電場-電場的力的性質(zhì)

電場--電場的力的性質(zhì)第1頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.電荷電荷守恒定律第2頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電荷與電荷守恒2.自然界有幾種電荷？電荷間的作用力有什么特點(diǎn)?1.電荷是物體的固有屬性，它與電荷量（電量）、庫侖(C)的是什么關(guān)系？力學(xué)中有沒有物理量關(guān)系與此關(guān)系類似？3.一個(gè)電中性的宏觀物體內(nèi)是否不含有任何電荷？第3頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電荷與電荷守恒4.使一個(gè)物體帶電有哪些方法?怎樣知道一個(gè)物體是否帶電？接觸起電、摩擦起電、感應(yīng)起電5.上述使物體帶電的方法，其本質(zhì)有無相同之處？是什么？為什么人們接受自然界中只有正、負(fù)兩種電荷的觀點(diǎn)？為什么不是三種或四種電荷？第4頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的總量不變.第5頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電荷與電荷守恒怎樣使A和B帶異種電荷?怎樣使A和B帶同種電荷?感應(yīng)起電,接觸起電思考：第6頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月元電荷1.元電荷e:一個(gè)電子或質(zhì)子所帶的電荷量.

e=1.60×10-19C2.任何帶電體所帶電荷量q為:

q=ne(n∈Z)3.電子的比荷:e/me=1.761011C/kg思考：人類是如何認(rèn)識(shí)到電荷的最小單位是e的？第7頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.庫侖定律第8頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電荷間的相互作用力Q不變，r↑→F↓r不變，Qq↑→F↑演示:電荷間作用力與電荷量及距離關(guān)系猜猜看：電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)？什么關(guān)系？如何驗(yàn)證你的猜測？用到了什么思想方法？第9頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)1.結(jié)構(gòu)：2.原理:力矩平衡.3.特點(diǎn):小量放大.第10頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月平方反比定律1.萬有引力定律

F=Gm1m2∕r22.庫侖定律

F=kQ1Q2∕r2庫侖就是用類比的方法將靜電力跟萬有引力類比得出庫侖定律并測出靜電力常量的.第11頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月庫侖定律1.在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們電量的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比.作用力的方向在它們的連線上.

F=kQ1Q2/r22.靜電力常量k=9.0

109N?m2/C23.適用條件：真空中、點(diǎn)電荷.4.點(diǎn)電荷:理想模型(有質(zhì)量,有電荷,無體積)條件：實(shí)際帶電體,在它們間的距離遠(yuǎn)大于其本身的大小時(shí)就可看成點(diǎn)電荷.利用庫侖定律計(jì)算時(shí)，Q1、Q2取絕對值，力的方向由同種電荷相斥、異種電荷相吸來定。第12頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【鞏固】如圖，半徑均為r的金屬球如圖所示放置，使兩球的邊緣相距為r.今使兩球帶上等量的異種電荷Q，設(shè)兩電荷Q間的庫侖力大小為F，比較F與kQ2/(3r)2的大小關(guān)系.第13頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)1】已知電子質(zhì)量me=9.110-31kg,質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.6710-27kg,電子和質(zhì)子的電荷量為e=1.610-19C.比較它們之間的靜電力和萬有引力的大小.帶電粒子的重力一般忽略不計(jì).第14頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)2】半徑相同的小金屬球A、B帶有電荷量相等的電荷，距離為r，相互吸引力為F，今讓半徑相同不帶電的金屬球C先后與A、B接觸后移開，這時(shí)A、B兩球作用力大小是A.F/8B.F/4C.3F/8D.3F/4【A】電荷守恒和庫侖定律第15頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)3】兩根長為l的絕緣細(xì)線系兩個(gè)帶正電荷的小球，質(zhì)量分別為m1和m2，電荷量分別為q1和q2，細(xì)繩的另一端固定在同一點(diǎn).兩球的平衡時(shí)，兩線跟豎直方向夾角均為

.1.下列說法正確的有：A.若m1<m2，則q1<q2B.若m1>m2，則q1<q2C.必有m1=m2，q1=q2

D.不論q1、q2如何,必有m1=m2【D】1.牛三定律2.庫侖定律3.平衡條件第16頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)3】兩根長為l的絕緣細(xì)線系兩個(gè)帶正電荷的小球，質(zhì)量分別為m1和m2，電荷量分別為q1和q2，細(xì)繩的另一端固定在同一點(diǎn).兩球平衡時(shí)，兩線跟豎直方向夾角均為

.2.若m1=0.2kg,

=30

,l=0.5m,q2=9

10-8C.求小球m1所帶的電荷量q1.【q1=3.5×10-7C

】1.牛三定律2.庫侖定律3.平衡條件第17頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月θ2θ1m1m2【練習(xí)3】兩根長為l的絕緣細(xì)線系兩個(gè)帶正電荷的小球，質(zhì)量分別為m1和m2，電荷量分別為q1和q2，細(xì)繩的另一端固定在同一點(diǎn).兩球的平衡時(shí)，兩線跟豎直方向夾角均為

1和

2，且

1＜

2，試比較m1和m2的大小。m1>m2第18頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)4】點(diǎn)電荷A、B固定,距離為l,電荷量分別為+Q、-4Q.今放入電荷C,并使C在A、B的共同作用下平衡.1.C電荷的位置A.一定在AB連線上.B.一定在AB之間.C.一定在A的左邊.D.可能在B的右邊.庫侖定律和平衡條件【AC】+Q-4QAB第19頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)5】點(diǎn)電荷A、B固定,距離為l,電荷量分別為+Q、-4Q.今放入電荷C,并使C平衡.2.求電荷C的位置及電荷量.3.若使A、B、C都在靜電力作用下平衡,求電荷C的位置及電荷量.庫侖定律和平衡條件【x=l,任意電荷】【-4Q】+Q-4QAB第20頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)5】如圖所示，在光滑絕緣的水平面上，沿一條直線依次排列著三個(gè)小球A、B、C（可視為點(diǎn)電荷），若它們在靜電力作用下恰能處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)小球所帶電荷量及電性的關(guān)系，有可能的是：ABCA.-9,4,-36B.4,9,36C.-3,2,8D.3,-2,6【A】第21頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)6】如圖所示，A、B是帶有等量同種電荷的兩小球，它們的質(zhì)量都是m，它們的懸線長度都是L，懸線上端都固定在同一點(diǎn)O，B球懸線豎直且被固定，A球在偏離B球x的地方靜止平衡，此時(shí)A受到繩的拉力為T；現(xiàn)在保持其他條件不變，用改變A球質(zhì)量的方法，使A球在距B為x處平衡；則A受到的繩的拉力為：A.T；B.2T；C.4T；D.8T?！綝】第22頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)7】A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距為L，質(zhì)量分別為m和2m,它們由靜止出發(fā)，初始時(shí)刻A的加速度為a，經(jīng)過一段時(shí)間B的加速度也為a，速率為v，此時(shí)兩點(diǎn)電荷間的距離是多大？點(diǎn)電荷A的速率是多大？第23頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)8】光滑水平面上用一根絕緣的輕彈簧連接著兩個(gè)帶同種電荷的小球（可視為點(diǎn)電荷），由于電荷間庫侖斥力的作用，使彈簧伸長了ΔL，現(xiàn)將兩個(gè)小球所帶電荷量同時(shí)減小為原來的一半，則平衡時(shí)彈簧的伸長量將：A.B.C.D.上述三種情況都有可能【B】第24頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.電場與電場強(qiáng)度第25頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電場概念的引入問題1.力是物體對物體的作用,下列物體間力的作用是如何實(shí)現(xiàn)的？1.馬拉車前進(jìn)馬對車的拉力2.空中物體受到的重力3.兩塊磁鐵之間的磁力第26頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月怎樣引入電場的概念?問題2.兩個(gè)電荷之間的靜電力是怎樣發(fā)生的?++++qQF電荷電荷電場第27頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電場1.電荷產(chǎn)生電場，電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài).2.電場的基本特性：對放入其中的電荷有電場力的作用.電荷電荷電場第28頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月怎樣描述電場的強(qiáng)弱?問題1.正電荷Q的電場中有A、B兩點(diǎn),到Q的距離分別為rA、rB,且rA<rB,將試探電荷+q分別放在A、B兩點(diǎn).1.比較q在A、B兩點(diǎn)受到的靜電力的大小和方向.2.比較A、B兩點(diǎn)的電場的強(qiáng)弱.FBFA+ABQ+q+q第29頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月怎樣描述電場的強(qiáng)弱?問題2.能否用電場力表示電場的強(qiáng)弱?1.在A點(diǎn)分別放入試探電荷q、2q,電荷受到的靜電力怎樣變化?2.在A、B兩點(diǎn)分別放入試探電荷qA、qB,且qA<qB,rA<rB,哪一個(gè)電荷受到的電場力大?FBFA+ABQ+q+q第30頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月怎樣描述電場的強(qiáng)弱?問題3.怎樣比較電場的強(qiáng)弱?FA/q=2FA/2q==kQ/rA2FB/q=2FB/2q==kQ/rB2A點(diǎn)電場較強(qiáng)FA/q﹥FB/q1.比值F/q與試探電荷q無關(guān).2.比值F/q越大，電場越強(qiáng).FBFA+ABQ+q+q第31頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電場強(qiáng)度1.定義:放入電場中某點(diǎn)的電荷受到的電場力跟它所帶電荷量的比值.

E=F/q(國際單位:N/C)2.矢量:規(guī)定電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向就是正電荷在該點(diǎn)所受的電場力的方向.3.場強(qiáng)的大小表示電場的強(qiáng)弱,方向表示電場的方向.第32頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式問題:已知正點(diǎn)電荷電荷量Q,p點(diǎn)到Q的距離為r,求電荷+Q產(chǎn)生的電場在p點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向.＋Qpr+qFE第33頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)1】在點(diǎn)電荷-Q的電場中有A、B兩點(diǎn),分別放入試探電荷+q和-q,畫出試探電荷在A、B兩點(diǎn)受到的電場力的方向和A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向.-QAB+q-q第34頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)2】在電荷Q1=8

10-9C的電場中有點(diǎn)A,在A點(diǎn)放入點(diǎn)電荷Q2=+4

10-9C,Q2受到電場力F=8

10-5N,方向向右.1.求A點(diǎn)場強(qiáng)大小、方向.2.求A到Q1的距離r.3.若將Q2取走,求A點(diǎn)場強(qiáng).4.若在A點(diǎn)放入Q2’=-2

10-9C的負(fù)電荷,求A點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向.5.求Q2’受到的電場力.1.場強(qiáng)的定義式和決定式.2.試探電荷和場電荷.第35頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電場強(qiáng)度的定義式和決定式1.場強(qiáng)的定義式(任意電場)

E=F/q—q是試探電荷2.場強(qiáng)的決定式(真空中點(diǎn)電荷)

E=kQ/r2—Q是場源電荷3.電場強(qiáng)度由電場本身的性質(zhì)決定,與試探電荷無關(guān).第36頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)3】

A為帶電的金屬板，電荷量為+Q，沿金屬板的垂直平分線，在距板r處有一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球，小球用絕緣絲線懸掛于O點(diǎn)，受水平向右的電場力偏轉(zhuǎn)

角而靜止.試求小球所在處的電場強(qiáng)度．

1.場強(qiáng)的定義式.2.E=kQ/r2的適用條件.第37頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)3】勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小為E，一質(zhì)量為m的小球，用絕緣絲線豎直懸掛，現(xiàn)給小球帶上電荷量q，且有

，則小球平衡時(shí)絲線與豎直方向的最大夾角是多少?【30°】第38頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月場強(qiáng)的疊加1.電場強(qiáng)度是矢量.2.場強(qiáng)的大小—電場的強(qiáng)弱.場強(qiáng)的方向—電場的方向.3.平行四邊形定則.第39頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月思考：關(guān)于電場強(qiáng)度的定義式：E=F/q，下列說法中正確的是：A.式中F是放入電場中的電荷所受的力，q是放入電場中的電荷的電量B.電場強(qiáng)度E與電場力F成正比，與放入電荷的電量q成反比C.電場中某一點(diǎn)的電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于單位電荷在那一點(diǎn)所受的電場力D.電場中的同一點(diǎn)，由于分別放入正負(fù)電荷時(shí)，其受力反向，所以場強(qiáng)也反向【AC】第40頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月思考：下列說法中正確的是：A.在一個(gè)以點(diǎn)電荷為中心、r為半徑的球面上，各處電場強(qiáng)度都相同B.電場中的某一點(diǎn)如果沒有放入試探電荷，則該點(diǎn)的場強(qiáng)為零C.場強(qiáng)的方向就是放入電場中的電荷的受力方向D.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向與試探電荷的正負(fù)無關(guān)【D】第41頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月比較：關(guān)于電場強(qiáng)度的定義式和點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式，下列說法中正確的是：A、E=F/q中的場強(qiáng)E是電荷q產(chǎn)生的B、E=F/q中的F表示單位正電荷受到的作用力C、E=kQ/r2中的場強(qiáng)E是點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的D、E=F/q和E=kQ/r2

都只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場【C】第42頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月下列說法正確的是:A.該電場是勻強(qiáng)電場B.a、b、c、d四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小關(guān)系是Ed＞Eb＞Ea＞EcC.這四點(diǎn)的場強(qiáng)大小關(guān)系是Eb＞Ea＞Ec＞EdD.無法比較E值大小【練習(xí)4】如圖所示，是在一個(gè)電場中的a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)分別引入試探電荷時(shí)，電荷所受的電場力F跟引入的電荷電量之間的函數(shù)關(guān)系.【B】Fdcbaq第43頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)5】真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷QA=+1.010-8C和QB=-4.010-8C,分別固定在x軸上x1=0和x2=6的位置上.1.求電場強(qiáng)度為零的位置.2.在x軸上場強(qiáng)沿x正方向的區(qū)域.3.今放入電荷C,使A、B、C三個(gè)電荷都在靜電力作用下平衡.求電荷C的位置及電荷量.【x=-6】【x=-6,QC=-4.010-8C

】【x<-6,0<x<6】QAQB06x第44頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)6】在真空中有兩點(diǎn)電荷,Q1=+3.0

10-8C，Q2=-3.0

10-8C，它們相距r=0.1m,求.1.求兩電荷連線的中點(diǎn)的場強(qiáng).2.在電場中有一點(diǎn)A，A點(diǎn)與兩個(gè)電荷的距離都等于r=0.1m，求A點(diǎn)的電場強(qiáng)度.2.7104N/C2.16105N/C第45頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)7】分析等量同種點(diǎn)電荷和等量異種點(diǎn)電荷形成的電場中，（1）兩電荷連線上各點(diǎn)場強(qiáng)隨距離變化的規(guī)律；（2）兩電荷連線的垂直平分線上各點(diǎn)場強(qiáng)隨距離變化的規(guī)律第46頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月等量異種點(diǎn)電荷電場中，設(shè)兩電荷間距離為L，某點(diǎn)在兩電荷連線上，到甲電荷的距離為x，該點(diǎn)場強(qiáng)E,則有：當(dāng)x=L/2時(shí)，E最小第47頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月等量同種點(diǎn)電荷電場中，設(shè)兩電荷間距離為2L，某點(diǎn)在兩電荷連線上，到甲電荷的距離為x，該點(diǎn)場強(qiáng)E,則有：當(dāng)x=L/2時(shí)，E最大第48頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月DCBAE-q+q+q+q+q【練習(xí)8】如圖，ABCDE是半徑為r的圓周上等間距的五個(gè)點(diǎn)，在這些點(diǎn)上各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，除A點(diǎn)處電量為-q外，其余各點(diǎn)處的電量均為+q，求圓心處場強(qiáng)的大小和方向。第49頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)9】如圖所示，用金屬絲AB彎成半徑r=1m的圓弧，但在A、B之間留出寬度為d=2cm的間隙.將電荷量為Q=3.13×10-9C的正電荷均勻分布在金屬絲上，求圓心O處的場強(qiáng).0.09N/C若將圓環(huán)改為球殼呢？第50頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)8】

（05全國）圖中a、b是兩個(gè)點(diǎn)電荷,它們的電量分別為Q1、Q2,MN是ab連線的中垂線,P是中垂線上的一點(diǎn).下列哪種情況能使P點(diǎn)場強(qiáng)方向指向MN的左側(cè)？A.Q1、Q2都是正電荷,且Q1<Q2B.Q1是正電荷,Q2是負(fù)電荷,且Q1>|Q2|C.Q1是負(fù)電荷,Q2是正電荷,且|Q1|<Q2D.Q1、Q2都是負(fù)電荷,且|Q1|>|Q2|1.平行四邊形定則.2.點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式.【ACD】第51頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月對稱性的應(yīng)用：ABP【練習(xí)8】如圖，細(xì)直棒AB上均勻分布著正電荷，它中點(diǎn)的正上方有一點(diǎn)P，則P點(diǎn)的場強(qiáng)方向?yàn)锳.垂直于AB向上B.垂直于AB向下C.平行于AB向左D.平行于AB向右【A】第52頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月上題中，若將細(xì)直棒改為均勻帶電的圓板，則在其軸線上各點(diǎn)的場強(qiáng)方向如何？帶等量異種電荷的兩塊無限大平行板的非邊緣部分的場即為勻強(qiáng)電場。第53頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)9】將一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的絕緣小球，套在一個(gè)半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)上，整個(gè)裝置處于方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，，將小球自圓環(huán)軌道的最低點(diǎn)由靜止釋放，試求小球能獲得的最大速度是多少？

第54頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)10】如圖：三個(gè)小球A、B、C，質(zhì)量分別為m、2m和3m，其中A球不帶電，B球帶電量為＋q，C球帶電量為-q，用絕緣絲線豎直懸掛，每段絲線長均為L，在三球所在空間加上豎直向上的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E，已知qE＜mg，試求：（1）各段絲線的拉力大?。?）若所加電場E大小不變，方向斜向上，與水平方向夾θ角，求最上端懸線的拉力大小ABC第55頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月【練習(xí)11】長木板AB放在水平面上如圖所示，它的下表面光滑而上表面粗糙，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的小物塊C從A端以某一初速起動(dòng)向右滑行，當(dāng)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場時(shí)，C恰能滑到B端，當(dāng)保持場強(qiáng)大小不變而方向改為向上時(shí)，C只能滑到AB的中點(diǎn)，求此電場的場強(qiáng)大小.E=mg/(3q)AECB第56頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月三.電場線第57頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月怎樣引入電場線的概念問題1:1.畫出+q在A、B、C三點(diǎn)受到的電場力F及場強(qiáng)E的方向2.比較三點(diǎn)場強(qiáng)的大小.+QCAB-QCAB第58頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月怎樣引入電場線的概念問題2:電場是一種客觀存在的物質(zhì)，看不見，摸不著，怎樣形象直觀地描述電場？+++ab比較a、b兩點(diǎn)場強(qiáng)E的大小,Ea>Eb.第59頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月電場線1.為了形象地描述電場而引入的假想的的線.2.電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱.沿電場線的切線方向表示電場的方向.Eab第60頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月勻強(qiáng)電場思考:下列電場線所表示的電場有什么特點(diǎn)?abcEaEbEcE的大小、方向處處相同.第61頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月作圖:等量電荷的中垂線上的場強(qiáng)真空中有兩個(gè)等量異種電荷和等量同種電荷A、B,分別作出:1.兩電荷連線中點(diǎn)O處的場強(qiáng).2.連線中垂線上P點(diǎn)的場強(qiáng).第62頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月演示:典型電場的電場線第63頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月典型電場的電場線要求學(xué)生記住典型電場