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成才之路 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,靜電場,第一章,3 電 場 強 度,第一章,彈力和摩擦力都是在兩個物體互相接觸的情況下產生的。而兩個帶電體沒有接觸，就可以發(fā)生靜電力的作用。那么，電荷之間的相互作用是通過什么發(fā)生的？,,電場,1．概念 電荷周圍存在的一種特殊物質。帶電體間的相互作用是通過周圍的__________發(fā)生的。 2．靜電場 是__________的電荷產生的電場。 3．基本性質 對放入其中的電荷有______的作用。,電場,靜止,力,電場強度,1．試探電荷(檢驗電荷) 用來檢測電場__________及其強弱分布情況的電荷，是研究電場的工具。 2．場源電荷 激發(fā)或產生我們正在研究的電場的電荷，是電場的來源。,是否存在,3．電場強度 (1)定義：放入電場中某一點的電荷受到的__________跟它的__________的比值叫做該點的電場強度。 (3)單位：__________，符號__________。 (4)方向：規(guī)定為__________在該點受的電場力的方向。 (5)物理意義：電場強度是反映____________________的物理量，其大小表示電場的強弱。,電場力,電荷量,牛/庫,N/C,正電荷,電場本身的力的性質,1．公式 E＝__________，Q為真空中點電荷的帶電量，r為該點到點電荷Q的距離。 2．方向 若Q為__________，場強方向沿Q和該點的連線指向該點；若Q為__________，場強方向沿Q和該點的連線指向Q。 3．適用條件 __________________。,點電荷的場強,正電荷,負電荷,真空中點電荷,電場強度的疊加,1．場強的疊加 如果場源電荷不只是一個點電荷，則電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的__________。這種關系叫做電場強度的疊加。 2．運算法則 電場強度是矢量，場強的疊加本質是矢量疊加，所以應該用______________定則。,矢量和,平行四邊形,3．應用范圍 電場的疊加原理對__________都適用，注意只有同時共同形成電場時才能疊加。,任何電場,1．電場線 為了形象描述電場而__________的一條條有__________的曲線。曲線上每點的__________的方向表示該點的電場強度的方向。,電場線 勻強電場,假想,方向,切線,2．電場線的特點 (1)電場線從__________或__________出發(fā)，終止于__________或__________。 (2)電場線在電場中不相交。 (3)電場強度較大的地方，電場線__________；電場強度較小的地方，電場線__________。 (4)電場線上任一點順著電場線的__________方向，就表示該點電場強度的方向。 (5)電場線不是實際存在的曲線，是為了形象描述電場而假想的。,正電荷,無限遠,負電荷,無限遠,較密,較疏,切線,3．勻強電場 (1)定義：各點電場強度的大小_________、方向_________的電場。 (2)勻強電場的電場線：__________的平行直線。,相等,相同,間隔相等,一、對電場及電場強度的理解 1．對電場的理解 (1)場與分子、原子組成的實物一樣具有能量和速度，它是物質存在的一種特殊形式。 (2)場與實物是物質存在的兩種不同形式。 (3)電荷的周圍一定存在電場，靜止電荷的周圍存在著靜電場。 (4)電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的。,2．對電場強度的理解 (1)電場強度反映了電場的力的性質。 (2)唯一性：電場中某點的電場強度E是唯一的，是由電場本身的特性(形成電場的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關。電場中不同的地方，電場強度一般是不同的。 (3)矢量性：電場強度描述了電場的強弱，是矢量，其方向與在該點的正電荷所受電場力的方向相同，與在該點的負電荷所受電場力的方向相反。,[特別提醒](1)試探電荷是一種理想化模型，它是電荷量和尺寸都充分小的點電荷，點電荷不一定能做試探電荷。 (2)和已經學過的其他矢量一樣，比較電場強度是否相同時，一定要考慮大小、方向兩個要素。,二、電場強度的兩個公式的比較,答案：A,三、對電場線的理解 1．電場線的應用 (1)按照電場線畫法的規(guī)定，場強大處電場線密，場強小處電場線疏，根據(jù)電場線的疏密可以比較場強的大小。 (2)根據(jù)電場線的定義，電場線每點的切線方向就是該點電場強度的方向。,3．電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的比較,[特別提醒]帶電粒子運動軌跡與電場線重合必備的條件： (1)電場線是直線； (2)帶電粒子只受電場力作用，或受其他力，但方向沿電場線所在的直線； (3)帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線。,答案：A 解析：根據(jù)力和運動的關系知，當粒子運動至電場中某一點時，運動速度與受力如圖所示，又據(jù)曲線運動知識知粒子運動軌跡夾在合外力與速度之間，可判定粉塵顆粒的運動軌跡如A選項中圖所示。,,,關于電場，下列敘述正確的是( ),對電場強度的理解,解析：A：場強是矢量，不僅有大小，而且有方向，以點電荷Q為圓心，半徑為r的球面上，場強的大小E＝kQ/r2，但方向不同，故A錯誤。 B：在正電荷和負電荷周圍確定場強的方法相同，用試探電荷q放到被考察點，q所受的電場力為F，那么E＝F/q。由此可見，何處場強大，何處場強小，與電荷的正負并沒有什么關系，故B也錯誤。,C：電場強度E是電場的性質，試探電荷是用來體現(xiàn)這一性質的“工具”，就像用溫度計測量水的溫度一樣，溫度計插入水中，水的溫度就由溫度計顯示出來，取走溫度計，水的溫度仍然如此，不會消失。故C正確。 D：E＝F/q一式中，E的大小并不是由F、q來決定的。在電場中某一點放入一試探電荷q，那么q越大，F(xiàn)越大，而F/q這一比值卻不變。故D錯誤。 答案：C 點評：通過本例的分析，可使學生全面地理解場強的定義。場強是由電場本身決定的，與試探電荷q無關。,(昌樂二中2014～2015學年高二上學期檢測)如圖所示是電場中某點的電場強度E與放在該點處的檢驗電荷q及所受電場力F之間的函數(shù)關系圖象，其中正確的是( ) 答案：AD,,解析：電場強度E應由場源電荷和該點的空間位置決定，與試探電荷q無關，故選項A正確；當電場強度確定時，電場力F＝qE∝q，故選項D亦正確。,對電場線的理解及應用,,解析：由速度—時間圖象可知，電荷的速度越來越大，且加速度也是越來越大，故電荷在運動過程中，應受到逐漸增大的靜電力作用，所以電場線的方向應由B指向A。由于加速度越來越大，所以電場力越來越大，即B點的電場強度應大于A點的電場強度，即B點處電場線應比A點處密集。所以正確答案為C。 答案：C 點評：如果對v－t圖象的斜率即加速度值理解不夠，就不能得出電荷加速度變大的結論，而得不到正確的結果。,(內蒙古赤峰市烏丹一中2014～2015學年高二上學期檢測)如圖是點電荷電場中的一條電場線，下面說法正確的是( ) A．A點場強一定大于B點場強 B．在B點靜止釋放一個電子，將一定向A點運動 C．這點電荷一定帶正電 D．某一正電荷運動中通過A點時，其運動方向一定沿AB方向 答案：B,,解析：電場線密的地方電場強度大，電場線疏的地方電場強度小，由于只有一條電場線，不能判斷電場線的疏密情況，所以不能判斷場強的大小，所以A錯誤；由圖可以知道電場的方向向右，所以當由靜止釋放一個電子時，電子的受力的方向向左，所以電子將一定向A點運動，所以B正確；只有一條電場線不能判斷是不是正電荷產生的，所以C錯誤；正電荷運動中通過A點，此時受到的電場力的方向一定是沿AB方向的，但是電荷的運動的方向不一定沿著AB方向，運動電荷可能做曲線運動，所以D錯誤。,如圖所示，真空中，帶電荷量分別為＋Q和－Q的點電荷A、B相距r，則： (1)兩點電荷連線的中點O的場強為多大？ (2)在兩點電荷連線的中垂線上，距A、B兩點都為r的O′點的場強如何？,電場強度的疊加,,點評：電場強度是矢量，如果空間中同時存在幾個場源，則空間中某點的電場強度就是這幾個場源單獨存在時產生的電場強度的矢量和，場強的合成也像力、速度等矢量一樣，用平行四邊形定則，而當幾個矢量均在同一直線上時，可簡化為代數(shù)加減法。,答案：B,豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間有勻強電場。其電場強度為E，在該勻強電場中，用絲線懸掛質量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時小球恰好平衡，如圖所示，請問： (1)小球帶電荷量是多少？ (2)若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時間？,電場與力學知識的綜合應用,,點評：解答本題的方法和解力學題的方法完全一樣，只不過多了個電場力。,電荷量為q＝110－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場，電場強度E的大小與時間t的關系和物塊速度v與時間t的關系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2，求：,,(1)物塊的質量m； (2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ。 答案：(1)1kg (2)0.2,易錯點：對場強的疊加認識不透導致錯誤 案例：如圖甲中，MN為很大的薄金屬板(可理解為無限大)，金屬板原來不帶電。在金屬板的右側，距金屬板距離為d的位置上放入一個帶正電荷、電荷量為q的點電荷，由于靜電感應產生了如圖甲所示的電場分布。P是點電荷右側與點電荷之間的距離也為d的一個點，幾位同學想求出P點的電場強度大小，但發(fā)現(xiàn)很難。幾位同學經過仔細研究，從圖乙所示的電場得到了一些啟示，經過查閱資料他們知道：圖甲所示的電場分布與圖乙中虛線右側的電場分布是一樣的。,圖乙中兩異號點電荷電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點電荷連線的中垂線。由此他們分別求出了P點的電場強度大小，一共有以下四個不同的答案(答案中k為靜電力常量)，其中正確的是( ),,易錯分析：對易錯選項及錯誤原因具體分析如下：,正確答案：A,