必修 第三册第九章 静电场及其应用3 电场 电场强度说课课件ppt

这是一份必修 第三册第九章 静电场及其应用3 电场 电场强度说课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了静电场，力的作用，微思考，试探电荷，电场强度，检验电荷，场源电荷，源电荷，静电力F，电荷量q等内容，欢迎下载使用。

预习导学 | 新知领悟
1．电场的产生：电荷在其周围产生__________，电场是________周围存在的一种特殊物质．2．静电场：静止电荷产生的电场，叫作________．3．基本性质：电场对放入其中的电荷产生__________．4．电场和磁场都是____________存在的特殊物质，都有能量．
电场是客观存在的物质吗？
(多选)关于电场，下列说法中正确的是(　　)A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B．电场是一种物质，它与其他物质一样，不依赖我们的感觉而客观存在C．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用D．电场只能存在于真空中和空气中，不可能存在于物体中【答案】ABC
【解析】电荷周围存在着电场，电场对电荷有力的作用，电荷之间的相互作用就是通过电场而产生的，A、C正确；电场是一种特殊的物质，在真空中、导体中都能存在，B正确，D错误．
1．试探电荷与场源电荷．(1)试探电荷：如图所示，带电小球q是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为____________或________________.(2)场源电荷：被检验的电场是电荷Q所______的，电荷Q称为_______________或__________.
2．电场强度．(1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的__________与它的____________的比值，叫作该点的电场强度．(2)定义式：E＝________________.(3)单位：牛每库(N/C)．
(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与__________在该点所受的静电力的方向相同．(5)物理意义：电场强度是描述电场________和________的物理量，与试探电荷受到的静电力大小______.
【答案】不是，电场是由场源电荷产生的，与试探电荷的存在与否没有关系．
试探电荷的电荷量q＝＋5.0×10－9 C，测得它在电场中的A点受到的电场力为F＝3.0×10－4 N，求：(1)A点的场强是多大？(2)如果A点未放试探电荷，则A点的场强大小为多少？方向如何？(3)如果试探电荷的电荷量q′＝－6.0×10－9 C，求它在电场中的A点受到的电场力为多少？【答案】(1)6.0×104 N/C　(2)6.0×104 N/C(3)3.6×10－4 N
点电荷的电场、电场强度的叠加
(1)公式：E＝_________．(2)方向：若Q为______电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线________Q；若Q为______电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线________Q．
2．电场强度的叠加．(1)电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的__________.这种关系叫作电场强度的__________.例如，图甲中P点的电场强度，等于点电荷＋Q1在该点产生的电场强度E1与点电荷－Q2在该点产生的电场强度E2的______________.
如图所示为等量异种点电荷、等量同种点电荷的电场分布图，其中a、b关于点电荷连线对称．图甲中a、b两点场强相同吗？图乙中a、b两点场强相同吗？
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的场强的大小和方向；(2)在两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．
1．电场线(1)定义：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__________表示该点的电场强度方向．
(2)特点①电场线从____________或____________出发，终止于__________或__________，是不闭合曲线．②同一电场的电场线在电场中不______，因为电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向．③在同一幅图中，电场线的______反映了电场强度的相对大小，电场线________的地方电场强度越大．④电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而________的线．
2．匀强电场．(1)定义：电场强度的大小__________、__________相同的电场．(2)电场线特点：匀强电场的电场线可以用间隔相等的____________来表示．(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外，可以看作匀强电场．
见下面的练一练中的电场线，在相邻的两条电场线之间没有画出电场线的地方有电场吗？
(多选)如图所示是某电场区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是(　　)A．A点的电场强度最小B．B点的电场强度最小
C．把一个正点电荷分别放在这三点时，其中放在B点时受到的静电力最大D．把一个负点电荷放在A点时，所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致【答案】AC
【解析】电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，A正确，B错误；B点的电场强度最大，由F＝qE知，C正确；负电荷受力方向与电场强度的方向相反，D错误．
多维课堂 | 素养初培
1．为什么要引入场的概念？【答案】19世纪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，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的．
2．电场最明显的特征是什么？【答案】电场最明显的特征是对放入其中的电荷具有电场力的作用，这是电场的一个最基本的性质．3．怎样理解电场强度的定义式？
4．能够作为试探电荷的条件是什么？【答案】能够作为试探电荷的条件：电荷量q要尽量小，使之产生的电场远远小于场源电荷Q的电场，即q产生的电场可忽略不计；体积要尽量小，小到一个点，可视为点电荷．
1．电场的性质(1)唯一性：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．(2)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反．
精例1　在真空中的O点放一个电荷量Q＝＋1.0×10－9 C的点电荷，直线MN通过O点，O、M的距离r＝30 cm，M点放一个电荷量q＝－1.0×10－10 C的试探电荷，如图所示．(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)求：(1)试探电荷在M点受到的作用力；(2)M点的场强；(3)拿走试探电荷后M点的场强；(4)拿走试探电荷后，M、N两点的场强哪个大？
【答案】(1)10－8 N，方向由M指向O　(2)100 N/C，方向由O指向M　(3)100 N/C，方向由O指向M　(4)M
2．匀强电场有什么特点？【答案】匀强电场中各点场强大小相等，方向处处相同，电场线是间隔相等的平行线．带有等量异种电荷的一对互相靠近的平行金属板内部的电场可以看作匀强电场．
3．如果存在多个点电荷，空间某一点的电场强度如何确定？
精例2　如图所示，真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形，边长L，将电荷量均为q的两个正点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量为k，则EC大小为(　　)
变式2　如图所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为9×103 N/C．在电场内一水平面上作半径为10 cm的圆，圆周上取A、B两点，AO连线沿E方向，BO⊥AO，在圆心O处放一电荷量为10－8 C的正点电荷．则A处场强大小EA为多少？B处场强的大小EB为多少？【答案】0　1.27×104 N/C
合场强的求解技巧1．电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算．2．当两矢量满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上时，两矢量合成叠加，合矢量为零，这样的矢量称为“对称矢量”，在电场的叠加中，注意图形的对称性，发现对称矢量可简化计算．
1．点电荷电场的电场线有怎样的特点？
【答案】(1)离点电荷越近，电场线越密，场强越强，方向由点电荷指向无穷远(正)或由无穷远指向点电荷(负)．
(2)在点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点．(3)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同．
2．等量异种点电荷电场线有怎样的特点？
【答案】(1)两点电荷连线上的各点，电场线方向从正电荷指向负电荷．
(2)两点电荷连线的中垂面(线)上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直．在中垂线上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线中心)．(3)在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时电场力不做功．
3．等量同种点电荷电场线有怎样的特点？
4．匀强电场的电场线有怎样的特点？
 (2)以点电荷为球心的球面上，电场线疏密相同，但方向不同，说明电场强度大小相等，但方向不同．(3)同一条电场线上，电场强度方向相同，但大小不等．实际上，点电荷形成的电场中，任意两点的电场强度都不同．
2．等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线比较
3．电场线与带电粒子运动轨迹的关系(1)电场线不是带电粒子的运动轨迹．(2)同时具备以下条件时运动轨迹与电场线重合：①电场线为直线；②带电粒子的初速度为零，或初速度沿电场线所在直线；③带电粒子只受电场力，或其他力的合力沿电场线所在直线．
(3)只在电场力作用下，以下两种情况带电粒子都做曲线运动，且运动轨迹与电场线不重合：①电场线为曲线；②电场线为直线时，带电粒子有初速度且与电场线不共线．
精例3　(2021年南京名校期中)如图所示，AB是一个点电荷产生的电场中的一条电场线．在电场线上P处自由释放一个负点电荷q，它沿直线向B点运动．对此现象，下列判断正确的是(重力忽略不计)(　　)A．电荷向B做匀速直线运动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【答案】D
【解析】点电荷产生的电场是非匀强电场，负电荷在电场中运动时受力不为零，不可能做匀速直线运动，故A错误；如果该电场线是由负点电荷产生的，则负点电荷一定在P的右端，电荷向B做加速度越来越小的加速运动；如果该电场线是由正点电荷产生的，则正电荷一定在A的左端，电荷向B做加速度越来越大的加速运动，故B、C错误，D正确．
变式3　(2021年洛阳名校期末)一带负电荷的小物块，仅在电场力的作用下沿曲线由M向N运动，速度逐渐减小．如图四个选项中分别画出了物块所在处电场强度E的方向，你认为正确的是(　　) 【答案】A
A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　D
【解析】在电场力的作用下沿曲线由M向N运动，速度逐渐减小．所以电场力有向下和向左的分量，故电场力大致向左下方向，由于负电荷受力与电场强度方向相反，所以电场强度方向大致向右上，B、C、D错误，A正确．
确定带电粒子在电场中运动的轨迹1．确定电场方向：根据电场强度的方向或电场线的切线方向来确定．2．确定带电粒子受力方向：正电荷所受电场力与电场方向相同，负电荷所受电场力与电场方向相反．3．确定带电粒子运动轨迹：带电粒子的运动轨迹在速度与电场力方向之间，且向受力方向偏转．
电荷间的电场分布在装有蓖麻油的玻璃器皿里撒上一些细小的头发屑，再加上电场，头发屑会重新排列．图甲是头发屑在一对等量异种电荷形成的电场中的排列情况，图乙是头发屑在一对等量同种电荷形成的电场中的排列情况．
头发屑在电场中被极化，极化的头发屑两端受力方向相反，在电场力作用下排出了电场线的形状分布．等量同种电荷连线中点场强的最小值为0，而等量异种电荷两点电荷连线中点场强的最小值不为0．
【专练】　如图是蓖麻油中的头发屑模拟出的电场线．下列说法正确的是(　　)A．图中模拟的是两等量异种电荷的电场线B．图中两点应接高压起电装置的两极C．图中两点连线中点的电场强度为零D．图中描绘的图线就是真实存在的电场线【答案】C
【解析】由图知符合同种电荷间形成的电场线，故A错误；题图是同种电荷所形成的电场线，所以不能同时接高压起电装置的两极，故B错误； 根据等量同种点电荷的电场的特点可知，它们的连线的中点处的场强为0，故C正确；头发屑的排列可模拟电场线的分布，但不是真实存在的电场线，而且电场线是不存在的，故D错误．
课堂小练 | 素养达成
1．以下关于电场和电场线的说法中正确的是(　　)A．电场线是客观存在的，既可以相交，也可以相切B．在电场中，凡是电场线通过的点场强不为零，不画电场线的区域场强为零C．电场线用以表示电场的强弱和方向，是客观存在的D．同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大【答案】D
【解析】电场是客观存在的，如果电场线相交或者相切，那么在电场中交点或切点处会出现两个或两个以上的电场强度的方向，违背了每点只有一个电场强度方向的性质，故A错误；电场是客观存在的物质，电场线是人为假想的不闭合曲线，电场线用以表示电场的强弱和方向，故B、C错误；电场线密集的地方电场强度大，那么同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大，故D正确．
3．如图所示，下列电场中，A、B两点电场强度相同的是(　　) 【答案】C
　　A　　　 　　B　　　 　C　 　　　D
【解析】A、B图中根据电场线的疏密程度表示场强大小，A、B是同一圆周上的两点，场强大小相等，但方向不同，故A、B错误．C图中A、B是匀强电场中的两点，电场强度大小相等，方向相同，所以C正确．D图中电场线的切线方向表示场强的方向，可以知道A、B两点的电场强度大小、方向都不同，D错误．
4．如图所示，一带正电粒子在匀强电场中，该正电粒子所受电场力的方向为(　　)A．水平向左B．水平向右C．竖直向上D．竖直向下【答案】A
【解析】因为正电荷在电场中的受力方向与电场方向相同，图中电场方向水平向左，故正电粒子受力方向水平向左，故选A.
5.(2021年上海学业考试)如图，在一个点电荷Q附近的a、b两点放置检验电荷．则检验电荷的受力F与其电荷量q的关系图为 (　　)