高中物理電場 電場強(qiáng)度人教版選修3電場 電場強(qiáng)度

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1、點(diǎn)電荷：點(diǎn)電荷：庫侖定律庫侖定律 ：大小及形狀可忽略的帶電體大小及形狀可忽略的帶電體 真空中兩個點(diǎn)電荷之間相互作用的電力，真空中兩個點(diǎn)電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二 次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。復(fù)習(xí)引入復(fù)習(xí)引入221rqkqF 問題問題1 1 電荷之間的相互作用力是如何發(fā)生的？電荷之間的相互作用力是如何發(fā)生的？ 法拉第提出法拉第提出“場場”概概念念 英國物理學(xué)家英國物理學(xué)家 法拉第法拉第（1791-18671791-1867） 電荷之間通過電場發(fā)生相互作用電荷之

2、間通過電場發(fā)生相互作用一一.電場電場1.1.定義：定義：電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)2.2.電場的基本性質(zhì)：電場的基本性質(zhì)：電場對放入其中的電荷有力的作用電場對放入其中的電荷有力的作用 電荷電荷 電荷電荷A AB B電場電場問題問題2 2 怎樣描述電場的強(qiáng)弱？怎樣描述電場的強(qiáng)弱？試探電荷：試探電荷： 電量充分小、體積充分小電量充分小、體積充分小+Q場源電荷：場源電荷：即產(chǎn)生電場的電荷即產(chǎn)生電場的電荷Q Qq試探電荷距場源電荷不同位置的受力情況試探電荷距場源電荷不同位置的受力情況 問題問題2 2 怎樣描述電場的強(qiáng)弱？怎樣描述電場的強(qiáng)弱？+Q QF1F2

3、F3類比：類比：密度密度問題問題2 2 怎樣描述電場的強(qiáng)弱？怎樣描述電場的強(qiáng)弱？鐵球鐵球鋁球鋁球木球木球猜想：猜想：能否用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱？能否用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱？+Q QF1F2F3電場強(qiáng)弱與密度的類比電場強(qiáng)弱與密度的類比問題問題1：m大的物體是否密度大？大的物體是否密度大？電場強(qiáng)弱電場強(qiáng)弱同一試探電荷同一試探電荷q受力受力F大大 電場強(qiáng)電場強(qiáng)密密 度度同一實(shí)心體積同一實(shí)心體積v質(zhì)量質(zhì)量m大大 密度大密度大不同位置不同位置不同物質(zhì)不同物質(zhì)類比問題類比問題2：F大的位置是否電場強(qiáng)？大的位置是否電場強(qiáng)？問題問題2 2 怎樣描述電場的強(qiáng)弱？怎樣描述電場的強(qiáng)弱？q1rAq2q3+

4、Q211rQqkF 222rQqkF 233rQqkF 11qF22qF33qF2rQk問題問題2 2 怎樣描述電場的強(qiáng)弱？怎樣描述電場的強(qiáng)弱？F/q能反映能反映單位電荷受到的電場力的性質(zhì)單位電荷受到的電場力的性質(zhì)電電場的強(qiáng)弱場的強(qiáng)弱在電場中在電場中不同的點(diǎn)不同的點(diǎn)，比值，比值F/q一般是一般是不同不同的。的。在電場中的在電場中的同一點(diǎn)同一點(diǎn)，比值，比值F/q是是恒定恒定的的實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明：類比：類比：同一材料物質(zhì)同一材料物質(zhì)的實(shí)心物體，的實(shí)心物體，密度密度是是一定一定的。的。類比：類比：不同材料物質(zhì)不同材料物質(zhì)的實(shí)心物體，的實(shí)心物體，密度密度一般是一般是不同不同的。的。類比：類比：m/v

5、能反映能反映單位體積所含物質(zhì)多少的性質(zhì)單位體積所含物質(zhì)多少的性質(zhì)密度。密度。二二.電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E1.定義：定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F F跟它的跟它的電荷量電荷量q q的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。qFE一一.電場電場1.1.定義：定義：電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)2.2.電場的基本性質(zhì)：電場的基本性質(zhì)：電場對放入其中的電荷有力的作用電場對放入其中的電荷有力的作用4.理解：理解：（1 1）它能反映電場力的性質(zhì)，與放入的電荷無關(guān)，由電它能反映電場力的性質(zhì)，與放入的電荷無關(guān)，由電場

6、本身決定。場本身決定。（2 2）知道某點(diǎn)場強(qiáng)知道某點(diǎn)場強(qiáng)E E，任意電荷，任意電荷q q受力：受力：F=EqF=Eq2.單位：單位：伏伏/ /米米(v/m)(v/m) 1 1伏伏/ /米米=1=1牛牛/ /庫庫3.方向方向：電場中某點(diǎn)電場中某點(diǎn), ,正電荷受力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)場強(qiáng)方向正電荷受力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)場強(qiáng)方向問題問題3 3 點(diǎn)電荷的場強(qiáng)如何？點(diǎn)電荷的場強(qiáng)如何？ 利用利用電場強(qiáng)度定義電場強(qiáng)度定義和和庫侖定律庫侖定律，推導(dǎo)點(diǎn)電荷周，推導(dǎo)點(diǎn)電荷周圍某點(diǎn)的電場強(qiáng)度圍某點(diǎn)的電場強(qiáng)度qFE2rkQqF 22rkQqrQqkqFE二二.電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E一一.電場電場1.點(diǎn)電荷場強(qiáng)大小點(diǎn)電荷場強(qiáng)大?。篍=E

7、= 2.場強(qiáng)方向：場強(qiáng)方向：正點(diǎn)電荷電場方向背離電荷正點(diǎn)電荷電場方向背離電荷 負(fù)點(diǎn)電荷電場方向指向電荷中心負(fù)點(diǎn)電荷電場方向指向電荷中心三三.點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度2rkQ問題問題4 4 如何求合電場場強(qiáng)？如何求合電場場強(qiáng)？問題問題4 4 電場如何疊加？電場如何疊加？結(jié)論：結(jié)論：可以用矢量運(yùn)算的平行四邊形定則求合電場場強(qiáng)可以用矢量運(yùn)算的平行四邊形定則求合電場場強(qiáng)。四四.電場的疊加電場的疊加二二.電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E一一.電場電場1.點(diǎn)電荷場強(qiáng)大小點(diǎn)電荷場強(qiáng)大?。篍=E= 2.場強(qiáng)方向：場強(qiáng)方向：正點(diǎn)電荷電場方向背離電荷正點(diǎn)電荷電場方向背離電荷 負(fù)點(diǎn)電荷電場方向指向電荷中心負(fù)點(diǎn)電荷電場方向指向

8、電荷中心三三.點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度2rkQ：合電場合電場E E合合是是E E1 1、E E2 2為鄰邊的平行四為鄰邊的平行四邊形的對角線。邊形的對角線。知識回顧 電場的物質(zhì)性，是客觀存在的 電場強(qiáng)度的定義（比值法） E=F/q的物理含義 點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度（大小，方向） 電場的疊加（滿足平行四邊形法則）設(shè)設(shè)Q Q1 1和和Q Q2 2在在A A點(diǎn)的電場強(qiáng)度分別為點(diǎn)的電場強(qiáng)度分別為E E1 1、E E2 2，方向如圖。，方向如圖。據(jù)平行四邊形定則，據(jù)平行四邊形定則，E E合合在在E E1 1和和E E2 2夾角的平分線上，且夾角的平分線上，且與與Q Q1 1與與Q Q2 2連線平行。連線平

9、行。解解:(1)2rkQ合場強(qiáng)大小為合場強(qiáng)大小為E=EE=E1 1cos60cos60+E+E2 2cos60cos60=2E=2E1 1cos60cos60=2 cos60=2 cos60 代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得E=2.7E=2.710104 4v/mv/mQ Q1 1Q Q2 2A AE E合合E E2 2E E1 1Q Q1 1Q Q2 2A A題例分析題例分析 例：如圖所示，真空中有兩個點(diǎn)電荷例：如圖所示，真空中有兩個點(diǎn)電荷Q Q1 1 =+3.010-8C和和Q Q2 2 =-3.010-8C，它們相距它們相距0.1m， A點(diǎn)與兩個點(diǎn)電荷點(diǎn)與兩個點(diǎn)電荷的距離的距離r相等，相等，r=0.

10、1m 。求：。求：（1）電場中）電場中A點(diǎn)的場強(qiáng)。點(diǎn)的場強(qiáng)。（2）在）在A點(diǎn)放入電量點(diǎn)放入電量q=-1 10-6C 求它受的電場力。求它受的電場力。 解解:(2) A A點(diǎn)處點(diǎn)處q q所受的電場力所受的電場力: :F=Eq=2.7 104 1 10-6 =2.7 10-2 (N)Q Q1 1Q Q2 2A AE E合合E E2 2E E1 1Q Q1 1Q Q2 2A A題例分析題例分析 例：如圖所示，真空中有兩個點(diǎn)電荷例：如圖所示，真空中有兩個點(diǎn)電荷Q Q1 1 =+3.010-8C和和Q Q2 2 =-3.010-8C，它們相距它們相距0.1m， A點(diǎn)與兩個點(diǎn)電荷點(diǎn)與兩個點(diǎn)電荷的距離的距離

11、r相等，相等，r=0.1m 。求：。求：（1）電場中）電場中A點(diǎn)的場強(qiáng)。點(diǎn)的場強(qiáng)。（2）在）在A點(diǎn)放入電量點(diǎn)放入電量q=-1 10-6C 求它受的電場力。求它受的電場力。 F F的方向沿的方向沿E E合合的方向的方向五五.勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場 某區(qū)域中某區(qū)域中, ,若電場強(qiáng)度的大小和方向都相同若電場強(qiáng)度的大小和方向都相同, ,則該則該電場稱為勻強(qiáng)電場電場稱為勻強(qiáng)電場特點(diǎn)特點(diǎn): :定義定義: 同一電荷在電場中的任何位置上受到的電場力都相同一電荷在電場中的任何位置上受到的電場力都相同同研究性學(xué)習(xí)課題研究性學(xué)習(xí)課題今天我們運(yùn)用比值法研究了電場，并且定義了電場強(qiáng)今天我們運(yùn)用比值法研究了電場，并且定義了電場

12、強(qiáng)度的概念，其實(shí)上物理學(xué)中常用比值法來描述研究對象度的概念，其實(shí)上物理學(xué)中常用比值法來描述研究對象的性質(zhì)。在學(xué)習(xí)電場之前已學(xué)過的物理量中，哪些是描的性質(zhì)。在學(xué)習(xí)電場之前已學(xué)過的物理量中，哪些是描述研究對象的性質(zhì)的物理量，是如何用比值法定義的？述研究對象的性質(zhì)的物理量，是如何用比值法定義的？在以后的學(xué)習(xí)中，還將學(xué)習(xí)許多新的物理量，請?jiān)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，還將學(xué)習(xí)許多新的物理量，請關(guān)注研究對象性質(zhì)的物理量是如何定義。關(guān)注研究對象性質(zhì)的物理量是如何定義。課題延伸課題延伸六、電場強(qiáng)度的應(yīng)用六、電場強(qiáng)度的應(yīng)用1 1在真空中，兩上點(diǎn)電荷所帶電量的量值均為在真空中，兩上點(diǎn)電荷所帶電量的量值均為q q，它們，它們相

13、距相距r r，則兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小可能是：，則兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小可能是： A A0 B0 B2 2kqkq/ /r r2 2 C. 4C. 4kqkq/ /r r2 2 D D8 8kqkq/ /r r2 2r異種電荷：異種電荷：22284/4/rkqrqkrqkE同種電荷：同種電荷：04/4/22rqkrqkE例、例、a a、b b兩個固定的帶等量正電荷的點(diǎn)電荷，虛兩個固定的帶等量正電荷的點(diǎn)電荷，虛線線coco是是abab的中垂線，負(fù)電荷的中垂線，負(fù)電荷q q在在c c點(diǎn)靜止釋放，如只點(diǎn)靜止釋放，如只受到電場力的作用，則電荷受到電場力的作用，則電荷q q在在coco段

14、上的運(yùn)動情況段上的運(yùn)動情況是怎樣的？是怎樣的？abocqLLE2E1E2 2如圖所示，一帶電液滴在重力和勻強(qiáng)電場對它的如圖所示，一帶電液滴在重力和勻強(qiáng)電場對它的作用力作用下，從靜止開始由作用力作用下，從靜止開始由b b沿直線運(yùn)動到沿直線運(yùn)動到d d，且，且bdbd與豎直方向所夾的銳角為與豎直方向所夾的銳角為4545，則下列結(jié)論正確的是：，則下列結(jié)論正確的是：A A、此液滴帶負(fù)電、此液滴帶負(fù)電 B B、液滴做勻加速直線運(yùn)動、液滴做勻加速直線運(yùn)動C C、液滴做勻速直線運(yùn)動、液滴做勻速直線運(yùn)動 D D、合外力對液滴做的總功等于零、合外力對液滴做的總功等于零E Ebd、如圖，棒、如圖，棒ABAB上均勻

15、分布著正電荷，它的中點(diǎn)上均勻分布著正電荷，它的中點(diǎn)正上方有一正上方有一P P點(diǎn)，則點(diǎn)，則P P點(diǎn)的場強(qiáng)的方向?yàn)辄c(diǎn)的場強(qiáng)的方向?yàn)锳 A、垂直于、垂直于ABAB向上向上B B、垂直于、垂直于ABAB向下向下C C、平行于、平行于ABAB向左向左D D、平行于、平行于ABAB向右向右、如圖示，絕緣細(xì)線一端固定于、如圖示，絕緣細(xì)線一端固定于O O點(diǎn)，另一端點(diǎn)，另一端連接一帶電量為連接一帶電量為q q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m m的帶正電小球，的帶正電小球，要使帶電小球靜止時細(xì)線與豎直方向角為要使帶電小球靜止時細(xì)線與豎直方向角為，可以在空間加一勻強(qiáng)電場，則：可以在空間加一勻強(qiáng)電場，則：（1 1）沿水平方向加一個勻強(qiáng)電場，這個場強(qiáng)的數(shù)值是多大？）沿水平方向加一個勻強(qiáng)電場，這個場強(qiáng)的數(shù)值是多大？（2 2）沿豎直方向加一個勻強(qiáng)電場這個場強(qiáng)的數(shù)值是多大？）沿豎直方向加一個勻強(qiáng)電場這個場強(qiáng)的數(shù)值是多大？（3 3）是否存在著一個數(shù)值更小的）是否存在著一個數(shù)值更小的 勻強(qiáng)電場，能夠使帶正電的小勻強(qiáng)電場，能夠使帶正電的小 球如圖示靜止不動？如果存在球如圖示靜止不動？如果存在 這個勻強(qiáng)電場，那么它的場強(qiáng)這個勻強(qiáng)電場，那么它的場強(qiáng) 的方向及大小如何？的方向及大小如何？課后作業(yè)課后作業(yè)