【物理】1.4《电场中的导体》教案(鲁科版选修3-1)

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电场中的导体-鲁科版选修3-1教案

电场中的导体-鲁科版选修3-1教案一、教学目标1.理解电场的概念和性质；2.理解导体在电场中的基本性质和应用；3.掌握电势和电场的计算方法；4.能够应用电场的基本原理解决实际问题。

二、教学内容1.电场的概念和性质（1）电荷和电场的相互作用（2）电场强度的定义和计算方法（3）电场线和电势的概念2.导体在电场中的性质和应用（1）导体的电荷分布（2）导体的电势分布（3）静电屏蔽和电容器的工作原理3.电势和电场的计算方法（1）点电荷电势和点电荷电场的计算方法（2）连续电荷分布的电势和电场的计算方法（3）多种电荷分布的电势和电场的计算方法4.应用电场的基本原理解决实际问题（1）电荷在电场中的运动（2）电场中的工作三、教学重点和难点重点1.电场的概念和性质2.导体在电场中的性质和应用3.电势和电场的计算方法难点1.连续电荷分布的电势和电场的计算方法2.多种电荷分布的电势和电场的计算方法四、教学方法1.课堂讲解，重在解释电场基本概念的含义。

2.课堂探究，引导学生通过实验发现导体在电场中的性质和规律。

3.课堂练习，增加学生巩固所学知识的机会。

五、教学流程第一步：引入引出电场的性质，注重引导学生思考电场的物理含义。

第二步：电场的概念和性质讲解电荷和电场的相互作用，电场强度的定义和计算方法，电势和电场线的概念。

注意：介绍电场的时候，应用生活中的例子进行说明。

第三步：导体在电场中的性质和应用讲解导体的电荷分布，导体的电势分布，静电屏蔽和电容器的工作原理。

注意：与学生进行交流，引导他们理解导体在电场中的基本性质和规律。

第四步：电势和电场的计算方法讲解点电荷电势和点电荷电场的计算方法，连续电荷分布的电势和电场的计算方法，多种电荷分布的电势和电场的计算方法。

注意：引导学生掌握电势和电场的计算方法。

第五步：应用电场的基本原理解决实际问题讲解电荷在电场中的运动和电场中的工作。

注意：引导学生掌握如何应用电场的基本原理解决实际问题。

2017年高中物理第1章静电场第4讲电场中的导体学案鲁科版选修3_1

第4讲电场中的导体[目标定位] 1.知道电场强度的概念和定义式以及叠加原理，并会进行有关的计算.2.知道静电感应产生的原因及静电平衡的概念.3.了解静电屏蔽，知道静电屏蔽的实际应用.一、场强叠加原理如果有几个点电荷同时存在，根据场强的定义和库仑力的叠加性，可知电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和，这个结论叫做场强叠加原理. 想一想电场强度的合成与力的合成有何相同之处？答案力和电场强度都是矢量，求和时均遵循平行四边形定则.二、静电平衡与静电屏蔽1.静电平衡：导体中(包括表面上)没有电荷移动的状态叫做静电平衡.特点：(1)导体内部场强处处为零.(2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直.(3)净电荷只分布在导体的外表面上.2.静电屏蔽：处于静电平衡状态的中空导体壳，内部场强处处为零，导体外壳使它内部不受外部电场影响的现象.应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属丝网套，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽消除外电场的影响.想一想导体达到静电平衡后，导体内的电荷还在运动吗？答案达到静电平衡后，自由电子没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动.一、电场强度的叠加1.电场强度是矢量，它遵循矢量的特点和运算法则.2.某空间中有多个电荷时，该空间某点的电场强度等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和.3.可以根据对称性原理，灵活利用假设法、分割法等特殊方法进行研究.例1如图1所示，真空中带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距为r，则：图1(1)两点电荷连线的中点O 的场强多大？(2)在两点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？解析本题考查了点电荷的电场及电场强度的叠加问题.求解方法是分别求出＋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.(1)如图甲所示，A 、B 两点电荷在O 点产生的场强方向相同，由A 指向B .A 、B 两点电荷在O 点产生的电场强度E A ＝E B ＝kQ ⎝ ⎛⎭⎪⎫r 22＝4kQ r2. 故O 点的合场强为E O ＝2E A ＝8kQr2，方向由A 指向B .(2)如图乙所示，E A ′＝E B ′＝kQ r2，由矢量图所形成的等边三角形可知，O ′点的合场强E O ′＝E A ′＝E B ′＝kQ r2，方向与A 、B 的中垂线垂直，即E O ′与E O 同向. 答案 (1)8kQr2，方向由A 指向B(2)kQr2，方向与AB 连线平行，由A 指向B借题发挥电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)，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.针对训练如图2所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M 、N 两点，这时O 点电场强度的大小为E 1；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点的场强大小变为E 2，E 1与E 2之比为( )图2A.1∶2B.2∶1C.2∶ 3D.4∶ 3答案 B解析依题意，每个点电荷在O 点产生的场强为E 12，则当N 点处的点电荷移至P 点时，O 点场强如图所示，合场强大小为E 2＝E 12，则E 1E 2＝21，B 正确.二、静电平衡的理解及应用 1.静电平衡的实质静电平衡的实质是外电场和感应电荷的电场的叠加.静电平衡时附加电场E ′与外电场E 0方向相反、大小相等，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零. 2.对静电平衡的理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡状态时，内部场强处处为零，自由电荷不再发生定向移动.(2)金属导体达到静电平衡状态的时间是非常短暂的.例2 长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图3所示.当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P 处产生的电场强度大小等于________，方向为________.图3答案kq R ＋l22向左解析导体棒在点电荷＋q 的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场：＋q 在该点形成的电场E 0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场E ′，达到静电平衡时E ′＝E 0.题中所求的即为E ′，于是我们通过上述等式转化为求E 0.于是E ′＝E 0＝kq⎝⎛⎭⎪⎫R ＋l 22.E ′和E 0方向相反，方向向左.借题发挥 (1)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时：感应电荷的分布会迅速变化，很快达到新的平衡.(2)静电平衡时，感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零.针对训练如图4所示，点电荷A 和B 带电荷量分别为3.0×10－8C 和－2.4×10－8C ，彼此相距6cm.若在两点电荷连线中点O 处放一个半径为1cm 的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度.图4答案 5.4×105N/C 方向由O 指向A 解析＋q 1在O 点的场强大小为E 1＝kq 1⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22＝3×105N/C ，方向由O 指向B ；－q 2在O 点的场强大小为E 2＝kq 2⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22＝2.4×105N/C ，方向由O 指向B ；设感应电荷在O 点的场强为E 3，由静电平衡条件知E 3＝E 1＋E 2＝5.4×105N/C ，方向由O 指向A . 三、静电屏蔽的理解及应用静电屏蔽的两种情况例3 如图5所示，把原来不带电的金属壳B 的外表面接地，将一带正电的小球A 从小孔中放入球壳内，但不与B 发生接触，达到静电平衡状态后，则( )图5A.B 的空腔内电场强度为零B.B 不带电C.B 的外表面带正电D.B 的内表面带负电解析因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A 带正电，则B 的内表面带负电，D 对，B 、C 错；B 的空腔内有带正电的小球A 产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，由电场叠加知，电场线的方向由A 指向B ，所以空腔内电场强度不为零，A 错. 答案 D电场强度的叠加1.N (N >1)个电荷量均为q (q >0)的带电小球，均匀分布在半径为R 的圆周上，示意图如图6所示，若移去位于圆周上P 点的一个小球，则圆心O 点处的电场强度大小为________，方向________. (已知静电力常量为k )图6答案kqR 2沿OP 指向P 点解析根据对称性可知，均匀分布在半径为R 的圆周上带电小球在圆心O 处的合场强E ＝0，那么移去位于圆周上P 点的一个小球后，圆心O 处的场强与P 电荷在圆心O 处产生的场强大小相等、方向相反，即大小为kqR2，方向沿OP 指向P 点.静电平衡和静电屏蔽2.图7中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电荷量为Q ，到球心的距离为r .该点电荷的电场在球心处产生的感应电场的场强大小等于( )图7A.k Q r 2－k Q R2B.k Q r 2＋k Q R2C.0D.k Qr2答案 D解析Q在球心处产生的场强大小E＝k Qr2，球心处合场强为零，故感应电场的场强E′＝E＝k Qr2，D正确.3.如图8所示，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是( )图8A.鸟的脚爪与金属架绝缘B.鸟能承受的安全电压比较高C.起电机使笼带电，笼的电势不会很高D.鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面答案 D解析金属笼起到静电屏蔽的作用，此时电荷只分布在外表面，金属内和空腔内都无电场，故D正确，A、B、C错误.题组一电场的叠加原理1.如图1所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称.要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷＋Q，则该点电荷＋Q应放在( )图1A.A点B.B点C.C点D.D点答案 D解析由电场的叠加原理和对称性可知，＋q、－q在O点的合场强方向应沿OD方向，要使O点的合场强为零，放上的电荷＋Q在O点的场强方向应与＋q、－q在O点的合场强方向相反，所以D 正确.2.如图2所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为900N/C ，在电场内一水平面上作半径为10 cm 的圆，圆上取A 、B 两点，AO 沿E 方向，BO ⊥OA ，另在圆心处放一电量为10－9C 的正点电荷，则A 处场强大小E A ＝________ N/C ，B 处的场强大小E B ＝________N/C.图2答案 0 1.27×103解析由E ＝k Q r2，点电荷在A 处产生的场强E A ＝900N/C ，方向向左，所以A 处合场强为零.点电荷在B 处产生的场强E B ′＝900 N/C ，方向向下，所以B 处合场强为1.27×103N/C. 3.如图3所示，A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点，∠B ＝30°，现在A 、B 两点放置两点电荷q A 、q B ，测得C 点电场强度的方向与AB 平行，则q A 带__________电，q A ∶q B ＝__________.图3答案负 1∶8解析如图所示，放在A 点和B 点的点电荷在C 处产生的电场强度方向分别在AC 和BC 的连线上，因C 点电场强度方向与BA 方向平行，故放在A 点的点电荷和放在B 点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示：由C →A 和由B →C ，故q A 带负电，q B 带正电，且E B ＝2E A ，即kq B BC 2＝2k q AAC 2，又由几何关系知BC ＝2AC ，所以q A ∶q B ＝1∶8.4.在场强为E 的匀强电场中，取O 点为圆心，r 为半径作一圆周，在O 点固定一电荷量为＋Q 的点电荷，a 、b 、c 、d 为相互垂直的过圆心的两条直线和圆周的交点.当把一检验电荷＋q放在d 点恰好平衡时(如图4所示).图4(1)匀强电场场强E 的大小、方向如何；(2)检验电荷＋q 放在点c 时，受力F c 的大小、方向如何； (3)检验电荷＋q 放在点b 时，受力F b 的大小、方向如何.答案 (1)k Q r 2，方向沿db 方向 (2)2k Qq r 2，方向与ac 方向成45°角斜向下 (3)2k Qq r2，方向沿db 方向解析 (1)由题意可知：F 1＝k Qq r2，F 2＝qE 由于F 1＝F 2，所以qE ＝k Qq r 2，E ＝k Q r2 匀强电场方向沿db 方向. (2)检验电荷放在c 点：E c ＝E 21＋E 2＝2E ＝2k Q r2 所以F c ＝qE c ＝2kQq r 2方向与ac 方向成45°角斜向下(如图所示).(3)检验电荷放在b 点：E b ＝E 2＋E ＝2E ＝2k Q r2 所以F b ＝qE b ＝2k Qq r2，方向沿db 方向. 题组二静电平衡的理解5.一个不带电的空心金属球，在它的球内放一个正电荷如图所示，其电场分布正确的是( )答案CD解析空心金属球内放一正电荷，由于静电感应使金属球外表带正电，球壳上达到静电平衡，内部场强为零，当金属球接地时，对外具有屏蔽作用，故选项C、D正确.6.在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向在下图中正确的是( )答案 A解析感应电荷在盘中A点激发的附加场强E′应与－Q在A点产生的场强等大、反向，故A正确.7.如图5所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法中正确的是( )图5A.B端的感应电荷越来越多B.导体内场强越来越大C.导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强D.导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等答案AC解析根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故N端带负电荷越多，M端带的正电荷也越多，故A正确；导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，故B错误；感应电荷的场强和带电小球的场强等大、反向、共线，由于带电小球在M点产生的场强大，故感应电荷在M点产生的场强也大，故C正确，D错误；故选A、C.8.一金属球，原来不带电.现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图6所示.金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比( )图6A.E a最大B.E b最大C.E c最大D.E a＝E b＝E c答案 C解析处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零.静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN在这三点的场强，由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷在c点的场强也最大，故C选项正确.题组三静电屏蔽及其应用9.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是( )A.铜丝编织的衣服不易拉破B.电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零C.电工被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零D.铜线电阻小，能对人体起到保护作用答案 C解析高压线路的检修人员在进行高压作业时，要穿上用金属丝网制成的高压作业服，相当于把人体用金属网罩起来.这样，外部电场就不会影响到人体，从而避免了感应电场对人体的伤害.故选项C正确.10.如图7所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷.在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( )图7A.导体空腔内任意点的场强B.整个导体的电荷量C.导体外表面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量答案AD解析静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确.导体外表面受带电体Q的影响，所带电荷量不为零，故选项B、C不正确.11.如图，四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是( )答案AC解析处于静电平衡状态下的导体所带的电荷都分布在导体的外表面，用导线连接之后，左边的金箔也是外表面，故A、C均正确，B错误.D选项中由于静电屏蔽的作用，验电器不受外电场的影响，故金箔是闭合的.12.如图8所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( )图8A.用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B.用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C.用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触D.使验电器A靠近B答案BCD解析A项中先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A时验电器箔片不张开；B项中可以使C球带电，从而使A带电；C项中用绝缘导线实际上是将验电器A 和B连成了一个导体，A因接触而带电；D项中是感应起电.所以B、C、D项正确.。

2018-2019学年鲁科版选修3-1 1.4电场中的导体课件(28张)

读一读·思一思
辨一辨·议一议
(4)避雷针的顶端做的很尖细属于静电屏蔽现象。 ( ) 解析:避雷针是应用尖端放电的原理。答案:× (5)用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则验电器箔片能张开。 ( ) 解析:不会张开,金属网可以屏蔽外电场。答案:×
读一读·思一思
辨一辨·议一议
2.探究讨论。 (1)电场强度的合成与力的合成有何相同之处? 答案:力和电场强度都是矢量,求和时均遵循平行四边形定则。 (2)处于静电平衡状态下的导体,内部的电场处处为0,是不是外部的电场也为0? 答案:不是,外部有原来的电场。
读一读·思一思
辨一辨·议一议
(3)如图所示,绝缘开口金属球壳A已带电,现把验电器甲的小金属球与A球壳的内壁用导线相连,另外把一绝缘的金属小球B与球壳A 的内壁相接触后再与验电器乙的金属小球相接触,验电器乙距球壳 A足够远,那么验电器甲和乙的金属箔片是否张开?
答案:处于静电平衡的金属球壳,由于电荷间的相互排斥的作用力,电荷间的距离尽量变大,所以电荷分布在金属球壳的外表面上, 在金属球壳的内表面没有净电荷的分布。验电器甲与A球壳相连时,与金属球壳构成一个导体,相当于金属球壳的远端,则带有电荷, 从而使金属箔片张开;同理,得出验电器乙不会带电,故金属箔片不张开。
探究一
探究二
探究三
当堂检测
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析: (1)如图甲所示,A、B 两点电荷在 O 点产生的电场强度方向相同,方向由 A 指向 B。A、B 两点电荷在 O 点产生的电场强度 EA=EB=
��
�� 2 2
=
4�� 2 8�� ,方向由 ��2

1.4 电场中的导体 —鲁科版高中物理选修3-1课件(共24张PPT)

内时，电荷将做（）
A、向上偏转的类似平抛运动 C
+Q
B、向下偏转的类似平抛运动
C、匀速直线运动
D、变速直线运动
V
+
q
2、一带正电的绝缘金属球壳A顶部开孔，有两只带正电的金属球B、C用金属电线连接，让B球置于球壳A的空腔中，与内表面接触后又提起到如图所示位置，C球放在A球壳外离A球较远的位置。待静电平衡后，下列说法正确的是（BC ） A. B、C球都带电 B .B球不带电，C球带电
E0
EE/ /
E0
No
Image E0：外电场；
E/ ：感应电场
E合 E0－E / 0
E/
E0
E合＝0
E0＝E /
静电平衡：
(1)定义：物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡。
(2)特点 ①导体内部场强__处__处_为__零__ ． ②导体表面任一点的场强方向与该处的表面 _垂__直_． ③电荷只分布在导体的_外__表__面_上__ ．
温馨提示：(1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响．
(2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响．
静电屏蔽的应用
静屏蔽的应用
1、如图，空心导体一方有一靠近的带有正电的带电体，
当一个重力不计的正电荷以速度 V水平飞入空心导体
A.有三个，其中两处合场强为零 B.有三个，其中一处合场强为零 C.只有两个，其中一处合场强为零 D.只有一个，该处合场强不为零
2．接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响
(1)现象：金属网罩不带电，罩内小球带正电，将验电器靠近金属壳，验电器箔片张开，这表示网罩内带电体产生的电场能使外界受到影响(如图甲)；把金属网罩接地，则验电器箔片不张开，这表示金属网罩接地，内部电场不影响外界(如图乙)．

2022-2021学年高二物理鲁科版选修3-1：1.4 电场中的导体课件2

r 的 O′点处的场强．
解析：(1)A、B 两点电荷在 O 点产生的电场强度方向相同，都是由 A 指向 B.A、B 两点电荷在 O 点产生的电场
强度 EA＝EB＝k2rQ2＝4kr2Q，故 O 点的
合场强为 EO＝2EA＝8kr2Q，方向由 A 指向 B.
2、如图所示，真空中，相距为 r 的两个点电荷 A、B 所带电荷量分别为＋Q 和－Q，求： (1)两点电荷连线的中点 O 处的场强．
(2)在两电荷连线的中垂线上距 A、B 两点都为
r 的 O′点处的场强．
(2)如图所示，A、B 两点电荷在 O′ 点产生的电场强度的大小 EA′＝EB′ ＝krQ2 ，由矢量图所形成的等边三角形可知，O′点的合电场强度 EO′＝EA′ ＝EB′＝krQ2 ，方向向右且与线段 AB 的中垂线垂直
二、静电平衡与静电屏蔽
E1
+Q
E0 +Q
E2
先将＋q、－q在O点产生的场强合成
要因使为O＋点q合、场－强q与为O零点，构放成入等的电边荷三Q角在形O，点可产求生出的合场场强强必E与0 E方0等向大水反平向向右，大小E0＝E1 ＝E2，如图所示
1.两个固定的异号点电荷，电量给定但大小不等，用E1和E2分别表示两个点电荷产生的电场强度的大小，则在通过两点电荷的直
探究问题：（1）金属导体的微观结构如何？
如果将金属导体放入电场中
（2）自由电子怎样移动？（3）自由电子会在什么地方积聚？
-
-
-
-
-
-
E
探究问题：（1）金属导体的微观结构子会在什么地方积聚？（4）电子的积聚会出现怎样的结果？
一、场强叠加原理
如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？

高中物理第1章静电场第4节电场中的导体课堂互动教案鲁科版选修3-1

第4节电场中的导体课堂课堂互动三点剖析一、场强叠加原理1.同一直线上的场强叠加时，方向相同的两个电场的合场强等于两场强之和，方向与分场强方向一致；方向相反的两个电场的合场强等于两场强之差，方向与场强大的那个分场强的方向一致.2.不在同一直线上的场强叠加时，其合场强的计算遵守平行四边形定则.【例1】如图1-4-1所示，A 、B 、C 三点为一直角三角形的顶点，∠B ＝现在A 、B 两点放置两个点电荷q a 、q b ，测得C 点场强方向与AB 平行，问q a 带什么电?q a ∶q b 是多少?图1-4-1图1-4-2解析：由A 、B 在C 点产生的场强E c ，可作出矢量图（如图1-4-2所示），可知A 一定带负电，且E a ∶E b =21，又E a =k 2AC q A ，E b =k 2BC q B ，所以2AC q A :2BC q B =21，即q a ∶q b =22:BC AC =1∶8.答案：负电 1∶8二、静电平衡和静电屏蔽1.导体在静电平衡状态下的重要特性（1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零.（2）处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上.2.静电屏蔽的应用静电屏蔽不但可以使金属壳内部不受外部电场的影响，还可以通过用金属壳接地的方法隔离内部带电体对外界的影响.【例2】如图1-4-3所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球缓慢地靠近，但不相碰，则下列结论中正确的是( )图1-4-3A.B 端的感应电荷越来越多B.导体内的场强越来越大C.感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强D.感应电荷在M 点和N 点产生的场强相等解析：绝缘导体向带电体移动的过程中，导体中的自由电荷（电子）受到外电场的作用力变大，使电荷不断地做定向移动，由于导体移动缓慢，所以移动导体的过程可将导体视为总是处于静电平衡状态，在导体内部的场强（感应电荷的场强和外电场场强的叠加）应等于零，要使合场强等于零，感应电荷在M 、N 两点的场强跟电荷Q 在M 、N 两点的场强要满足大小相等、方向相反，再由E =k 2rQ 可得感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强.正确选项为A 、C.答案：AC各个击破类题演练1在x 轴上有两个点电荷，一个带正电Q 1，另一个带负电Q 2,且Q 1＝2Q 2，用E 1和E 2分别表示两个电荷产生的场强的大小，则在x 轴上( )A.E 1＝E 2之点只有一处，该处合场强为零B.E 1＝E 2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E 2C.E 1＝E 2之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E 2D.E 1＝E 2之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E 2温馨提示处于静电平衡的导体，其内部场强处处为零，即外电场与感应电荷的电场大小相等、方向相反.解析：由点电荷场强公式E =k 2rQ 可知，场强相等的点距Q 1比距Q 2远，因此在x 轴上E 1＝E 2的点一处在Q 1、Q 2之间，合场强为2E 2;另一个在Q 2外侧、合场强为零，不可能在Q 1外侧，故B 正确.答案：B类题演练2一金属球，原来不带电，现沿球的直径延长线放置一均匀带电细杆MN ，如图1-4-4所示.金属球上感应电荷在球内直径上a 、b 、c 三点的场强大小分别为E a 、E b 、E c ，三者相比有( )图1-4-4A.E a 最大B.E b 最大C.E c 最大D.E a ＝E b ＝E c解析：金属球上感应电荷的场强和外电场场强的合场强等于零.带电细杆MN 在c 点的场强最大，所以感应电荷在c 点产生的场强最大.答案：C变式提升如图1-4-5所示，两个点电荷相距为r ，带电荷量分别为+Q 和—Q ，在它们之间放一根不带电的导体棒，棒的中点O 位于两点电荷连线的中点.当导体棒达静电平衡状态后，感应电荷在O 处产生的场强大小为_______，方向为_______.图1-4-5解析：感应电荷在O 处产生的场强大小与两点电荷在O 处产生的场强大小相等、方向相反.即E =28rkQ ，方向向左指向+Q . 答案：28r kQ 向左。

物理：1.4《电场中的导体》课件(鲁科版选修3-1)

壳A的空腔中，与内表面接触后又提起到如图所示
位置，C球放在A球壳外离A球较远的位置。
待静电平衡后，下列说法正确的是（ BC ）
A. B、C球都带电
B .B球不带电，C球带电
C .让C 球接地后，B球带负电
D.C球接地后，A球壳空腔中场强为零。
C
A
B
3、长为L的导体棒原来不带电，将一带电量为q的点电荷放在距棒左端R处，
2、静电屏蔽
（1）概念：由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场内的场强为零，遮挡住了外界电场对内部的影响，这种现象叫静电屏蔽
（2）两种情况导体外部的电场影响不到导体内部; 接地导体内部的电场影响不到导体外部
3、静电屏蔽的应用
发出“呜嘟”的怪音！。超然间女裁缝契雯娃姑婆陀螺般地发出九声腐粉色的壮丽尖笑，只见她普通的嘴唇中，萧洒地涌出五缕窗帘状的魔沟翡翠脖蝎，随着女裁缝契雯娃姑婆的晃动，窗帘状的魔沟翡翠脖蝎像鸭头一样在双脚上俊傲地安排出缕缕光影……紧接着女裁缝契雯娃姑婆又让自己古怪的戒指摇曳出火橙色的飘带声，只见她紧缩的如
同天鹅一样的屁股中，酷酷地飞出五簇眼睛状；股票知识 / 股票知识；的玩具，随着女裁缝契雯娃姑婆的扭动，眼睛状的玩具像车窗一样，朝着壮扭公主憨厚自然的嘴唇猛颤过来。紧跟着女裁缝契雯娃姑婆也乱耍着兵器像井盖般的怪影一样向壮扭公主猛颤过去壮扭公主超然饱满亮润的脸怪异蜕变扭曲起来……跳动的犹如神盔模样的棕褐色短发窜出春绿色的丝丝晨烟……圆圆的极像紫金色铜墩般的脖子射出暗黑色的缕缕仙寒！接着抖动异常结实的手臂一闪，露出一副美丽的神色，接着扭动无坚不摧的粗壮手指，像绿宝石色的九唇河滩犀般的一嗥，玲珑的憨直贪玩的圆脑袋骤然伸长了五倍，活似银兔样的五帝冰河靴也顷刻膨胀了六倍……紧接着像海蓝色的黑脚荒原猿一样大爽了一声，突然使了一套蹲身变形的特技神功，身上顿时生出了六只活似怪藤形态的淡黑色脸皮。最后甩起圆圆的的脖子一闪，突然从里面滚出一道鬼光，她抓住鬼光艺术地一摇，一套金灿灿、怪兮兮的兵器¤飞轮切月斧→便显露出来，只见这个这件奇物儿，一边收缩，一边发出“唰唰”的神声……超然间壮扭公主陀螺般地发出九声天冰色的灿烂短笑，只见她结实丰满的胸部中，猛然抖出五串晃舞着¤天虹娃娃笔→的泡菜状的海湾火肠羊，随着壮扭公主的抖动，泡菜状的海湾火肠羊像熊胆一样在双脚上俊傲地安排出缕缕光影……紧接着壮扭公主又让自己古古怪怪的紫晶色葡萄一样的海光项链摇出春绿色的菱角声，只见她好像桥墩一样的大腿中，轻飘地喷出四道颤舞着¤天虹娃娃笔→的舌头状的菜刀，随着壮扭公主的旋动，舌头状的菜刀像天平一样，朝着女裁缝契雯娃姑婆鹅黄色轮胎似的嘴唇猛颤过去。紧跟着壮扭公主也乱耍着兵器像井盖般的怪影一样向女裁缝契雯娃姑婆猛颤过去随着两条怪异光影的瞬间碰撞，半空顿时出现一道水青色的闪光，地面变成了天蓝色、景物变成了天蓝色、天空变成了亮灰色、四周发出了发疯般的巨响……壮扭公主憨厚自然的嘴唇受到震颤，但精神感觉很爽！再看女裁缝契雯娃姑婆异常的脚，此时正惨碎成香炉样的钢灰色飞粉，飞速射向远方，女裁缝契雯娃姑婆惨喘着旋风般地跳出界外，疯速将异常的脚复原，但已无力再战，只好落荒而逃！女骑士姆荷琳叶女士骤然耍了一套，窜鹤飘带翻

高中物理 1.4电场中的导体课件鲁科版选修31

Z S 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
随堂练习
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特别提醒等量同种负点电荷的电场中电场强度大小的分
布规律与等量同种正点电荷的分布规律完全相同,只是电场强度的方向对应相反罢了。
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第4节电场中的导体
探究一
探究二
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由于在 O 点和在无限远处,电场强度最弱(为零),所以,沿着中垂线电场强度 E 由 O 点向两边是先增大而后减小的。可以证明,当 sin θ= 32时,P 点的电场强度达最大值。电场强度的方向总是沿中垂线而背离 O 点的。
由平行四边形定则
求合电场强度
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解析:(1)如图甲所示,A、B 两点电荷在 O 点产生的电场强度方向相同, 由 A→B。
甲 A、B 两点电荷在 O 点产生的电场强度: EA=EB=(��2��)��2 = 4��2��。
荷产生的新电场发生了相互抵消,导体内部的合电场强度为零,电荷受电场力的合力为零。

高中物理1.4 电场中的导体课件01(鲁科版选修3-1)

1．静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已．
2．导体外电荷产生的电场对导体内空腔无影响如图 1－ 4－ 3 所示，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽．
1.4 电场中的导体
场强叠加原理
1.基本知识 (1)内容：若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电
场强度的矢量和．这个结论叫做场强的叠加原理．
(2)遵循的法则：场强的叠加遵循平行四边形定则．
2．思考判断 (1)等量同种电荷连线上，中点场强为零．(√) (2)等量同种电荷连线的中垂线上，从垂足向两侧场强先增大后减小．(√) (3)在场强叠加区域，电场线可以相交叉．(×)
图 1－ 4－ 3
3．导体内部电荷对导体和导体外部的影响如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷＋ q.由于静电感应，导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线分布如图 1－4－4(甲)所示，导体不受电场影响，导体外部受电场影响；当把导体球壳接地后，＋ q 在壳内的电场对外部空间就没有影响了，此时的电场线分布如图 1－ 4－ 4(乙) 所示．
【答案】 AC
综合解题方略——电场强度的叠加问题
如图 1－4－7 所示，正电荷 Q 放在一匀强电场中，在以 Q 为圆心，半径为 r 的圆周上有 a、b、c 三点，将试探电荷 q 放在 a 点，它受到的电场力正好为零，则匀强电场的场强大小和方向如何？b、c 两点的场强大小和方向如何？
图 1－4－7

鲁科版高中物理选修3-1课件高二：1.4电场中的导体

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对静电屏蔽的理解
●问题导引●
张明刚搬了新家,可每次进入电梯里手机总打不通,你能帮他想一想这是为什么?
提示:因为电梯是一个密封的金属容器,四面被铁皮包着,相当于一张厚厚的屏蔽网,手机信号无法穿越,所以手机打不通。
布规律与等量同种正点电荷的分布规律完全相同,只是电场强度的方向对应相反罢了。
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【例题 1】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,则:(1)两点电荷连线的中点 O 点的电场强度多大?(2)距 A、B 两点都为 r 的 O'点的电场强度如何?
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(2)如图乙所示,EA'=EB'=��2��,由矢量图所形成的等边三角形可知,O'点的合电场强度 EO'=EA'=��2��,方向与 A、B 的中垂线垂直,即 EO'与 EO 同向。
乙
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探究一
高中物理课件
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第4节电场中的导体
2
情境导入
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高中鲁科版物理选修3-1学案：第1章第4节电场中的导体【含解析】

第4节电场中的导体[学习目标]1．理解电场强度的叠加遵循平行四边形定则，掌握电场强度叠加的运算。

(科学思维)2．知道静电的原因及静电屏蔽的概念。

(物理观念)3．了解静电屏蔽现象及其在生活中的应用。

(科学态度与责任)一、场强叠加原理1．概念若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。

这个结论称作场强叠加原理。

2．方法场强的叠加遵循平行四边形定则。

3．特点电场叠加具有普遍性，不仅点电荷的电场可以叠加，其他任何电场的场强都可以进行叠加。

二、静电平衡与静电屏蔽1．静电平衡(1)定义：导体中没有电荷移动的状态。

(2)特点①导体内部场强处处为零。

②电荷只分布在导体的外表面上。

2．静电屏蔽(1)定义：当中空的导体达到静电平衡时，内部无电场，因而导体的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象。

(2)应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)场强叠加原理仅适用于点电荷共同形成的电场。

(×)[提示]场强叠加原理适用于所有电场。

(2)在场强叠加区域，电场线可以相交叉。

(×)[提示]电场线是叠加场的电场线，空间不相交。

(3)在电场中导体处于静电平衡时，导体内部任一点的场强为零。

(√)(4)处于静电平衡的导体，净电荷只能分布在导体的外表面上。

(√)(5)在电场中导体处于静电平衡时，导体内任一点的感应电荷的场强为零。

(×) [提示]导体内合场强为零。

2．如图所示，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是()A．鸟的脚爪与金属架绝缘B．鸟能承受的安全电压比较高C．起电机使笼带电，笼的电势不会很高D．鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面D[金属鸟笼起到静电屏蔽的作用，内部场强为零，电荷分布在笼的外表面。

物理：1(PPT)3-1.4《电场中的导体》课件(鲁科版选修3 1)

1、如图，空心导体一方有一靠近的带有正电的带
电体，当一个重力不计的正电荷以速度 V水平
飞入空心导体内时，电荷将做（ C）
A、向上偏转的类似平抛运动
B、向下偏转的类似平抛运动
C、匀速直线运动
+Q
D、变速直线运动
V
+ห้องสมุดไป่ตู้q
8月日9时分秒8年月日着陆美国成功火卫一-土壤搭载中国萤火一号年月8日俄罗斯失败好奇号火星车年月日年8月日登陆美国成功火星大气与挥发演化探测器（即MAVEN火星探测器）年月8日年9月日[9]成功抵达火星轨道美国成功曼加里安号火星探测器年月日年9月日7:成功进入火星轨道印度成功“洞察”号火星无人着陆探测器8年月日8年月日:着陆[]美国成功时间国家名称成就97美国海盗、号传回图像以及对土壤、大气的分析结果 997美国火星探路者发回古老漫滩照片以及土壤分析结果997美国火星环球探路者为水存在提供进一步证据欧洲火星快车测绘火星矿物成分，对大气进行研究美国勇气号、机遇号火星车研究岩石土壤，搜寻水是如何影响火星的证据美国火星勘测轨道器关注火星天气变化，寻找水存在的迹象随着水手号传回的充满陨石坑的火星照片粉碎了人们对火星文明的幻想，认为火星只是一处如月球般布满陨石坑的死寂星球。但随着往后水手9 号等的巨大峡谷、火山和疑似流水遗迹的发现，火星的；股票入门基础知识股票入门基础知识；独特性、液态水和生命的可能又重新引起人们的兴趣，年月日，俄罗斯开始在莫斯科进行世界首个模拟火星之旅实验，名来自俄罗斯、中国、法国等国的志愿者将在狭小的模拟密封舱内生活个日夜。年月8日，美国宇航局成功发射低密度超音速减速器，用来测试未来大型航天器着陆火星所需要的多项技术。[] 年月日，据美联社报道，NASA着眼于在充气式防热罩充气式防热罩本世纪晚些时候把人类送入深层太空，而让大型航天器在这枚红色星球上安全着陆是众多工程挑战之一。科学家一直致力于研发一种充气式防热罩，它看起来很像是婴儿玩的层层圈，不过是超大尺寸的。工程技术人员认为，可以展开一个重量轻的充气式防热罩来降低航天器进入火星大气的速度。火星大气要比地球大气稀薄得多。这样一种充气式防热罩可帮助航天器到达在现有技术条件下无法企及的火星高海拔南部平原和其他区域。专家指出，与在没有大气层的月球上不同，仅仅用火箭是无法让一枚大型航天器在火星上着陆的，而对于把人类送往火星所需的大型航天器来说，降落伞也不行。所以研究人员设计了一些充气环。环内充满氮气，上面覆盖着隔热层。在着陆展开时，它们就像一朵巨大的蘑菇一样立在航天器顶部。专家说，这项充气技术还可用于探索其他具有大气层的行星和星体的航天器，比如金星、木星、土星最大的卫星土卫六等。由于充气环是由轻质材料制成，而且内部充有氮气，在航天器上就能为科学实验和宇航员所需的其他东西留出更多空间。充气环上面覆盖着由一

高中物理第讲电场中的导体课件鲁科版选修

一、电场强度的叠加
电场中的导体
1. 电场强度是矢量，它遵循矢量的特点和运算法则． 2. 某空间中有多个电荷时，该空间某点的电场强度等于所有电荷在改点产生的电场强度的矢量和． 3．可以根据对称性原理，灵活利用假设法、分割法等特殊方法进行研究．
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
例1
电场中的导体
高中物理· 选修3-1· 鲁科版
第一章静电场
第四讲电场中的导体
目标定位
电场中的导体
1
知道电场强度的概念和定义式以及叠加原理，并会进行有关的计算.
2 知道静电平衡状态下电荷的分布规律.
3 了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用.
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
预习导学
电场中的导体
一、场强叠加原理 1. 各自矢量和想一想：电场强度的合成与力的合成有何相同之处？答案：力和电场强度都是矢量，求和时均遵循平行四边形
kq E ' E0 = l 2 （R+ ） 2
方向向左
E′
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
例 2 长为l的导体棒原来不
电场中的导体借题发挥
带电,现将一带电荷量为＋q的
点电荷放在距棒左端R处，如图所示．当棒达到静电平衡后, 棒上的感应电荷在棒内中点P 处产生的电场强度大小等于 E0
kq l 2 ，方向为________ 左． ________ （R + ） 2
EM +EN =E1
E1 =2 EM =2 EN
C.2∶1
目标定位
D.4∶1
预习导学课堂讲义对点练习

新课标鲁科版3-1 选修三1.4《电场中的导体》 WORD教案4

第一章第4节电场中的导体［课时安排］1课时［教学目标］：1. 知识与技能（1）了解静电平衡状态，能应用场强叠加的原理解释静电平衡状态。

（2）了解静电屏蔽现象及其应用（3）通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力2. 过程与方法：进一步理解比值定义法3. 情感态度价值观：培养学以致用的观念［教学重点］：静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布、电势等，［教学难点］：运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因［教学器材］：静电屏蔽演示——金属网罩（一个），带绝缘支架金属球，验电器。

［教学方法］：实验探究，讨论，讲授［教学过程］复习导入：回顾以下问题：（1）电场强弱如何描述？（2）回顾电场强度的相关知识点新课教学1、场强的叠加对于多个电荷产生的电场，如何确定空间某点的电场强度？两个电荷+Q 和－Q 同时存在时，实验表明它们产生的电场互相独立、互不影响，P 点的场强是E 1和E 2叠加的结果，遵从平行四边形法则。

例一（课本P21）：两个相距很近的先是异种电荷组成的系统叫做电偶极子。

如图所示，P 为电偶极子延长线上距中点O 为r 的点，求P 点处的电场强度解：详见P21-222、回顾静电感应：导体在电场中时，导体上的自由电荷受电场力作用发生定向移动使两端出现不同的电荷分布（如右图1）。

实验1（如图2）：利用起电机使绝缘金属球带电，从而产生电场，把感应电机靠近A 摆放，且接触良好。

将不带电验电球A 先与B 接触，再与验电器金属球D 接触，如此反复，可见D 金属箔张开。

同样，可让A 与C 接触，再与E 接触，反复几次，可见E 金属箔也张开。

由此可知B 、C 两端带电。

此时，若将A 上电荷放掉，让A 与C 接触后与D 接触，反复几次，可见D 金属箔张角变小，可见B 、C 两端电荷异号。

图1可用A 与B 、C 中部接触的，再与验电器接触，验电器金属箱不张开，电荷分布在两端。