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電場(chǎng)
電場(chǎng)強(qiáng)度高中物理
/人教版(2019)/必修三/第九章目
錄:201學(xué)習(xí)目標(biāo)02新課導(dǎo)入03新課探究場(chǎng)是特殊物質(zhì)場(chǎng)強(qiáng)的定義、單位、矢量性及疊加性
場(chǎng)強(qiáng)的定義式及決定式電場(chǎng)線
04課堂聯(lián)系05小結(jié)導(dǎo)圖06課后作業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)30104020603理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義、單位、矢量性及疊加性知道電場(chǎng)是電荷產(chǎn)生的特殊物質(zhì),具有力和能的性質(zhì)掌握?qǐng)鰪?qiáng)定義式及決定式,并會(huì)使用理解電場(chǎng)線的概念、特點(diǎn)。掌握常見電場(chǎng)線的分布知道等量同號(hào)(異號(hào))點(diǎn)電荷電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)特點(diǎn);會(huì)利用割補(bǔ)法求場(chǎng)強(qiáng)
05掌握電荷正負(fù)、電場(chǎng)力方向、電場(chǎng)強(qiáng)度方向、電場(chǎng)線方向及粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,幾者之間的關(guān)系
新課導(dǎo)入4通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)。我們知道:兩電荷之間有庫侖力的作用。和我們學(xué)過的重力(萬有引力)一樣,同屬于非接觸力。那么它們的相互作用力通過什么產(chǎn)生的呢?隔空。力通過什么產(chǎn)生?新知探究電場(chǎng)靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)是靜電場(chǎng)。電荷電場(chǎng)電荷電場(chǎng):電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。基本性質(zhì):對(duì)放入其中的電荷有力的作用。因此電荷之間的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的。56電場(chǎng)看不見,摸不著,但客觀存在,是一種特殊物質(zhì)。并非由分子、原子組成。且和一般的物質(zhì)一樣,也具有力和能量的性質(zhì)。新知探究1.(電場(chǎng))(多選)關(guān)于電場(chǎng),下列說法正確的是(
)A.電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用B.電場(chǎng)是電荷周圍空間實(shí)際存在的物質(zhì)C.電場(chǎng)只是一個(gè)理想模型,實(shí)際上并不存在D.電荷間的相互作用不是通過電場(chǎng)產(chǎn)生的課堂練習(xí)7【解析】電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用,正是這一作用使電場(chǎng)成為傳遞電場(chǎng)力的媒介,故A正確,D錯(cuò)誤;電場(chǎng)是電荷周圍空間實(shí)際存在的物質(zhì),故B正確,C錯(cuò)誤。AB電場(chǎng)根據(jù)庫侖定律可知,將電荷B移動(dòng)至B′,所受庫侖力將增大,而這個(gè)力通過電場(chǎng)產(chǎn)生,可以推出,電場(chǎng)各處的強(qiáng)度是不同的。因電荷B同樣會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng),為了區(qū)分,我們將A定義為場(chǎng)源電荷:激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場(chǎng)的電荷,是電場(chǎng)的來源。8新知探究電場(chǎng)將B定義為試探電荷(檢驗(yàn)電荷):是用來檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在,及電場(chǎng)強(qiáng)弱分布情況的電荷(q),是研究電場(chǎng)的工具。檢驗(yàn)電荷作為工具,為了減少其對(duì)我們所研究的場(chǎng)的影響,且能看成點(diǎn)電荷,要求檢驗(yàn)電荷電量少,體積小。9新知探究電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的比值法定義式電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(E),等于試探電荷受到的靜電力()跟它的電荷量(q)的比值。設(shè)場(chǎng)源電荷A與檢驗(yàn)電荷B的電荷量分別為Q、q定義式:
單位:N/C10新知探究電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的決定式將定義式中的庫侖力F用庫侖定律表
示,則有
由上式可見,場(chǎng)強(qiáng)E與放入其中的試探電荷(q)無關(guān)。由電場(chǎng)本身決定。
決定式電場(chǎng)說:檢驗(yàn)電荷你來或不來,我一直在那,不增不減。11新知探究公式本質(zhì)區(qū)別定義式?jīng)Q定式適用范圍一切電場(chǎng)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)Q或q的意義q表示引入電場(chǎng)的(試探檢驗(yàn))電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷(場(chǎng)源電荷)的電荷量關(guān)系E用F與q的比值來表示,但E的大小與F、q的大小無關(guān)E不僅用Q、r來表示,且E∝Q,E∝定義式和決定式的比較新知探究規(guī)定某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷(指檢驗(yàn)電荷q)在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同。與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相反。電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性畫出剩余的庫侖力及場(chǎng)強(qiáng)方向關(guān)系電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與檢驗(yàn)電荷無關(guān)13新知探究14計(jì)算電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,判斷該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向,都用到了檢驗(yàn)電荷。但場(chǎng)強(qiáng)大小、方向均與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。場(chǎng)源一定的情況下,其電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小及方向是有唯一性的。新知探究2.(場(chǎng)強(qiáng)大小、矢量性)當(dāng)在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入電量為q的正試探電荷時(shí),測(cè)得該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E,若在同一點(diǎn)放入q′=2q電量的負(fù)試探電荷時(shí),測(cè)得該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)()A.大小為2E,方向與E相同 B.大小為2E,方向與E相反C.大小為E,方向與E相同 D.大小為E,方向與E相反15【解析】電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定,與放入的試探電荷無關(guān),故選CC課堂練習(xí)3.(定義式、決定式)(多選)式①
和式②
分別為場(chǎng)強(qiáng)大小的定義式和點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)大小的表達(dá)式。說法錯(cuò)誤的是()A.式①和式②都只對(duì)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)成立B.式②中E是某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小,q是場(chǎng)源電荷C.式①中F是放入某電場(chǎng)中的電荷所受的力,q是產(chǎn)生這電場(chǎng)的電荷D.式①中的E是式中的電荷q所產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng),式②中的E是式中的電荷q產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)16ACD課堂練習(xí)17【解析】式①對(duì)所有電場(chǎng)都成立,故A錯(cuò)誤;式②中E是某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小,q是場(chǎng)源電荷,故B正確;式①中F是放入電場(chǎng)的電荷所受的力,q是放入電場(chǎng)的電荷所帶的電量,故C錯(cuò)誤;式①中E是電荷q所在電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小,E與q無關(guān);式②中E是電荷q產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng),故D錯(cuò)誤。課堂練習(xí)18如果場(chǎng)源電荷是多個(gè)點(diǎn)電荷,則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加性新知探究4.(疊加性)如圖所示,一半徑為r的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn),a和b、b和c、c和d間的距離均為r,在a點(diǎn)處有一電荷量為q(q>0)的固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為(k為靜電力常量)()A. B.C. D.19B課堂練習(xí)20【解析】b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,說明Q與q在b點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反,則Q、q為等量同號(hào)電荷,因此Q在d點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)
。d點(diǎn)處的合電場(chǎng)強(qiáng)度
,故B正確。課堂練習(xí)電場(chǎng)中,不同的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小方向不同,但依然存有共性。比如到場(chǎng)源電荷距離相等的點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)大小相等;檢驗(yàn)電荷和場(chǎng)源電荷的連線上的所有點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)方向相同。電場(chǎng)線根據(jù)這些共性,為了形象地描述電場(chǎng),我們假想出一條條有方向的曲線。即電場(chǎng)線。21新知探究幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布勻強(qiáng)電場(chǎng)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)獨(dú)立點(diǎn)電荷的電場(chǎng)等量同號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)22新知探究23電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交電場(chǎng)線密集(稀疏),電場(chǎng)強(qiáng)度大(?。?。庫侖力大(?。W舆\(yùn)動(dòng)的加速度大(?。?234電場(chǎng)線特點(diǎn)線上每點(diǎn)的切線的方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向電場(chǎng)線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā),終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn)新知探究等量同號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)特點(diǎn)
24兩電荷連線的中垂線上:從中點(diǎn)向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小呈對(duì)稱性先增大后減小,兩側(cè)場(chǎng)強(qiáng)方向相反。
兩電荷連線上:中點(diǎn)(O)場(chǎng)強(qiáng)大小為零,向兩側(cè)呈對(duì)稱性逐漸增大,兩側(cè)場(chǎng)強(qiáng)方向相反(指向?qū)Ψ秸ㄘ?fù))點(diǎn)電荷)。
12新知探究等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)特點(diǎn)
25兩電荷連線的中垂線上:從中點(diǎn)向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小呈對(duì)稱性減小,兩側(cè)場(chǎng)強(qiáng)方向相同。
兩電荷連線上:中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小,向兩側(cè)呈對(duì)稱性逐漸增大,兩側(cè)場(chǎng)強(qiáng)方向相同(方向從正點(diǎn)荷指向負(fù)點(diǎn)電荷)。
12新知探究5.(電場(chǎng)線)(多選)如圖是某靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線分布情況,下列說法中正確的是()A.這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不相同D.負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力的方向沿B點(diǎn)切線方向A. 26BC課堂練習(xí)27【解析】點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是從正點(diǎn)電荷出發(fā)指向無窮遠(yuǎn)的直線,或無窮遠(yuǎn)指向負(fù)點(diǎn)電荷的直線,而該電場(chǎng)是曲線,故不可能是負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度小,所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,B正確;電場(chǎng)線的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向,所以A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不相同,C正確;電場(chǎng)線的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向,所以負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力的方向沿電場(chǎng)線切線的反方向,D錯(cuò)誤。課堂練習(xí)電場(chǎng)線上每點(diǎn)的切線的方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向場(chǎng)強(qiáng)的方向某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正(負(fù))電荷(q)在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同(相反)電場(chǎng)中某點(diǎn)正(負(fù))點(diǎn)電荷(指q)受力方向與該點(diǎn)電場(chǎng)線切線方向相同(反)。28電場(chǎng)力與電場(chǎng)線新知探究電荷的正、負(fù);電場(chǎng)強(qiáng)度的方向;庫侖力的方向。三者中任意兩個(gè)已知,可推出另外一個(gè)。29在電場(chǎng)線方向未知的情況下,電場(chǎng)力的方向有兩種選擇,但配合帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,便具有了唯一性力要偏向運(yùn)動(dòng)軌跡凹側(cè)新知探究30向向
方力場(chǎng)電負(fù)正的荷電方度強(qiáng)場(chǎng)電三者二推一可由電場(chǎng)線方向推出可由電場(chǎng)線+軌跡線方向推出新知探究6.(電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡)(多選)如圖所示,實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的電場(chǎng)線,虛線是某帶電粒子通過該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b是軌跡上的兩點(diǎn),若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中只受到電場(chǎng)力作用,根據(jù)此圖可以作出的正確判斷是()A.帶電粒子所帶電荷的正、負(fù)B.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向C.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的加速度何處較大D.電場(chǎng)強(qiáng)度方向 31BC課堂練習(xí)32【解析】電荷電性、電場(chǎng)力方向及電場(chǎng)強(qiáng)度方向,三者二推一的關(guān)系,同時(shí),場(chǎng)強(qiáng)方向可以根據(jù)場(chǎng)線方向判斷,電場(chǎng)力的方向可根據(jù)電場(chǎng)線和運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合判斷。根據(jù)題中條件,只能判斷出電場(chǎng)力方向向左,所以B正確,A、D錯(cuò)誤。電場(chǎng)線密集的點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度大,電場(chǎng)力大,加速度大,C正確。課堂練習(xí)7.(割補(bǔ)法求電場(chǎng)強(qiáng)度)已知均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同.如圖所示,半徑為R的球體上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在過球心O的直線上有A、B兩個(gè)點(diǎn),O和B、B和A間的距離均為R,現(xiàn)以O(shè)B為直徑在球內(nèi)挖一球形空腔,若靜電力常量為k,球的體積公式為,則A點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為()
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