《電場(chǎng)及其描述》課件4.ppt

1、第3節(jié) 電場(chǎng)及其描述,溫故知新,精彩回眸,2如圖131所示，人通過繩子拉小車可以使小車向前運(yùn)動(dòng)；而用帶電的橡膠棒靠近細(xì)水流時(shí)，雖然棒與水流沒有接觸，但水流卻發(fā)生了偏移！是什么“傳遞”了棒與水流間的相互作用？ 答案：通過電場(chǎng)這種物質(zhì),圖1-3-1,一、電場(chǎng) 1電場(chǎng)的產(chǎn)生：電荷周圍存在著特殊物質(zhì)_，電荷間的相互作用是通過_發(fā)生的 2電場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入電場(chǎng)中的_有力的作用 3電場(chǎng)力：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，這種力叫做_ 二、電場(chǎng)的描述 1試探電荷 定義：放入電場(chǎng)中探測(cè)_性質(zhì)的電荷,新知梳理,電場(chǎng),電場(chǎng),電荷,電場(chǎng)力,電場(chǎng),2電場(chǎng)強(qiáng)度 (1)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的_跟它的_的比值

2、 (2)定義式：E_.在國(guó)際單位制中，電場(chǎng)強(qiáng)度的單位為V/m或_.適用于_電場(chǎng) (3)方向：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與_電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向相_ ，與_電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向相_ (4)物理意義：描述電場(chǎng)_、_和電場(chǎng)力的物理量 (5)場(chǎng)強(qiáng)是矢量：場(chǎng)強(qiáng)的合成遵守_定則,電場(chǎng)力F,電荷量q,N/C,靜,正,同,負(fù),反,強(qiáng)弱,方向,平行四邊形,3點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng) (1)公式：_，Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電荷量，r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離 (2)方向：若Q為正電荷，場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向該點(diǎn)；若Q為負(fù)電荷，場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向Q. (3)適用條件： _ 4勻強(qiáng)電場(chǎng) 電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)

3、_和_都相同,真空中的點(diǎn)電荷,大小,方向,三、電場(chǎng)線 1電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有_的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向 2電場(chǎng)線的特點(diǎn) (1)電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于_ _ (2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不_，不_ ，這是因?yàn)樵陔妶?chǎng)中任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不可能有兩個(gè)方向 (3)在同一幅圖中，電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較_，電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線較_，因此可以用電場(chǎng)線的疏密來表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,方向,無(wú)限遠(yuǎn),或負(fù)電荷,相交,閉合,疏,密,(4)幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖132所示,圖1-3-2,合作探究,1電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的，是由電場(chǎng)本身的特性(形成電場(chǎng)的電荷及空間

4、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(wú)關(guān)系 2電場(chǎng)強(qiáng)度的定義給出了一種測(cè)量或計(jì)算電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方法 3電場(chǎng)強(qiáng)度描述了電場(chǎng)的強(qiáng)弱，是矢量，其方向跟在該點(diǎn)的正電荷受電場(chǎng)力的方向相同,如何理解電場(chǎng)強(qiáng)度？,(3)在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中不存在場(chǎng)強(qiáng)相同的兩點(diǎn),1真空中的A、B兩點(diǎn)分別放置有異種點(diǎn)電荷Q1、Q2，已知它們間的庫(kù)侖力為10 N，電荷量分別為Q12104 C，Q22104 C求： (1)Q1在Q2處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E1； (2)Q2在Q1處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E2； (3)AB連線的中點(diǎn)O處的電場(chǎng)強(qiáng)度E0.,答案：(1)5104 N/C方向沿AB的延長(zhǎng)線方向 (2)510

5、4 N/C方向由A指向B (3)4105 N/C方向由A指向B,1電場(chǎng)線不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡 (1)電場(chǎng)線是為形象地描述電場(chǎng)而引入的假想曲線，規(guī)定電場(chǎng)線上某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿該點(diǎn)的切線方向，也就是正電荷在該點(diǎn)受電場(chǎng)力產(chǎn)生的加速度的方向,如何理解電場(chǎng)線？,(2)運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)中實(shí)際通過的徑跡，徑跡上每點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向結(jié)合力學(xué)知識(shí)，可以知道物體的速度方向不一定與加速度的方向一致，因此電場(chǎng)線不一定是粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 (3)在滿足以下條件時(shí)，電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡重合 電場(chǎng)線是直線； 帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，或受其他力，但方向沿電場(chǎng)線所在的直線； 帶電粒子初速度為零或初速度方向沿

6、電場(chǎng)線所在的直線,2電場(chǎng)線的疏密和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系的常見情況 按照電場(chǎng)線的畫法的規(guī)定，場(chǎng)強(qiáng)大的地方電場(chǎng)線密，場(chǎng)強(qiáng)小的地方電場(chǎng)線疏在圖133中EAEB.,圖1-3-3,圖1-3-4,但若只給一條直電場(chǎng)線如圖134所示，則無(wú)法由疏密程度來確定A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小，對(duì)此情況可有多種推理判斷： 若是正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一根電場(chǎng)線，則EAEB. 若是負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一根電場(chǎng)線，則EAEB. 若是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一根電場(chǎng)線，則EAEB.,2.如圖135所示為靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線的分布，下列說法正確的是 () A這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷形成的,圖1-3-7,BC點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，因?yàn)槟抢餂]有電場(chǎng)線 C點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)所受到的

7、電場(chǎng)力比在B點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力大 D負(fù)電荷在B點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力的方向沿B點(diǎn)切線方向,解析：負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線一定是直線故A錯(cuò)沒有電場(chǎng)線的地方，場(chǎng)強(qiáng)不一定為零，故B錯(cuò)A點(diǎn)電場(chǎng)線比B點(diǎn)密，所以電荷在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力比在B點(diǎn)大，故C正確負(fù)電荷的受力方向與電場(chǎng)線切線方向相反，故D錯(cuò) 答案：C,典例精析,【例1】 下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的說法中，正確的是(),電場(chǎng)強(qiáng)度的理解,思路點(diǎn)撥：根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的兩種表達(dá)式適用條件及物理情景進(jìn)行判斷,答案：C,答案：D,【例2】 如圖136所示實(shí)線是一簇未標(biāo)明的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一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)中只受電場(chǎng)力作用

8、，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是 (),圖1-3-6,電場(chǎng)線的理解及應(yīng)用,A帶電粒子所帶電荷的性質(zhì) 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)的速度何處較大 D帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的加速度何處較大 解析：由軌跡的彎曲情況，可知電場(chǎng)力應(yīng)沿電場(chǎng)線向左，但因不知電場(chǎng)線的方向，故帶電粒子所帶電荷符號(hào)不能確定設(shè)粒子從a運(yùn)動(dòng)到b(也可以分析從b到a的情形，兩種分析不影響結(jié)論)，速度方向與電場(chǎng)力夾角大于90，故速度減小，由電場(chǎng)線的疏密程度知a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，帶電粒子在a點(diǎn)受電場(chǎng)力較大，從而加速度較大，綜上所述B、C、D正確 答案：BCD,反思領(lǐng)悟：運(yùn)用電場(chǎng)線分析問題時(shí)注意：(1)電場(chǎng)線密的地方

9、，場(chǎng)強(qiáng)大，電荷在該處受到的靜電力就大；(2)如果電荷只受靜電力，由牛頓第二定律，則靜電力大時(shí)，電荷的瞬時(shí)加速度也大,如圖137所示，帶箭頭的線段表示某一電場(chǎng)的電場(chǎng)線，在電場(chǎng)力的作用下(不計(jì)重力)，一帶電粒子徑跡如圖137中虛線所示，以下判斷正確的是 (),圖1-3-7,AA、B兩點(diǎn)相比較，A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小 B粒子在A點(diǎn)時(shí)加速度大 C粒子帶正電 D因粒子運(yùn)動(dòng)方向不確定，無(wú)法判斷粒子的電性,解析：電場(chǎng)線疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小，所以A對(duì)；由FEq得粒子所受電場(chǎng)力F與E成正比，所以FAFB，又因?yàn)镕ma，所以a又與F成正比，aAaB，B錯(cuò)；假設(shè)粒子從A向B運(yùn)動(dòng)，則速度方向沿軌跡的切線方向，若粒子帶正電，則受力

10、沿電場(chǎng)線方向，因?yàn)槲矬w做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡偏向力的方向，與題意不符，所以粒子帶負(fù)電；若粒子從B向A運(yùn)動(dòng)，速度方向沿軌跡切線方向，若粒子帶正電，受力仍沿電場(chǎng)線方向，軌跡偏轉(zhuǎn)方向與題意不符，所以粒子帶負(fù)電，由以上分析可得，粒子帶負(fù)電，C、D均不對(duì) 答案：A,【例3】 如圖138所示，質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣線懸掛于O點(diǎn)，并處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)為E，球靜止時(shí)絲線與豎直方向的夾角為，求：,電場(chǎng)中的力學(xué)規(guī)律的應(yīng)用,圖1-3-8,(1)小球帶何種電荷，電荷量是多少？ (2)若燒斷絲線，則小球?qū)⒆鍪裁催\(yùn)動(dòng)？(設(shè)電場(chǎng)范圍足夠大),思路點(diǎn)撥：解本題的關(guān)鍵是對(duì)小球進(jìn)行正確的受力分析，分析中要注意研究對(duì)象多受

11、了一個(gè)電場(chǎng)力，其分析方法不變,解析：(1)如圖所示，由平衡條件得F電qEmgtan ，所以qmgtan /E，因小球受到向左的電場(chǎng)力，所以小球帶正電,答案：見解析,反思領(lǐng)悟：力、電綜合問題分析方法：該類問題的分析方法與力學(xué)中的分析方法相同，只是在受力分析時(shí)，要正確加上電場(chǎng)力，即可根據(jù)其狀態(tài)(平衡或加速)結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律或功能關(guān)系進(jìn)行求解具體步驟如下：明確研究對(duì)象；將研究對(duì)象隔離，分析其所受全部外力；根據(jù)平衡條件或牛頓定律(或動(dòng)能定理)列出方程；解方程求出結(jié)果,如圖139所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E，方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的豎直平面內(nèi)，有一絕緣光滑的半圓形軌道，在軌道的最高點(diǎn)A處有一質(zhì)量為m、電荷量為q帶正電的小球使小球由靜止開始滑下，試求小球經(jīng)過最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)軌道的壓力N的大小,圖1-3-9,解析：小球由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，只有重力和電場(chǎng)力對(duì)小球做功，由動(dòng)能定理得：,在B點(diǎn)，小球加速度豎直向上，即向心加速度，有： 由、解得N3(m