资源简介

(共25张PPT)
新人教版 必修三
第九章 静电场及其应用
第3节 第一课时 电场 电场强度
新课引入
人体带电后，人的头发会竖起散开。
为什么会出现这样的现象？
头发因为带上同种电荷相互排斥而竖立起来。
思考：弹力、摩擦力都是因为物体相互接触而产生的，那么电荷间没有接触，它们的相互作用力是因为什么而产生的？
19 世纪 30 年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷周围存在着由它产生的电场。电场是看不见、摸不着，但人们可以根据它所表现出来的性质来认识它，研究它。
英国物理学家 法拉第
Ａ
+
+
学习任务一：电场
(2).电场以及磁场已被证明是一种客观存在的物质，场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式。不过只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，上述场的物质性才突显出来。本章只讨论静止电荷产生的电场-----静电场。
学习任务一：电场
1、电场
(1).在电荷的周围存在着一种特殊物质，这种物质看不见、摸不着，我们把这种物质叫作电场。
电荷之间通过电场相互作用
电荷
电场
电荷
A
B
电场对放入其中的电荷有力的作用，电荷之间的相互作用就是通过电场来实现的。
电场对电荷有力的作用叫电场力。
2.电场的基本性质
学习任务一：电场
3.电场力
如何研究看不见摸不着的电场？
从电场力入手
二、光的折射
学习任务二：电场强度
1.场源电荷与试探电荷
（1）电场由电荷产生就一定与产生它的电荷密切相关，我们把产生它的电荷叫做场源电荷。
（2）我们希望研究电场中每一点的情况，就要选用体积小的电荷。这个电荷引入后也会产生电场，如果电场太强就会对我们要研究的电场产生影响，这是我们要尽量避免的，所以要选择电荷量比较小的同时体积也比较小的，我们把这样的电荷叫试探电荷。
场源电荷
试探电荷
F
（体积小、电量小）
（1）能否用电场力的大小表示电场的强弱？
结论1：静电力大的位置电场强，似乎可用静电力大小描述电场强弱。
相同试探电荷q放在不同位置
学习任务二：电场强度
2.如何描述电场的强弱
验证：同一个位置q1：q2：q3=3：2：1
结论2：同一个位置电场应该相同，但静电力大小不一样
用静电力描述该处电场强度出现了局限性。
学习任务二：电场强度
要选择相同电荷量的试探电荷作为统一标准.
比较“单位试探电荷的受力”，即比较F/q
验证：同一位置，q1:q2:q3=3:2:1
根据库仑定律可得F1:F2:F3=3:2:1
同一位置，单位试探电荷的受力：
学习任务二：电场强度
结论3：在同一位置，试探电荷所受到的电场力的大小与所带电荷量的比值是固定不变的，它反映了电场在该点的性质。
(1).电场强度：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。（电场强度是矢量）
(3).单位：牛/ 库；即 N/C
(4).方向：规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。（与负电荷的受力方向相反）
(2).定义式：
学习任务二：电场强度
3.电场强度
适用于一切电场
q为试探电荷的电荷量F为电场对试探电荷的作用力
(5).物理意义：描述电场力的性质的物理量
学习任务二：电场强度
3.电场强度
（6）电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的
点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？
学习任务三：点电荷的电场 电场强度的叠加
（1）Q是场源电荷的电量，r是到场源电荷的距离
（2）适用条件： 真空中静止的点电荷
（3）E的决定因素：跟场源电荷和位置有关，与试探电荷无关
+
-
Q
Q
1.点电荷的电场
适用范围 公式中电荷的意义
定义式，适用一切电场。
仅对点电荷的电场适用
是试探电荷，与无关
是场源电荷，与成正比
2.电场强度公式对比
学习任务三：点电荷的电场 电场强度的叠加
空间中存在多个场源电荷，如图，如何求电场中某点(如A点)的电场强度？
+Q
-Q
E1
E2
E
O
A
结论：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
3.电场强度的叠加
学习任务三：点电荷的电场 电场强度的叠加
带电体比较大，不能看作点电荷？我们如何求带电体的电场？
可以证明：半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球外产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相等。
学习任务三：点电荷的电场 电场强度的叠加
例 题
如图所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，求：
(1)两点电荷连线的中点O的场强大小和方向.
(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强大小和方向.
解析：
EA＝EB＝＝.
O点的场强大小为：EO＝EA＋EB＝ ，方向由A→B.
(1)如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，均由A→B.A、B两点电荷分别在O点的电场强度大小
(2)如图乙所示，EA′＝EB′＝ ，由矢量图结合几何关系可知，
O′点的场强大小EO′＝EA′＝EB′＝ ，方向平行于AB向右.
当堂达标检测
当堂达标检测
【解析】A．电场强度反映的是电场本身的性质，场源确定时，电场中的某点P的场强就确定了，不受试探电荷的电性、受力大小等不同而改变，故在电场中的P 点不放试探电荷，则 P点的电场强度不为零；
B．点电荷的电场强度公式 为决定式，故点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离 的二次方成反比，在r 减半的位置上，电场强度变为原来的4倍；
C．电场强度公式 为定义式，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q 成无关，若 q减半，则该处的电场强度依然不变；
D．匀强电场中电场强度处处相同，由 可知相同电量和电性的电荷在其中受力才相同。
当堂达标检测
解析：由电场强度的定义式可得 ，
联立可得
C点的场强为
故可得
当堂达标检测
解析：电场与重力场类似，电场的基本特性是对放入其中的电荷有力的作用，说明电场力与重力类似．电荷量与物体的质量类似，则由G=mg，F=qE分析可知，重力加速度g与电场中电场强度E可类比，由 类比可得
方向竖直向下。
当堂达标检测
4．有同学说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。这种说法对吗？试举例说明。
【解析】电场线实际并不存在，用来描述电场分布的物理量，不是点电荷在电场中的运动轨迹，而且电场线不一定与带电粒子的轨迹重合，只有电场线是直线，带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一条直线上时电场线才与带电粒子的轨迹重合。
当堂达标检测
6．如图所示，用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0×10－2kg，所带电荷量为＋2.0×10－8 C．现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直线成30°角，绳长L＝0.2 m，(重力加速度g的大小取10 m/s2)．求这个匀强电场的电场强度大小
【解析】对带电小球受力分析如图所示：
小球受力平衡，则 qE＝mgtan 30°
解得：
E＝ ×107 N/C
7．如图，真空中有两个点电荷，Q1为4.0×10-8C、Q2为-1.0×10-8C，分别固定在x轴的坐标为0和6cm的位置上。则
（1）x轴上哪个位置的电场强度为0；
（2）x轴上哪些位置的电场强度的方向是沿x轴的负方向的。
当堂达标检测
【解析】（1）设坐标为x处场强为0，x＞6cm，有
化简为
解得x=12cm或4cm（舍去）
（2）由（1）分析可知，在x坐标轴上0到6cm之间和x＞12cm的地方的电场强度的方向是沿x正方向。所以x轴上的x<0或6cm当堂达标检测

展开更多......

收起↑