高中物理 2.1 探究電場(chǎng)的力的性質(zhì) 滬科選修31

第2章電場(chǎng)與示波器第2章電場(chǎng)與示波器.2．1探究電場(chǎng)的力的性質(zhì).目標(biāo)導(dǎo)航1.掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性．(重點(diǎn))2．掌握電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的疊加，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算．(重點(diǎn)、難點(diǎn))3．掌握用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)的方法．(重點(diǎn)).新知初探自學(xué)導(dǎo)引一、電場(chǎng)1．電場(chǎng)：_______周圍存在著由它產(chǎn)生的電場(chǎng)，場(chǎng)是_______存在的一種形態(tài)．2．電場(chǎng)力：電場(chǎng)最基本的性質(zhì)是能夠?qū)?chǎng)中的電荷有___的作用，這個(gè)力叫做________．3．靜電場(chǎng)：相對(duì)于觀察者靜止的電荷的電場(chǎng)稱為__________．電荷物質(zhì)力電場(chǎng)力靜電場(chǎng).二、怎樣描述電場(chǎng)1．定量描述電場(chǎng)(1)試探電荷：是一種理想化的物理模型．①試探電荷的電荷量和尺寸都必須充分小,以至于放入電場(chǎng)時(shí)可以忽略對(duì)原來電場(chǎng)的影響．②能確切地反映它在電場(chǎng)中的位置．.(2)電場(chǎng)強(qiáng)度①定義：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受到的_________跟它的___________的比值，叫做電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱_______，用E表示．②定義式：____________，點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式：____________.電場(chǎng)力F電荷量q場(chǎng)強(qiáng).③方向：電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟_________在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同．④單位：______，該單位為導(dǎo)出單位，由力的單位和電量的單位共同決定．⑤物理意義：反映電場(chǎng)_______的物理量．描述電場(chǎng)力的性質(zhì)．正電荷N/C強(qiáng)弱.想一想提示：不相同．q是試探電荷,Q是場(chǎng)源電荷．.2．形象描述電場(chǎng)(1)電場(chǎng)線：在電場(chǎng)中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的__________方向，這樣的曲線叫_________．用電場(chǎng)線的________來大致表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。?2)物理模型：電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線,電場(chǎng)中實(shí)際__________這些線．電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)線疏密并不存在.(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)：場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都相同的電場(chǎng)叫做_______電場(chǎng)．三、電場(chǎng)的疊加原理許多點(diǎn)電荷在某點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)，等于各點(diǎn)電荷的電場(chǎng)在該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的___________，可以表示為E合＝E1＋E2＋…＋En，這叫做電場(chǎng)的疊加原理．四、勻強(qiáng)電場(chǎng)中金屬導(dǎo)體的電荷分布勻強(qiáng)矢量和.1．靜電平衡：物理學(xué)中將導(dǎo)體中沒有電荷移動(dòng)的狀態(tài)叫做__________．2．導(dǎo)體的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)：處在靜電平衡下的導(dǎo)體,內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為_____．3．在導(dǎo)體表面附近，電場(chǎng)線與表面的關(guān)系：_______．4．電荷分布：處于靜電平衡下的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的________．靜電平衡零垂直外表面.要點(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)1對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解學(xué)案導(dǎo)引.... 一檢驗(yàn)電荷q＝＋4×10－9C，在電場(chǎng)中P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力F＝6×10－7N．求：(1)P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；(2)沒有檢驗(yàn)電荷時(shí)P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；(3)放一電荷量為q′＝1.2×10－6C的電荷在P點(diǎn)，其受到的電場(chǎng)力F′是多大？例1...【答案】

(1)1.5×102N/C

(2)1.5×102N/C(3)1.8×10－4N.變式訓(xùn)練...要點(diǎn)2對(duì)電場(chǎng)線的理解學(xué)案導(dǎo)引1．電場(chǎng)線是電場(chǎng)中真實(shí)存在的線嗎？2．電場(chǎng)線如何描述場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱？.1．常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布情況圖2－1－1.2．電場(chǎng)線不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡(1)電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而引入的假想曲線，規(guī)定電場(chǎng)線上某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿該點(diǎn)的切線方向，也就是正電荷在該點(diǎn)受電場(chǎng)力產(chǎn)生的加速度的方向．(2)運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)中實(shí)際通過的徑跡，徑跡上每點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向．結(jié)合力學(xué)知識(shí)，可以知道物體的速度方向不一定與加速度的方向一致，因此電場(chǎng)線不一定是粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡．.(3)在滿足以下條件時(shí)，電場(chǎng)線與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡重合．①電場(chǎng)線是直線；②帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，或受其他力，但其他力的合力為零或其他力的合力的方向沿電場(chǎng)線所在直線；③帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在的直線．.3．電場(chǎng)線的疏密和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系的常見情況按照電場(chǎng)線的畫法的規(guī)定,場(chǎng)強(qiáng)大的地方電場(chǎng)線密,場(chǎng)強(qiáng)小的地方電場(chǎng)線疏．在圖中EA＞EB.圖2－1－2.但若只給一條直電場(chǎng)線，如圖2－1－3所示，則無法由疏密程度來確定A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小，對(duì)此情況可有多種推理判斷：圖2－1－3.①若是正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一根電場(chǎng)線，則EA＞EB.②若是負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一根電場(chǎng)線，則EA＜EB.③若是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一根電場(chǎng)線，則EA＝EB..特別提醒：(1)兩條電場(chǎng)線間的空白處存在電場(chǎng)，電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向．(2)電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)線都不能相交，電場(chǎng)線也不閉合．(3)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡由帶電粒子所受合外力與初速度共同決定．. 某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線如圖2－1－4所示,帶電粒子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，由M運(yùn)動(dòng)到N，以下說法正確的是(

)A．這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷形成的B．粒子必定帶正電荷例2圖2－1－4.C．粒子在M點(diǎn)所受的電場(chǎng)力比在N點(diǎn)所受的電場(chǎng)力大D．粒子在M點(diǎn)的加速度大于它在N點(diǎn)的加速度【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下四點(diǎn)：(1)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線是直線．(2)電荷的受力方向?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)曲線彎曲方向．(3)電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱．(4)電荷受力大小與場(chǎng)強(qiáng)大小有關(guān)，場(chǎng)強(qiáng)越大，受力越大．..【答案】

B【方法指引】這類問題首先要根據(jù)帶電粒子軌跡彎曲方向，判斷出受力情況，第二步把電場(chǎng)線方向、受力方向與電性相聯(lián)系，第三步把電場(chǎng)線疏密和受力大小、加速度大小相聯(lián)系．.變式訓(xùn)練2．如圖2－1－5所示，空間有一電場(chǎng)，電場(chǎng)中有兩個(gè)點(diǎn)a和b.下列表述正確的是(

)A．該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)B．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大C．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比a點(diǎn)的大D．正電荷在a、b兩點(diǎn)受力方向相同圖2－1－5.解析：選B.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是等間距的平行線，故A錯(cuò)；a點(diǎn)電場(chǎng)線比b點(diǎn)電場(chǎng)線密，故B正確；C錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)線的切線方向不同,故場(chǎng)強(qiáng)方向不同,電場(chǎng)力方向不同,D錯(cuò)誤．.要點(diǎn)3電場(chǎng)的疊加學(xué)案導(dǎo)引1．電場(chǎng)疊加滿足的運(yùn)算規(guī)則是什么？2．等量同種電荷或等量異種電荷空間場(chǎng)如何分布？.1．場(chǎng)強(qiáng)的疊加(1)同一直線上的場(chǎng)強(qiáng)疊加時(shí)，方向相同的兩個(gè)電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)等于兩場(chǎng)強(qiáng)之和，方向與各場(chǎng)強(qiáng)方向一致；方向相反的兩個(gè)電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)等于兩場(chǎng)強(qiáng)之差，方向與場(chǎng)強(qiáng)大的那個(gè)分場(chǎng)強(qiáng)的方向一致．(2)不在同一直線上的場(chǎng)強(qiáng)疊加時(shí)，其合場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算遵守平行四邊形定則．.2．等量異種電荷連線上、連線的中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況(1)兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由該點(diǎn)指向負(fù)電荷，從正點(diǎn)電荷到負(fù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大，兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O是連線上場(chǎng)強(qiáng)最小的點(diǎn)．(2)兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向均相同，且垂直于中垂線指向負(fù)電荷一側(cè)，從O點(diǎn)沿中垂線往兩側(cè)場(chǎng)強(qiáng)逐漸減?。?(3)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等大同向．(見圖甲中的A與A′、B與B′)圖2－1－6.3．等量同種電荷連線上、連線的中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況(1)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為零，從O點(diǎn)往兩側(cè)，場(chǎng)強(qiáng)逐漸增大．(2)從O點(diǎn)沿中垂線往兩側(cè)，電場(chǎng)線先變密后變疏，場(chǎng)強(qiáng)先變大后變?。?3)兩點(diǎn)電荷連線中垂線上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與中垂線平行．(4)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等大反向．(見圖乙中的A與A′、B與B′). 在真空中，電荷量均為q的異種點(diǎn)電荷相距r，則(1)兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何？(2)在兩電荷垂直平分線上到兩點(diǎn)電荷距離均為r的點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)又如何？【思路點(diǎn)撥】根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式和場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理分析、計(jì)算．例3.圖2－1－7..【答案】見精講精析【方法指引】此題屬場(chǎng)強(qiáng)疊加類問題，解決此類問題的基本思路：.(1)明確有幾個(gè)場(chǎng)源(電荷)在你所考查的空間或位置激發(fā)電場(chǎng)；(2)分析各個(gè)場(chǎng)源在你所考查的位置或空間激發(fā)電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向；(3)根據(jù)電場(chǎng)疊加原理，多個(gè)場(chǎng)源激發(fā)電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)等于各個(gè)電場(chǎng)單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，各個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向若在一條直線上，可用代數(shù)運(yùn)算法，如果不在一條直線上用矢量合成的平行四邊形定則來運(yùn)算．.變式訓(xùn)練3.(2020·海門高二檢測(cè))已知四個(gè)點(diǎn)電荷q、q、－q、q分別分布于邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)A、B、C、D處，如圖2－1－8所示，則正方形中心的場(chǎng)強(qiáng)大小為(

)圖2－1－8..電場(chǎng)強(qiáng)度與力學(xué)綜合問題[經(jīng)典案例]

(10分)(2020·東營(yíng)高二檢測(cè))在一個(gè)點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中，坐標(biāo)軸上A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為2.0m和5.0m．放在A、B兩點(diǎn)的試探電荷受到的電場(chǎng)力方向都跟x軸的正方向相同，熱點(diǎn)示例創(chuàng)新拓展.電場(chǎng)力的大小跟試探電荷所帶電荷量的關(guān)系圖像如圖2－1－9中直線a、b所示，放在A點(diǎn)的電荷帶正電，放在B點(diǎn)的電荷帶負(fù)電．求：(1)B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向；(2)試判斷點(diǎn)電荷Q的電性，并說明理由；(3)點(diǎn)電荷Q的位置坐標(biāo)．圖2－1－9.【審題指導(dǎo)】解此題的關(guān)鍵要看清F－q圖像中的信息和O、A、B三點(diǎn)在x軸上的位置．..【答案】

(1)2.5N/C沿x軸負(fù)方向(2)帶負(fù)電理由見解題樣板(3)(2.6m,0)【名師點(diǎn)評(píng)】

(1)電場(chǎng)的特性是對(duì)放入其中的電荷有力的作用，因正、負(fù)電荷受電場(chǎng)力方向相反，故規(guī)定正電荷受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向．(2)借助圖像考查的力、電綜合問題中，看清圖像意義,提取圖像信息是正確解題的關(guān)鍵．.1．何謂“凈電荷”？“凈電荷”與“靜電荷”有何區(qū)別？提示：所謂“凈電荷”并不是指靜電荷．我們知道金屬導(dǎo)體中有大量的自由電子,它們帶有負(fù)電荷,還有很多失去外層電子的正離子,它們帶有正電荷,這些都可以叫“靜電荷”．名師講壇精品資源.但是當(dāng)導(dǎo)體不帶電時(shí)，導(dǎo)體的正負(fù)電荷數(shù)是相等的，我們說導(dǎo)體不帶有“凈電荷”．當(dāng)我們用某種方式使導(dǎo)體的自由電子數(shù)減少，這時(shí)導(dǎo)體就具有了多余的正電荷，我們就說導(dǎo)體帶有正的“凈電荷”，反之就說導(dǎo)體帶有負(fù)的“凈電荷”．可見所謂“凈電荷”，是指整個(gè)導(dǎo)體或?qū)w的某部分(靜電感應(yīng)時(shí))的正負(fù)電荷之差．.舉個(gè)例子，也就是一個(gè)導(dǎo)體，一邊帶了＋5q的電荷量，一邊帶了－3q的電荷量，那么整個(gè)導(dǎo)體的凈電荷就為＋2q.2．靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，是否可以說導(dǎo)體內(nèi)部沒有電場(chǎng)？提示：不能說導(dǎo)體內(nèi)部沒有電場(chǎng)．因?yàn)閷?dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零，是指合場(chǎng)強(qiáng)為零，.事實(shí)上，導(dǎo)體內(nèi)部每一點(diǎn)都有兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)，只是疊加的結(jié)果使得該點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為零．由此我們可以得到如下結(jié)論：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E′與外電場(chǎng)在該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E0大小相等,方向相反，即E′＝－E0..知能演練輕松闖關(guān)..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:21:27PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:21:27PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,2023