2013-2014学年高中物理课件人教版选修3-1 第一章 静电场 第3节 电场强度.ppt

1、金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)第3节电场强度静电场金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回法拉第的电场思想法拉第是一位有着丰富想象力的物理学家为了“看见”场，他用一张撒了铁屑的纸覆在一根磁棒上并轻轻敲动，这些铁屑便清楚地呈现出“磁场的力线”法拉第认为这些力线具有实在的意义，于是他用电力线(现在称电场线)和磁力线(现在称磁感线)的图形来形象地表示带电体和磁体周围的场，场源不变时，力线图不变；场源运动或变化时，力线图也随之发生

2、变化法拉第应用上述观念成功地描述了电磁感应现象以及电场和磁场的许多性质金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回当然，在法拉第的“场”的观念中，包含了许多机械唯物论的观点，他企图用力学的图象来解释电磁现象科学发展具有积累的特点，在每一历史阶段，科学总是把过去的成就加以综合集中因此当一种新的观念刚刚萌芽时，似乎难免会渗进某些旧有的东西不过这仅仅是物理学前进中的缺陷法拉第的场的观念是物理学中一个开创性的见解，正如爱因斯坦所说的那样，它的价值要比电磁感应的发现高出许多可以说，法拉第在电磁现象的研究中最重要的贡献就在于此金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选

3、修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回1电场：电荷的周围空间存在着电场，电场的基本性质是它对放入其中的电荷_，这种力叫_，电荷间的相互作用是通过_发生的2电场强度(1)定义：放入电场中某点的_，叫该点的电场强度，简称场强(2)定义式：E_，其单位是_或_答案：1有力的作用 静电力 电场2(1)电荷受到的静电力与电荷量的比值(2)F/qN/CV/m金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(3)方向：场强的方向与正电荷_，与负电荷_(4)特例：点电荷的场强：E_.如

4、果有几个点电荷同时存在，它们的电场就相互叠加形成合电场，这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的_，叫做电场的叠加匀强电场：场强大小、方向处处_答案：(3)受静电力的方向相同 受静电力的方向相反(4)kQ/r2 矢量和 相同金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回3电场线电场发自于_或_，终止于_或_电场线的疏密定性地反映了电场的_，电场线上每一点的切线方向表示了该点_点电荷的电场线是发散(或会聚)的_，匀强电场的电场线是_的平行直线答案：正电荷 无穷远 无穷远 负电荷 强弱 场强方向 直线 间隔相等金品质高追求我们让你更放心！物理物理

5、选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回4EF/q中的E是利用比值法定义的物理量，E的大小、方向是由_决定的，是客观存在的，与放不放_，以及放入的_的正负、电荷量多少均无关既不能认为E与F成正比，也不能认为E与q成反比答案：电场本身 试探电荷 试探电荷金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回一、电场1电场在电荷的周围空间存在着电场电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，它的性质是传递电荷间的相互作用其中静止电荷产生的电场叫静电场2对电场的三点理解(1)电场是一种特

6、殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(2)电荷间的相互作用是通过电场发生的，可由下图表示(3)电场虽然看不见、摸不着，但它总能通过一些性质而表现其存在，如在电场中放入电荷，电场就对电荷有力的作用，所以电场也是客观存在的，因而也是一种物质金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回下列关于电场的说法中正确的是()A电场不是客观存在的物质，是为了研究电场力而假想的B两电荷之间的相互作用力是超距作用的结果C电场是客观存在的物质，但不是由分子、原子等实物粒子组成的D电场的基本

7、性质是对放入其中的电荷产生力的作用解析：电场是客观存在的一种特殊物质，A错、C对；电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用，正是这一性质使电场成为传递电场力的媒介，B错、D对答案：CD金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回二、电场强度1试探电荷与场源电荷(1)试探电荷：如下图所示，带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷，或检验电荷金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(2)场源电荷：被检验的电场是电荷Q所激发的，电荷Q称为场源电荷，或源电荷(3)对试探电荷的两点理解：试探电荷

8、的电荷量和尺寸必须充分小，放入试探电荷后不引起原电场的明显变化试探电荷有电荷量，但忽略它产生的电场金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回2电场强度(1)定义：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(2)定义式：(3)国际单位：牛/库(N/C)，伏/米(V/m)，1 V/m1 N/C.(4)物理意义：描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(5)电场强度的三个性质：矢量性：场强是矢量，其大小按定义式计算即可，其方向

9、规定为正电荷在该点所受静电力的方向唯一性：电场中某一点处的电场强度E的大小和方向是唯一的，其大小和方向取决于场源电荷及空间位置金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回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，虽然但场强E绝不是试探电荷所受的电场力，也不是单位正试探电荷所受的电场力，因为电场强度不是电场力，电场中某点的电场强度，既与试探电荷的电荷量q无关，也与试探电荷的有无无关，因为即使无试探电荷存在，该点的电场强度依然是原有的值叠加性：若在某一空间中有多个电荷，则空间中某点的场强等于所有电荷在该点产生的电场

10、强度的矢量和金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(6)对公式的三点理解：公式是电场强度的比值定义式，适用于一切电场，电场中某点的电场强度仅与电场及具体位置有关，与试探电荷的电荷量、电性及所受电场力F大小无关所以不能说EF，E .公式仅定义了场强的大小，其方向需另外判定由变形为FqE，表明：如果已知电场中某点的场强E，便可计算在电场中该点放任何电荷量的带电体所受的静电力的大小金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线，若带电粒子q(|Q|q|)由a运动到

11、b，电场力做正功已知在a、b两点粒子所受电场力分别为Fa、Fb，则下列判断正确的是()A若Q为正电荷，则q带正电，FaFbB若Q为正电荷，则q带正电，FaFbC若Q为负电荷，则q带正电，FaFbD若Q为负电荷，则q带正电，FaFb金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：对已知条件的分析要抓住电场力做正功说明电场力方向已经确定为向外所以Q、q为同种电荷a点的电场线比b点密，电场强度大，同一电荷受到的电场力大，FaFb，如果Q是正电荷，由于电场力对q做正功，q受到的电场力方向向右，q带正电，A正确，B不正确如果Q是负电场，由于电场力对q做正功，q受

12、到的电场力方向向右，q带负电，C、D不正确答案：A金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回变式迁移1（双选）为了测量带电荷量为Q的小球所激发的电场在A点的电场强度，在A点放入试探电荷q，测出q的受力大小为FA，下列说法正确的有()A试探电荷q只能带正电B如果q的电荷量较大，足以影响到Q的分布状况，则q不能作为试探电荷C如果在A点换上试探电荷q，测得受力大小为FA，则D将试探电荷q移到离Q更远的一点B，的结论成立BC金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回2.如右图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B

13、处放置一个q12.0108C的电荷，测出其受到的电场力大小为4.0106 N，则B处场强是多少？如果换用一个q24.0107 C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：由场强公式可得因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反q2在B点所受电场力F2q2EB4.01072.0102 N8.0105 N方向与场强方向相同，也就是与F1反向此时B处场强仍为2.0102 N/C，方向与F1相反答案：2.0102 N/C，与F1方向相反 80105 N2.0102 N/C金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选

14、修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回三、点电荷的电场1公式：.其中Q为场源电荷的电荷量，而非试探电荷的电荷量2方向：如果以Q为圆心，r为半径作一球面，则球面上各点的电场强度大小相等当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内注意：仅适用于真空中的点电荷电场，而适用于任何电场金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回在真空中O点放一个电荷Q1.0109 C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电荷q1.01010 C，如右图所示，求：(1)q在M点受到的作用力；(2)M点的场强；(3)拿走q后M点的场强

15、；(4)M、N两点的场强哪点大？金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：根据题意，Q是形成电场的电荷，q为试探电荷，为了方便，只用电荷量的绝对值计算库仑力力和场强的方向可通过电荷的正负判断(1)电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得因为Q为正电，q为负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(2)M的场强其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷受电场力的方向相同(3)在M点拿走试探电荷q，有的同

16、学说M点的场强EM0，这是错误的，其原因在于不懂得场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q决定的，与试探电荷q是否存在无关(4)M点场强大答案：(1)1.0108 N 力的方向沿MO指向Q(2)100 N/C 方向沿OM连线背离Q(3)100 N/C 方向沿OM连线背离Q (4)M点场强大金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回变式迁移3相距为30 cm的A、B两点上，分别放置点电荷Q和试探电荷q，已知q1.61012 C，q受到的电场力F3.2109 N，并沿AB方向，求：(1)B点处的场强大小？(2)若将试探电荷q取走，B点处的场

17、强是多大？(3)点电荷Q的带电荷量为多少？答案：(1)2103 N/C(2)2103 N/C(3)2108 C金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回四、电场强度的叠加1电场强度的叠加(1)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这种关系叫做电场强度的叠加例如，下图中P点的电场强度，等于Q1在该点产生的电场强度E1与Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(2)比较大的带电体的电场，可把带电体分成若干小块，每小块看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计

18、算(3)如右上图所示，均匀带电球体(或球壳)外各点的电场强度：式中r是球心到该点的距离(rR)，Q为整个球体所带的电荷量(4)电场强度是矢量，场强的叠加本质是矢量叠加，所以应该用平行四边形定则(5)电场的可叠加性也是电场与普通物质的重要区别金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回2等量同种电荷和等量异种电荷的电场(1)等量同种电荷两点电荷的连线上，中点处场强为零，越靠近两电荷的地方场强越大两正电荷连线上某点的场强方向指向离它远的电荷，两负电荷连线上某点的场强方向指向离它近的电荷两电荷连线的垂直平分线上，从中点沿中垂线到无限远，场强先增大后减小，方向沿

19、该直线指向无穷远或指向中点，关于连线中点对称的两点，场强大小相同，方向相反金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(2)等量异种电荷两点电荷的连线上，从正电荷到负电荷，场强先减小后增大，方向沿该直线由正电荷指向负电荷两电荷连线的垂直平分线上，从中点沿中垂线到无限远，场强逐渐减小，方向与中垂线垂直，且由正电荷指向负电荷关于连线中点对称的两点场强大小、方向均相同金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回如下图所示，真空中，带电荷量分别为Q和Q的点电荷A、B相距r，则：(1)两点电荷连线的中点O的场强多大？(2)在

20、两电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O点的场强如何？分析：分别求出Q和Q在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出合场强金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：(1)如下图所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，由AB.金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回变式迁移4.如图所示，在水平面上相距为2d的A和B两点上固定着等量异种的两个点电荷，电荷量分别为Q和Q.在AB连线的中垂线上取一点P，垂

21、足为O，PAO，则P点的场强的大小和方向为()金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：如图所示，P点场强是正、负电荷在P点产生场强的矢量和，方向向右答案：C金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回五、电场线1电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向2电场线的四个特点(1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回(2)电场线在电场中不相交，不闭合，这是因为在电场中任意一点

22、的电场强度不可能有两个方向(3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏，因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小(4)电场线不是客观存在的曲线，是为了形象地描述电场而假想的曲线，可以通过实验模拟电场线的形状金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回3几种常见电场的电场线如下图所示金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回（双选）如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a，b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受电场

23、力作用，根据此图可做出正确判断的是()A粒子所带电荷的正负B带电粒子在a，b两点的受力方向C带电粒子在a处所受的电场力比b处小D带电粒子在b处的速度比a处的速度大金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：此题是考查电场线的特点、曲线运动的条件及其综合应用的由曲线运动条件：“合外力方向与运动方向不在一条直线上，力总是指向曲线内侧”，可以判断a和b点的受力方向，但由于电场线的方向未知，所以也不能确定粒子的电性，故A错误，B对电场线的疏密表示电场的强弱，所以可以确定粒子在a点的电场力较大，故C错从a到b电场力做正功，所以粒子动能增加，b点的速度较大故正

24、确答案为B、D.答案：BD金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回点拨：(1)分析有关电场线的问题时，必须弄清楚电场线的特点，如电场线上某点切线的方向表示该点场强的方向，不表示电荷受力的方向，也不表示速度的方向(2)利用电场线可确定带电粒子所受电场力方向；利用轨迹曲线也可以确定电场力的方向，当带电粒子在电场中做曲线运动时，电场力应指向曲线的凹侧金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回变式迁移5.如右图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是()A这个电场可能是负点电荷的电场B点电荷q在A点处受到的

25、电场力比在B点所受到的电场力大C点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)D负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：因为(孤立)负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷，且呈球状对称分布，而图中的电场线分布不具备这种特点，所以它不可能是负点电荷的电场，选项A错误因电场线越密处场强越大，故由图知场强EAEB.又因点电荷q在电场中所受电场力FqEE，故电场力FAFB，选项B正确由牛顿第二定律知，加速度aF/mF，而FAFB，故aAaB.选项C错误因“B点切线方向”即B点

26、场强方向，而负电荷所受电场力方向与场强方向相反，故选项D错误答案：B金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回六、匀强电场1定义电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这个电场叫做匀强电场2特点(1)场强方向处处相同，要求电场线是平行直线；(2)场强大小处处相等，要求电场线疏密程度相同，即电场线分布均匀金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回3实例两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场如下图所示金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人

27、教版人教版)返回返回用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0102 kg，所带电荷量为2.0108 C现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂线成30角如右图所示求这个匀强电场的电场强度(g取10 N/kg)金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：小球在三个共点力的作用下处于平衡状态，受力分析如右图所示小球在重力mg，电场力F及绳的拉力T作用下处于平衡状态，则有Fmgtan 30，而FqE所以，电场强度2.89106 N/C.答案：2.89106 N/C金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回

28、返回变式迁移6如右图所示，AB是某点电荷电场中一条电场线，在电场线上P处自由释放一个负试探电荷时，它沿直线向B点处运动，对此现象下列判断正确的是(不计电荷重力)()A电荷向B做匀速运动B电荷向B做加速度越来越小的运动C电荷向B做加速度越来越大的运动D电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回解析：由静止释放的负电荷向B运动，说明它受电场力向B，负电荷受的电场力方向与电场强度的方向相反，可知此电场线的方向应从BA，这就有两个可能性：一是B处有正点电荷为场源，则越靠近B处场强越大，负电荷会受到越来越大的电场力，加速度应越来越大；二是A处有负点电荷为场源，则越远离A时场强越小，负试探电荷受到的电场力越来越小，加速度越来越小，故正确选项为D.答案：D金品质高追求我们让你更放心！物理物理选选修修3-13-1(配配人教版人教版)返回返回祝您