2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第9章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第3節(jié)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度(6)課件

1、第三節(jié)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度1 |電場(chǎng)產(chǎn)生電荷周圍存在著的一種特殊性質(zhì)對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷有的作用力的分析電荷間通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)力靜電場(chǎng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)物質(zhì)力靜止2 |電場(chǎng)強(qiáng)度定義放入電場(chǎng)某點(diǎn)處的試探電荷受到的電場(chǎng)力F與它的電荷量q之比,叫作電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng),用符號(hào)E表示公式E=單位牛頓每庫(kù)侖,符號(hào)是標(biāo)矢性,有大小、方向方向物理學(xué)中規(guī)定,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同,負(fù)電荷在某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向相反意義電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)的物理量,與試探電荷的電荷量及其受到的電場(chǎng)力大小N/C矢量正電荷無(wú)關(guān)1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)場(chǎng)強(qiáng)公式:E=,其中k是電

2、場(chǎng)力常量,Q是 的電荷量.(2)適用條件:真空中的.2.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷,則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的.3 |點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加k場(chǎng)源電荷點(diǎn)電荷矢量和1.電場(chǎng)線電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一系列有的曲線,曲線上每點(diǎn)的方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向.2.特點(diǎn)4 |電場(chǎng)線勻強(qiáng)電場(chǎng)方向切線正電荷不相交場(chǎng)強(qiáng)大場(chǎng)強(qiáng)方向理想化3.勻強(qiáng)電場(chǎng)(1)如果電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向,這個(gè)電場(chǎng)就是勻強(qiáng)電場(chǎng).(2)電場(chǎng)線:勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是疏密均勻的直線.相等相同平行1.電場(chǎng)是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西.()2.根據(jù)E=可知,電場(chǎng)

3、中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力成正比.()3.點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,在以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同.()提示:點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向不同.4.由公式E=k可知,r0時(shí),場(chǎng)強(qiáng)E.()提示:當(dāng)r0時(shí),帶電體不能看成點(diǎn)電荷,公式E=k就不再適用,所以不能得出E.判斷正誤,正確的畫“ ” ,錯(cuò)誤的畫“ ” .5.公式E=與E=k中的q與Q含義不同.()提示:公式E=中q是指試探電荷的電荷量,公式E=k中Q是指場(chǎng)源電荷的電荷量,含義不同.6.如果某電場(chǎng)的電場(chǎng)線是直線,那么在同一條電場(chǎng)線上各處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同.()提示:如果某電場(chǎng)的電場(chǎng)線是直

4、線,則在同一條電場(chǎng)線上各處的場(chǎng)強(qiáng)方向相同,而大小不一定相等.7.相距很近且?guī)в械攘慨惙N電荷的一對(duì)平行金屬板之間的電場(chǎng)(除邊緣附近),可以看作勻強(qiáng)電場(chǎng).()情境你知道“無(wú)網(wǎng)捕魚”嗎?它實(shí)際上是用電捕魚,電捕魚是一些人在漁業(yè)資源大幅減少的背景下,為了快速且大量地捕魚而采取的一種非法捕魚方法.這是一種毀滅性的、極具危險(xiǎn)性的捕魚方法,對(duì)魚、對(duì)人、對(duì)環(huán)境都有著巨大的危害.所謂無(wú)網(wǎng),是無(wú)漁網(wǎng),卻有一張“電網(wǎng)”,說(shuō)到底就是在捕魚器的電極間形成了一個(gè)電場(chǎng).1 | 對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解問(wèn)題1.“電網(wǎng)”看不見、摸不著,那么“電網(wǎng)”實(shí)際存在嗎?“電網(wǎng)”形成的電場(chǎng)有強(qiáng)弱之分嗎?若有,哪里強(qiáng),哪里弱呢?提示:“電網(wǎng)”雖然看

5、不見,摸不著,但“電網(wǎng)”實(shí)際存在.“電網(wǎng)”形成的電場(chǎng)有強(qiáng)弱之分,離捕魚器電極近處電場(chǎng)強(qiáng),遠(yuǎn)處電場(chǎng)弱.2.如何研究電場(chǎng)的強(qiáng)弱?能否直接用試探電荷所受的電場(chǎng)力表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱?為什么?提示:電場(chǎng)是在與電荷的相互作用中表現(xiàn)出自己的特性的,因此在研究電場(chǎng)時(shí),應(yīng)該將試探電荷放入電場(chǎng)中,從試探電荷所受的電場(chǎng)力入手.但不能直接用試探電荷所受的電場(chǎng)力表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,因?yàn)樵陔妶?chǎng)中的同一點(diǎn),不同的試探電荷受到的電場(chǎng)力也不同,電場(chǎng)力的大小不僅與試探電荷所處位置有關(guān),還與試探電荷的電荷量有關(guān).3.若不能用電場(chǎng)力的大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,那么應(yīng)如何描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱呢?你能得出什么結(jié)論?提示:用試探電荷所受的電場(chǎng)力F與它的電荷量

6、q之比來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱.對(duì)電場(chǎng)中的同一點(diǎn),是一定的,與試探電荷的電荷量無(wú)關(guān),只與試探電荷在電場(chǎng)中的位置有關(guān).4.能否根據(jù)E=得出電場(chǎng)強(qiáng)度E與電場(chǎng)力F成正比,與試探電荷的電荷量q成反比?若不能,請(qǐng)問(wèn)電場(chǎng)強(qiáng)度E是由什么因素決定的?提示:不能.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的,只由電場(chǎng)本身的特性決定,與q、F無(wú)關(guān).5.電場(chǎng)強(qiáng)度E是用什么方法定義的?還有哪些物理量采用了這種定義法?提示:電場(chǎng)強(qiáng)度E是用比值定義法定義的,采用這種定義法定義的物理量還有密度、速度、加速度等.唯一性電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是唯一的,是由電場(chǎng)本身的特性決定的,與是否放入試探電荷及放入電荷的電性、電荷量的多少均無(wú)關(guān)矢量性電場(chǎng)強(qiáng)度描述電

7、場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,是矢量,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同,與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相反疊加性如果有幾個(gè)靜止點(diǎn)電荷在空間同時(shí)產(chǎn)生電場(chǎng),那么空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是各場(chǎng)源電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)性質(zhì)場(chǎng)強(qiáng)公式E=與E=的對(duì)比理解公式E=E=本質(zhì)區(qū)別場(chǎng)強(qiáng)的定義式點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的決定式意義給出了一種測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度的方法指明了點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)大小的決定因素適用范圍一切電場(chǎng)真空中點(diǎn)電荷激發(fā)的電場(chǎng)Q或q意義q表示引入電場(chǎng)的試探電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷的電荷量E與其他量的關(guān)系E用F與q的比值來(lái)表示,但E的大小與F、q的大小無(wú)關(guān)E不僅用Q、r來(lái)表示,且EQ

8、,E 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加(1)合成法則電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,合成時(shí)遵循矢量運(yùn)算法則(平行四邊形定則或三角形定則);對(duì)于同一直線上電場(chǎng)強(qiáng)度的合成,可先規(guī)定正方向,進(jìn)而把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算.(2)分析電場(chǎng)疊加問(wèn)題的一般步驟確定分析計(jì)算的空間位置;分析該處有幾個(gè)分電場(chǎng),計(jì)算出各個(gè)分電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向;利用平行四邊形定則求出矢量和.電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線,實(shí)際上是不存在的.幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線如表所示:2 | 對(duì)電場(chǎng)線的理解電場(chǎng)電場(chǎng)線圖樣簡(jiǎn)要描述正點(diǎn)電荷“光芒四射”,發(fā)散狀.以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向不同正點(diǎn)電荷“眾矢之的”,會(huì)聚狀.以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)場(chǎng)

9、強(qiáng)大小相等,方向不同電場(chǎng)電場(chǎng)線圖樣簡(jiǎn)要描述等量同種點(diǎn)電荷“勢(shì)不兩立”,相斥狀.(1)兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大,中點(diǎn)O場(chǎng)強(qiáng)為零.(2)從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O沿中垂線到無(wú)限遠(yuǎn),場(chǎng)強(qiáng)先變大后變小.(3)連線或中垂線上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等大反向等量異種點(diǎn)電荷“手牽手,心連心”,相吸狀.(1)兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大,中點(diǎn)O場(chǎng)強(qiáng)最小,且不為零.(2)從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O沿中垂線到無(wú)限遠(yuǎn),場(chǎng)強(qiáng)逐漸減弱.(3)連線或中垂線上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同(等大、同向)電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的區(qū)別比較項(xiàng)目電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)軌跡客觀性電場(chǎng)中并不存在,是為研究電場(chǎng)方便而人為引入的粒子在電

10、場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是客觀存在的切線意義電場(chǎng)線上各點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向, 同時(shí)也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向,即正電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的加速度的方向(只受電場(chǎng)力)軌跡上任一點(diǎn)的切線方向即粒子在該點(diǎn)的速度方向,但加速度的方向與速度的方向不一定相同 電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡重合的條件(1)電場(chǎng)線是直線.(2)帶電粒子初速度為零或初速度的方向與電場(chǎng)線在同一條直線上.(3)帶電粒子只受電場(chǎng)力作用,或受其他力,但其他力的合力方向沿電場(chǎng)線所在直線.以上三個(gè)條件必須同時(shí)滿足.圖示為A、B兩個(gè)帶電小球周圍的電場(chǎng)線分布【1】.如果把這個(gè)裝置放到“云室”里,讓粒子通過(guò)這個(gè)電場(chǎng)區(qū)域,可以看到粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡.有一個(gè)粒子的軌跡

11、如圖中曲線ab所示,a為兩小球連線的中垂線上的點(diǎn),b為兩小球連線上的點(diǎn),粒子由a運(yùn)動(dòng)到b【2】,則可以判斷()A.由圖可以判斷射入的粒子帶正電荷B.粒子從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中,動(dòng)能一定變大C.A、B兩個(gè)帶電小球帶等量異種電荷 D.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度信息提取【1】B球處電場(chǎng)線較密,A球處電場(chǎng)線較稀疏且“相吸”,可知A、B兩球電性不同,電荷量不相等.【2】粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡向右彎曲,電性與B相反.思路分析解答此題的三個(gè)依據(jù):(1)依據(jù)電場(chǎng)線是相吸型且不對(duì)稱【3】,判斷A、B所帶電荷的電性關(guān)系及電荷量關(guān)系.(2)依據(jù)電場(chǎng)線的疏密判斷場(chǎng)強(qiáng)的大小【4】.(3)依據(jù)力與速度夾角的關(guān)系及動(dòng)能定理【5】判斷粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能變化.解析由題圖粒子運(yùn)動(dòng)徑跡的彎曲方向可知,粒子受到的電場(chǎng)力的方向向右,但由于不知道A、B哪個(gè)小球帶正電,所以不能判斷出粒子的電性,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;粒子受到的電場(chǎng)力的