高中物理新課標(biāo)版人教版選修3-1精品課件：1[1]3《電場強(qiáng)度》(PPT課件可編輯)

1、新課標(biāo)人教版課件系列高中物理選修選修3-13-11.3電場強(qiáng)度教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)v（一）知識與技能（一）知識與技能v1知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，知道電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)v2理解電場強(qiáng)度的概念及其定義式，會根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算，知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的v3能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式，并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算v4知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡單的計(jì)算v（二）過程與方法（二）過程與方法v 通過分析在電場中的不同點(diǎn)，電場力F與電荷電量q的比例關(guān)系，使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場的強(qiáng)弱，即電場強(qiáng)度的概

2、念；知道電場疊加的一般方法。 v（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀v 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會分析和處理電場問題的一般方法。v重點(diǎn)：重點(diǎn)：電場強(qiáng)度的概念及其定義式v難點(diǎn)：難點(diǎn)：對電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計(jì)算一一. .電場：電場：1 1、定義、定義: : 存在于帶電體周圍的特殊存在于帶電體周圍的特殊物質(zhì)物質(zhì)。2 2、基本性質(zhì)：、基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用，這種力對放入其中的電荷有力的作用，這種力叫叫電場力電場力。電場電場電荷電荷A電荷電荷B3、用場的觀點(diǎn)分析電荷、用場的觀點(diǎn)分析電荷A和和B間的相互作用：間的相互作用： 1 1）、檢驗(yàn)方法：）、檢驗(yàn)方法：把一個(gè)帶電體放入

3、其中，看是否受到把一個(gè)帶電體放入其中，看是否受到力的作用。力的作用。二二. .電場強(qiáng)度：電場強(qiáng)度： 1、電場的檢驗(yàn)、電場的檢驗(yàn)用什么可以檢驗(yàn)空間存在看不見又摸用什么可以檢驗(yàn)空間存在看不見又摸不著的電場？不著的電場？2 2）、檢驗(yàn)電荷：）、檢驗(yàn)電荷：能否就用檢驗(yàn)電荷所受的電場力來描能否就用檢驗(yàn)電荷所受的電場力來描述某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱？述某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱？ 用來檢驗(yàn)電場的電量很小（不影響用來檢驗(yàn)電場的電量很?。ú挥绊懺妶觯?；體積很小（可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)）原電場）；體積很小（可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)）的電荷，也稱點(diǎn)電荷的電荷，也稱點(diǎn)電荷。FA BA+q+Q+q 如圖，電荷如圖，電荷Q Q周圍存在電場，把試探電荷周圍存在電

4、場，把試探電荷q q放放入電場中入電場中A A、B B兩點(diǎn)，電荷兩點(diǎn)，電荷q q要受到電場力要受到電場力F FA A、F FB1B1的作用，反映了電場具有力的性質(zhì)。電荷的作用，反映了電場具有力的性質(zhì)。電荷q q在在A A、B B兩點(diǎn)受到的作用力兩點(diǎn)受到的作用力F FA A、F FB1B1大小是否相等？大小是否相等？ 在在B點(diǎn)點(diǎn)換上換上+2q的電荷的電荷,所受的所受的作用力作用力F FB2B2大小是否相等？大小是否相等？ 解析解析 根據(jù)庫侖定律根據(jù)庫侖定律 r rA A r F FB BF = kQ1Q2r2可知，可知，F(xiàn)BF/qF/q這個(gè)比值由電荷這個(gè)比值由電荷q q在電場中的位置所決定，在電

5、場中的位置所決定，跟電荷跟電荷q q無關(guān)，是反映電場性質(zhì)的物理量。無關(guān)，是反映電場性質(zhì)的物理量。實(shí)驗(yàn)表明，在電場中的同一點(diǎn)，比值實(shí)驗(yàn)表明，在電場中的同一點(diǎn)，比值F/qF/q是恒定是恒定的；在電場中的不同點(diǎn)，比值的；在電場中的不同點(diǎn)，比值F/qF/q一般是不同的。一般是不同的。在物理學(xué)中，就用比值在物理學(xué)中，就用比值F/qF/q來表示電場的強(qiáng)弱。來表示電場的強(qiáng)弱。2.2.電場強(qiáng)度：電場強(qiáng)度： 1 1）、）、 定義：定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷受到的放入電場中某點(diǎn)的電荷受到的電場力電場力與與它所帶電荷量它所帶電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電的比值，叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)。場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)。 2

6、2）、）、 公式公式：FEq3 3）、）、 單位單位： 牛頓牛頓/ /庫侖庫侖（N/C）4 4）、）、 方向：方向： 跟正電荷在該點(diǎn)所受電場力跟正電荷在該點(diǎn)所受電場力 F F 的方向的方向相同相同矢量矢量EE+QP-QP 如果如果Q Q是正電荷，是正電荷，E E的方向就是沿著的方向就是沿著PQPQ的連線并背的連線并背離離Q Q；如果；如果Q Q是負(fù)電荷，是負(fù)電荷，E E的方向就是沿著的方向就是沿著PQPQ的連線并的連線并指向指向Q Q。（。（“離離+Q+Q而去，向而去，向-Q-Q而來而來”） 例例.在電場中在電場中A處放點(diǎn)電荷處放點(diǎn)電荷+q，其受電場，其受電場力為力為F，方向向左，則，方向向左

7、，則A處場強(qiáng)大小處場強(qiáng)大小為為 ，方向?yàn)?，方向?yàn)?；若將；若將A處放點(diǎn)處放點(diǎn)電荷為電荷為2q，則該處電場強(qiáng)度大小，則該處電場強(qiáng)度大小為為 ，方向?yàn)?，方向?yàn)?。Fq向左向左Fq向左向左5 5）、電場強(qiáng)度的物理意義：）、電場強(qiáng)度的物理意義： 電場強(qiáng)度是電場強(qiáng)度是描述電場描述電場本身的力的性質(zhì)的物本身的力的性質(zhì)的物理量，反映電場理量，反映電場中某一點(diǎn)的電場性質(zhì)，中某一點(diǎn)的電場性質(zhì)，其大小其大小表示電場的強(qiáng)弱，表示電場的強(qiáng)弱，由產(chǎn)生電場的由產(chǎn)生電場的場源電荷場源電荷和和點(diǎn)點(diǎn)的位置的位置決定，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。數(shù)值上等于決定，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。數(shù)值上等于單單位電荷位電荷在該點(diǎn)所受的電場力。在該點(diǎn)所受的電場力

8、。12345 3 3、電場強(qiáng)度和電場力的對比分析、電場強(qiáng)度和電場力的對比分析 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E E 電場力電場力F F 僅指電荷在電場中的受力僅指電荷在電場中的受力 是反映電場本身的力的性質(zhì)的物是反映電場本身的力的性質(zhì)的物理量，其大小表示電場的強(qiáng)弱理量，其大小表示電場的強(qiáng)弱定義式：定義式：計(jì)算式：計(jì)算式：E E的大小只決定于電場本身，的大小只決定于電場本身，與電荷與電荷q q無關(guān)無關(guān) F F的大小由放在電場中某點(diǎn)的大小由放在電場中某點(diǎn)的電荷的電荷q q和該點(diǎn)的場強(qiáng)和該點(diǎn)的場強(qiáng)E E共共同決定同決定E E是矢量，其方向與正電荷是矢量，其方向與正電荷(+q)(+q)在該點(diǎn)受到的電場力的方在該點(diǎn)受

9、到的電場力的方向相同向相同F(xiàn) F是矢量，其方向?qū)τ谡娛鞘噶?，其方向?qū)τ谡姾珊?+q),F(+q),F與與E E同向；對于負(fù)同向；對于負(fù)電荷電荷(-q),F(-q),F與與E E反向反向 E E的單位：的單位：F F的單位：的單位：E=F/qE=F/q F=qEF=qE牛牛/ /庫庫 (N/C)(N/C)牛牛 (N)(N)三、點(diǎn)電荷的電場三、點(diǎn)電荷的電場 電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷Q Q在真空中形成的電場中，不同點(diǎn)的場強(qiáng)是在真空中形成的電場中，不同點(diǎn)的場強(qiáng)是不同的，那么場強(qiáng)的大小由什么因素決定？不同的，那么場強(qiáng)的大小由什么因素決定？ 解析解析 在點(diǎn)電荷在點(diǎn)電荷Q Q形成的電場中

10、，在距離形成的電場中，在距離Q Q為為r r的的P P點(diǎn)放一試探電荷點(diǎn)放一試探電荷q qF = kQqr2根據(jù)庫侖定律，根據(jù)庫侖定律，q q受到的庫侖力的大小受到的庫侖力的大小: :E =E =F Fq q= kQr2又由電場強(qiáng)度的定義可得出又由電場強(qiáng)度的定義可得出P P點(diǎn)的場強(qiáng)點(diǎn)的場強(qiáng)E E的大?。旱拇笮。?、點(diǎn)電荷的電場、點(diǎn)電荷的電場大小：大?。?QEkr適用范圍適用范圍電荷的意義電荷的意義FEq2QEkr定義式，適定義式，適用于一切電用于一切電場場僅對點(diǎn)電荷僅對點(diǎn)電荷的電場適用的電場適用q是檢驗(yàn)電是檢驗(yàn)電荷，荷，E與與q無關(guān)無關(guān)Q是場源電是場源電荷，荷，E與與Q成正比成正比2 2、FEq

11、2QEkr和的區(qū)別：例例、關(guān)于、關(guān)于 和和 ，下列說，下列說法中正確的是（法中正確的是（ ）（1 1）式中，）式中，F(xiàn) F是放入電場中的電荷所受的力，是放入電場中的電荷所受的力，q q是是放入電場中電荷的電量放入電場中電荷的電量（2 2）式中，）式中，F(xiàn) F是放入電場中的電荷所受的力，是放入電場中的電荷所受的力，q q是是產(chǎn)生電場電荷的電量產(chǎn)生電場電荷的電量（3 3）式中，）式中，q q是放入電場中的電荷的電量是放入電場中的電荷的電量（4 4）式中，）式中，Q Q是產(chǎn)生電場的電荷的電量是產(chǎn)生電場的電荷的電量A A、（、（1 1）（）（3 3）B B、（、（2 2）（）（3 3）C C、（、（1

12、 1）（）（4 4）D D、（、（2 2）（）（4 4）qFE 2rQkE C 如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，在幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場中，在幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場中，如何求某點(diǎn)的場強(qiáng)？如何求某點(diǎn)的場強(qiáng)？ 3 3、電場的疊加、電場的疊加: : 在幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場中，在幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場中，某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和，這叫做在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和，這叫做電場的疊加原理。電場的疊加原理。+Q1-Q2P 1 1） 如圖，如圖，P P點(diǎn)的場強(qiáng)，等于點(diǎn)的場強(qiáng)，等于+Q+Q1 1在該點(diǎn)產(chǎn)生在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)

13、的場強(qiáng)E E1 1和和-Q-Q2 2在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E E2 2的矢量和。的矢量和。 .E1E2EQrPrQP2QEkr2）、一個(gè)半徑為）、一個(gè)半徑為R的的均勻均勻帶電球體帶電球體（或球殼）在外部產(chǎn)生的電場（或球殼）在外部產(chǎn)生的電場與一個(gè)位于與一個(gè)位于球心的、電球心的、電荷量相等的荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場相同的電場相同 如圖，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷如圖，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q Q1 1=+3.0=+3.01010-8-8C C和和Q Q2 2=-3.0=-3.01010-8-8C C，它們相距，它們相距0.1m0.1m。求電場中。求電場中A A點(diǎn)的場強(qiáng)。點(diǎn)的場強(qiáng)。A

14、A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r r相等，相等，r=0.1mr=0.1m。 Q2AQ1= 2E= 2E1 1cos60cos60r r2 22kQ2kQ1 1cos60cos60=代入數(shù)值得：代入數(shù)值得：E=2.7E=2.710104 4 N/CN/C合場強(qiáng)合場強(qiáng)E E的大小為的大小為 E= EE= E1 1cos60cos60+ E+ E2 2cos60cos60解：點(diǎn)電荷解：點(diǎn)電荷Q Q1 1和和Q Q2 2的電場在的電場在A A點(diǎn)的場點(diǎn)的場強(qiáng)分別為強(qiáng)分別為E E1 1和和E E2 2，它們大小相等，方向如圖中所示。合它們大小相等，方向如圖中所示。合場強(qiáng)場強(qiáng)E E在在E E1

15、1和和E E2 2的夾角的平分線上，的夾角的平分線上，此平分線跟此平分線跟Q Q1 1和和Q Q2 2的連線平行。的連線平行。E1E2E練習(xí)練習(xí). . 如圖，在如圖，在x x軸上的軸上的x x = -1 = -1和和x x =1=1兩點(diǎn)分兩點(diǎn)分別固定電荷量為別固定電荷量為- 4- 4Q Q 和和+9+9Q Q 的點(diǎn)電荷。求：的點(diǎn)電荷。求：x x軸上合場強(qiáng)為零的點(diǎn)的坐標(biāo)。并求在軸上合場強(qiáng)為零的點(diǎn)的坐標(biāo)。并求在x x = -3= -3點(diǎn)處的合場強(qiáng)方向。點(diǎn)處的合場強(qiáng)方向。1 1-1-1-3-3-5-5- 4Q+9Q 答案：答案：x=-5x=-5，向右，向右例例：如圖所示，三個(gè)完全相同的的金屬小球如圖

16、所示，三個(gè)完全相同的的金屬小球 a、b、c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，a和和c帶帶正電，正電，a所帶電量的大小比所帶電量的大小比b小。已知小。已知c受到受到a和和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段的的靜電力的合力可用圖中四條有向線段的一條來表示，它應(yīng)是一條來表示，它應(yīng)是 A. F1 B. F2 C. F3 D. F4cabF4F3F2F1Dv如圖所示，半經(jīng)為如圖所示，半經(jīng)為r r的硬橡膠圓環(huán)上帶有均勻的硬橡膠圓環(huán)上帶有均勻分布的正電荷，其單位長度上的帶電量為分布的正電荷，其單位長度上的帶電量為q q，現(xiàn)截去環(huán)上一小段現(xiàn)截去環(huán)上一小段ABAB，ABAB長為長為l(l

17、r),l(lFFA AC C、點(diǎn)電荷、點(diǎn)電荷q q在在A A、B B兩處的加速度大小，兩處的加速度大小，a aA AaaB B （不計(jì)重力）（不計(jì)重力）D D、負(fù)電荷在、負(fù)電荷在B B點(diǎn)處受到的電場力方向沿點(diǎn)處受到的電場力方向沿B B點(diǎn)切點(diǎn)切 線方向線方向ABB 電場中有一點(diǎn)電場中有一點(diǎn)P P，下列哪些說法正確的是（，下列哪些說法正確的是（ ）A A 若放在若放在P P點(diǎn)的試探電荷的電量減半，則點(diǎn)的試探電荷的電量減半，則P P點(diǎn)點(diǎn)的場強(qiáng)減半。的場強(qiáng)減半。B B 若若P P點(diǎn)沒有試探電荷，則點(diǎn)沒有試探電荷，則P P點(diǎn)的場強(qiáng)為零。點(diǎn)的場強(qiáng)為零。C PC P點(diǎn)的場強(qiáng)越大，則同一電荷在點(diǎn)的場強(qiáng)越大，則

18、同一電荷在P P點(diǎn)受到的點(diǎn)受到的電場力越大。電場力越大。D PD P點(diǎn)的場強(qiáng)方向?yàn)樵囂诫姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向點(diǎn)的場強(qiáng)方向?yàn)樵囂诫姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向C課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練例：如圖為一條電場線，下列說法正確的是：例：如圖為一條電場線，下列說法正確的是：（ ）A A、E EA A一定大于一定大于E EB BB B、因電場線是直線，所以是勻強(qiáng)電場，故、因電場線是直線，所以是勻強(qiáng)電場，故 E EA A=E=EB BC C、A A點(diǎn)電場方向一定由點(diǎn)電場方向一定由A A指向指向B BD D、ABAB兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向不能確定兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向不能確定ABC 真空中有一電場真空中有一電場, ,在電場中的在電場中的P P點(diǎn)放

19、一電點(diǎn)放一電量為量為4 41010-9-9C C的試探電荷的試探電荷, ,它受到的電場它受到的電場力力2 2 1010-5-5N,N,則則P P點(diǎn)的電場強(qiáng)度點(diǎn)的電場強(qiáng)度 N/C;N/C;把試探電荷的電量減少為把試探電荷的電量減少為2 2 1010-9-9C,C,則檢則檢驗(yàn)電荷所受的電場力為驗(yàn)電荷所受的電場力為 N. N. 如果把這如果把這個(gè)試探電荷取走，則個(gè)試探電荷取走，則P P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為點(diǎn)的電場強(qiáng)度為 N/CN/C。5103110-55103課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練例：正檢驗(yàn)電荷例：正檢驗(yàn)電荷q q在電場中在電場中P P點(diǎn)處開始向點(diǎn)處開始向QQ點(diǎn)作點(diǎn)作減速運(yùn)動，且運(yùn)動的加速度值越來越?。ㄖ亓p速

20、運(yùn)動，且運(yùn)動的加速度值越來越?。ㄖ亓Σ挥?jì)），則可以確定它所處的電場可能是：不計(jì)），則可以確定它所處的電場可能是：（ ）ABCDPQPQPQPQC例例 電場線就是點(diǎn)電荷在電場中的電場線就是點(diǎn)電荷在電場中的運(yùn)動軌跡，這個(gè)說法正確嗎？運(yùn)動軌跡，這個(gè)說法正確嗎？例例 電場線就是點(diǎn)電荷在電場中電場線就是點(diǎn)電荷在電場中的運(yùn)動軌跡，這個(gè)說法正確嗎？的運(yùn)動軌跡，這個(gè)說法正確嗎？答：這個(gè)說法是錯(cuò)誤的。電場線不是電荷答：這個(gè)說法是錯(cuò)誤的。電場線不是電荷的運(yùn)動軌跡，因?yàn)檫\(yùn)動軌跡的切線方向是的運(yùn)動軌跡，因?yàn)檫\(yùn)動軌跡的切線方向是速度的方向，而電場線的切線方向是正電速度的方向，而電場線的切線方向是正電荷的受力方向和加速度

21、方向（負(fù)電荷則相荷的受力方向和加速度方向（負(fù)電荷則相反）。要使兩條曲線能重合，要滿足一些反）。要使兩條曲線能重合，要滿足一些特殊條件，特殊條件，例如：例如：電場線是直線；電電場線是直線；電荷初速度為零或初速度方向與電場線在同荷初速度為零或初速度方向與電場線在同一直線上；電荷只受電場力作用。一直線上；電荷只受電場力作用。 關(guān)于電場強(qiáng)度，下列說法正確的是（關(guān)于電場強(qiáng)度，下列說法正確的是（ ） A A E E= =F/qF/q，若，若q q減半，則該處的場強(qiáng)變?yōu)樵瓬p半，則該處的場強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼膩淼? 2倍倍 B BE E= =kQ/kQ/r r2 2中，中，E E與與Q Q成正比，而與成正比，而與r

22、r平方成平方成反比反比 C C在以一個(gè)點(diǎn)電荷為球心，在以一個(gè)點(diǎn)電荷為球心，r r為半徑的球面為半徑的球面上，各點(diǎn)的場強(qiáng)均相同上，各點(diǎn)的場強(qiáng)均相同 D D電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向就是該點(diǎn)所放電電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向就是該點(diǎn)所放電荷受到的電場力的方向荷受到的電場力的方向課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練BabABa例：如圖例：如圖a a所示，所示，A A、B B是一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場是一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的電場線，如圖的電場線，如圖b b則是方向在電場線上，則是方向在電場線上，a a、b b兩兩處的檢驗(yàn)電荷的電荷量大小與所受電場力大小之處的檢驗(yàn)電荷的電荷量大小與所受電場力大小之間的函數(shù)圖線，則：（間的函數(shù)圖線，則：（ ）

23、A A、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在B B側(cè)側(cè)B B、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在A A側(cè)側(cè)C C、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在A A側(cè)側(cè)D D、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在B B側(cè)側(cè)qFbB 在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷q q1 1和和q q2 2，分，分別位于別位于A A和和B B，相距，相距20 cm20 cm，q q1 1為為4 41010-8-8 C C，q q2 2為為8 81010-8-8 C C。則在。則在ABAB連線上連線上A A點(diǎn)的外側(cè)離點(diǎn)的外側(cè)離A A 點(diǎn)點(diǎn)20 cm20 cm處處的的D D點(diǎn)場強(qiáng)大小、方向如何點(diǎn)場強(qiáng)大小、方向如何? ? 4.54.510103 3 N/C N/C，方向由，方向由D D指向指向A A。 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練是非題v (A)若將放在電場中某點(diǎn)的電荷若將放在電場中某點(diǎn)的電荷