人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用3 电场 电场强度课前预习ppt课件

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1．知道电场是一种物质，了解电场的物质性．2．了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法．3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，知道电场的叠加原理．
对于像万有引力和库仑力这样的在非接触物体之间存在的作用力，除了寻找作用力遵循的规律外，人们还关心另一个更为深刻的问题：这些力是怎样传递的？19世纪30年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场．
活动一：形成关于电场的物质观念
1．电荷A是如何对电荷B产生作用力的？电荷B是如何对电荷A产生作用力的？【答案】 电荷A在周围产生电场，该电场对电荷B有力的作用；电荷B在周围产生电场，该电场对电荷A有力的作用． 2．电场以及磁场已被证明是一种客观存在．场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是________存在的一种形式． 3．静电场：________的电荷产生的电场．
1．电场中不同的地方，电场的强弱一般是不同的．为了研究电场的强弱，我们首先要引入试探电荷与场源电荷．阅读教材，了解试探电荷与场源电荷的作用和不同．(1) 试探电荷：为了便于研究电场各点的性质而引入的电荷，是电荷量和体积都________的点电荷．(2) 场源电荷：____________的带电体所带的电荷，也叫源电荷．注意：试探电荷是为了研究场源电荷电场的性质而引入的，它的引入不改变源电荷的电场．
活动二：建构和理解电场强度的概念
②观察表中数据，思考试探电荷在某点受到的力F与试探电荷q的关系？试写出F、q的关系式(比例系数用E表示)，E与试探电荷有关吗？【答案】 试探电荷在某点受到的力F与试探电荷q成正比．F＝Eq，式中E是比例常数，与试探电荷q无关．
②观察表中数据，思考在电场中的不同位置比例系数E相同吗？由此能得出什么结论？【答案】 在电场中不同位置比例系数不同，它反映了电场在这点的性质．
(2) 电场强度是矢量．物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与______(选填“正”或“负”)电荷在该点所受的静电力的方向相同，与______(选填“正”或“负”)电荷在该点所受的静电力的方向相反． (3) 阅读教材“科学方法　用物理量之比定义新物理量”部分，体会这种方法．
4．把一个电荷量 q＝－10-6 C 的试探电荷，依次放在正点电荷 Q 周围的 A、B 两处，如图所示，受到的电场力大小分别是FA＝5×10-3 N，FB＝3×10-3 N.
【答案】 试探电荷在A、B两处的受力方向沿试探电荷与点电荷Q的连线指向Q，如图中FA、FB所示．电场强度的方向与负试探电荷的受力方向相反，因此A、B两处电场强度的方向分别沿两点与点电荷Q的连线背离Q，如图中EA、EB所示．
(1) 画出试探电荷在A、B两处所受电场力的方向和A、B两处电场强度的方向；
活动三：推导真空中点电荷的电场强度的公式，知道电场的叠加原理
(3) 该点的场强方向如何？【答案】 若Q为正电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线背离Q；若Q为负电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线指向Q. (4) 若以Q为球心作一个球面，则球面上各点的电场强度相同吗？【答案】 球面上各点的电场强度大小相等，方向不同，所以电场强度不同．
总结：电场强度是矢量，当空间的电场由多个电荷共同产生时，计算空间某点的电场强度时，应先分析每个电荷单独在该点所产生的场强的大小和方向，再根据平行四边形定则求合场强的大小和方向．
4．研究均匀带电球体(或球壳) 在球外产生的电场时，可以认为全部电荷集中在球心．如图所示，均匀带电球体所带的电荷量为Q，球外距球心距离为r处的电场强度E＝_____.
A　　　　　　 　B　　　　　　 　C　　　　　　 　　 D
总结：对于一个具有一定大小和形状的带电体(“非点电荷”)，在计算某点的场强时，常用以下几种方法：(1) 等效法：在保证效果相同的条件下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场．(2) 对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，可以使复杂电场的叠加计算大为简化．(3) 微元法：可将带电圆环、带电平面等分解为若干小块，每一个小块看作一个点电荷，用电场叠加的方法计算．(4) 补偿法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面．同学们可在今后的学习中慢慢体会以上方法．
2．一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，下列图中能正确反映q、E、F三者关系的是(　　)
A　　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　　D
【解析】 电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的检验电荷及其所受电场力无关，A、B错误；检验电荷在该点受到的电场力F＝Eq，F与q成正比，C错误，D正确．
4．如图所示，Q是真空中固定的点电荷，a、b、c是以Q所在位置为圆心，半径分别为r或2r球面上的三点，电荷量为－q的试探电荷在a点受到的库仑力方向指向Q，则(　　)A．Q带负电B．b、c两点电场强度相同C．a、b两点的电场强度大小之比为 4∶1D．将a处试探电荷电荷量变为＋2q，该处电场强度变为原来的两倍
8．如图甲所示，真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷 Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m.在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示．下列说法正确的是(　　)
A．B点的电场强度大小为0.25 N/CB．A点的电场强度的方向沿x轴正方向C．点电荷Q是正电荷D．点电荷Q的位置坐标为0.2 m
甲　　　　　　　　　　乙
9．电荷量为q＝1×10-4 C的带正电小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场，电场强度E的大小与时间t的关系，以及物块速度v与时间t的关系如图所示．若重力加速度 g取10 m/s2，求：
(1) 物块的质量m；【答案】 由v－t图像可知前 2 s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有qE1－μmg＝ma，2 s后物块做匀速直线运动，由平衡条件有qE2＝μmg，联立得q(E1－E2)＝ma，由E－t图像和v－t图像可得E1＝3×104 N/C，E2＝2×104 N/C，a＝1 m/s2，代入数据解得m＝1 kg.
10．如图所示，真空中有一电荷均匀分布的水平带电圆环，带电荷量为－Q(Q>0)，圆心为O，假设圆环的带电荷量Q被无限分割，每一份的带电荷量为－q.P点在过圆心O的竖直轴上，与圆心O的距离为4L，圆环上任意一点与P点的连线与竖直轴间的夹角都为37°，静电力常量为k，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，求：