人教版高中物理选修3-1课件第一章第三节

至无穷远时为零；中垂线上任意一点a与该点 关于O点的对称点b的场强大小相等，方向相 同．(如图1－3－7所示) (2)两电荷的连线上：各点场强的方向由正电 荷沿两电荷的连线指向负电荷，O点的场强最 小，从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大； 两电荷的连线上，任一点c与关于O点对称点d 的场强相同．(如图1－3－7所示)
【思维总结】 电场中某点的电场强度由场 源电荷Q决定，与试探电荷q无关，即无论有 无试探电荷，该点的电场强度固定不变．
变式训练 1．(2012·吉林师大附中高二检测)在电场中的 某点放入电量为－q的试探电荷时，测得该点 的电场强度为E；若在该点放入电量为＋2q的 试探电荷，此时测得该点的场强( ) A．大小为2E，方向和E相反 B．大小为E，方向和E相同 C．大小为2E，方向和E相同 D．大小为E，方向和E相反
解析：选 D.根据点电荷场强公式 E＝krQ2 及正方 体的对称性可知正方体内中心点及各面的中 心点处场强为零，故答案为 D.
对电场线的认识
1．电场线的特点 (1)电场线不是实际存在的曲线，是为了形象 描述电场而假想的． (2)在静电场中，电场线起于正电荷或无穷远 处，止于无穷远处或负电荷，是一些不闭合 的曲线．
新知初探·自主学习
一、电场 1．电场：电荷周围存在着的一种特殊物质， 这种物质叫电场． 2．静电场：__静__止__电荷产生的电场． 3．性质：电场对放入其中的电荷有__力___的作 用；电荷间作用力是通过_电__场___来实现的．
二、电场强度 1．两种电荷 (1)试探电荷：用来_检__验___电场是否存在及其 强弱分布情况的电荷，也叫检验电荷． (2)场源电荷：激发被检验电场的电荷． 特别提示：电荷量和尺寸充分小，对场源电 荷激发的电场不产生明显的影响，即试探电 荷是电荷量很小的点电荷．
【思路点拨】 正确理解电场强度的定义式 E ＝Fq . 【精讲精析】 (1)场源电荷在 A 点产生的场强 E＝Fq ＝72.2××1100－－85 N/C＝3.6×103 N/C 方向水平向左．
(2)试探电荷为q′＝－4×10－8 C时，场强不变, 即E＝3.6×103 N/C. 试 探 电 荷 q′ 受 到 的 电 场 力 F′ ＝ q′E ＝ 1.44×10－4 N F′方向水平向右． 【答案】 (1)3.6×103 N/C 水平向左 (2)3.6×103 N/C 1.44×10－4 N 水平向右
(3)E＝Fq的变形式 F＝Eq 表明：如果已知电场 中某点的场强 E，便可计算在该点放任何电荷 量的点电荷所受静电力的大小．
例1 点电荷Q产生的电场中有一A点，现在 在A点放上一电荷量为q＝＋2×10－8 C的试探 电荷，它受到的静电力为7.2×10－5 N，方向 水平向左，则： (1)点电荷Q在A点产生的场强大小为E＝ ________，方向________． (2)若在A点换上另一电荷量为q′＝－4×10－8 C的试探电荷，此时点电荷Q在A点产生的场 强大小为E＝________.该试探电荷受到的静电 力大小为________，方向________．
EB＝k2Qr2，方向 A→B.
图1－3－2
所以 O 点处的场强 EO＝EA＋EB＝8kr2Q，方向
A→B.
(2)点电荷 A、B 在 O′点处的场强如图 1－3－
3 所示．
点电荷 A 在 O′点处的场强
EA′＝krQ2，方向 A→O′.
点电荷 B 在 O′点处的场强
EB′＝krQ2，方向 O′→B， 因 EA′与 EB′夹角为 120°，
1．对公式 E＝kQr2的理解 (1)E＝krQ2适用于真空中点电荷产生的电场，式 中的 Q 是场源电荷的电荷量，距形成电场的点 电荷 Q 的距离为 r 的点的电场强度大小，由场 源电荷 Q 与 r 决定，若 r 一定，E∝Q；若 Q 一定，E∝r12.
(2)在点电荷 Q 的电场中不存在 E 相同的两个 点，r 相等时，E 的大小相等但方向不同；两 点在以 Q 为圆心的同一半径上时，E 的方向相 同而大小不等． (3)均匀带电球体(或球壳)外各点的电场强度 E ＝kQr2.式中 r 是球心到该点的距离(r>R)，Q 为 整个球体(或球壳)所带的电荷量，可以认为全 部集中在球心．
分布情况的电荷 不影响原电场
场源电荷
激发出电场的电 荷
无要求，可大可小
2.对电场强度的理解 (1)电场强度 E＝Fq是比值法定义的物理量，适 用于一切电场，电场中某点的场强大小和方向 与试探电荷的电量 q，电性及所受电场力 F 均 无关，所以不能说 E∝F，E∝q1. (2)只要场源电荷确定下来，场源电荷周围形成 的电场也就确定下来，电场中某点的场强 E 与 该点放不放检验电荷无关．
三、点电荷的电场 电场强度的叠加 [自主探究]
1．真空中点电荷的场强：设场源电荷电量
为Q，试探电荷电量为q,两者之间的距离为
Qq
r, 则 试 探 电 荷 所 受 的 力 为 ： F ＝ _k__r2__ ， 根
F
Q
据电场强度公式E＝___q__得：E＝___k_r2_.
2．均匀带电球体(或球壳)外部的电场：与一 个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的 电场相同． 3．场强的叠加：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___．
势不两立，相斥状
等量异 号点电荷
手达手，心连心， 相吸状
匀强电场
平行的、等间距的、 同向的直线
例3 某静电场中的电场线如图1－3－5所示, 带电粒子在电场中仅受静电力作用，其运动轨 迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正 确的是( )
图1－3－5
A．粒子必定带正电荷 B．粒子在M点的加速度大于它在N点的加速 度 C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速 度 D．粒子在M点的速度小于它在N点的速度 【思路点拨】 根据粒子的运动曲线可以判 断粒子的受力方向，进而判断出其电性．
(3)任意两条电场线不相交，不相切． (4)电场强度的相对大小，可用电场线的疏密 来表示． (5)电场线上任一点顺着电场线的切线方向， 表示该点电场强度的方向．
2．常见电场的电场线 电场 电场线图样
简要描述
正点电荷
光芒四射，发散状
负点电荷
众矢之的，会聚状
电场 电场线图样
简要描述
等量同 号点电荷
图1－3－6
解析：选D.由a至c的弯曲情况可 知受力方向指向图中虚线的右下 方，b点的速度方向vb如图，由a 至c速率递减可知受力方向如图中 F，α角大于90°，因为电荷为负，故场强方向 应与F反向，故D正确．
热点示例·创新拓展
两点电荷连线和中垂线上电场强度的特点 1．等量异种点电荷 (1)两电荷连线的中垂线上： 各点的场强方向为由正电荷 的一边指向负电荷的一边， 且与中垂线垂直，O点的场 图1－3－7 强最大，从O点沿中垂线向两边逐渐减小，直
[自主探究]
2．电场强度 在电场中的A点放一个电量为q1的试探电荷， 受到的静电力为F1；再放电量为2q1的电荷， 受到的静电力为2F1；再放电量为3q1的电荷， 受到的静电力为3F1……
实验表明：在电场中任一点，试探电荷受到 的静电力F与试探电荷的电量q成__正__比__，即 F＝Eq，式中比例常数E与该点在电场的位 置_有___关，与试探电荷q __无___关，它反映了 电场在这一点的性质．
2．电场强度的叠加 当空间有几个带电体同时存在时，它们的电 场就互相叠加，形成合电场，这时某点的电 场强度就等于各个带电体单独存在时在该点 产生电场强度的矢量和． 如果各个带电体的电场强度已知，则可用求 矢量和的方法求出合电场强度,常用的方法有 平行四边形定则、正交分解法、图解法等．
例2 (2012·湖南师大附中高二检测)如图1－ 3－1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处的场强； (2)在两点电荷连线的中垂线上距A、B两点都 为r的O′点处的场强．
成功发现 Q
(1)公式：E＝__k_r_2 __ (2) 方 向 ： 当 Q 为 正 电 荷 时 ， E 方 向 沿 半 径 __向__外___ ； 当 Q 为 负 电 荷 时 ， E 方 向 沿 半 径 _向__内____．
四、电场线 1．电场线:为了形象描述电场而画的一条条 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； (2)电场线在电场中不相交； (3)电场强度大的地方电场线_较__密___，电场强 度小的地方电场线__较__疏__．
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第三节 电场强度
目标导航
学习目标：1.知道电荷间的相互作用是通过电 场实现的，场与实物是物质存在的两种不同 形式． 2．体会用比值定义物理量的方法，理解电场 强度的定义、公式、单位、方向． 3．能推导点电荷场强公式，知道叠加原理， 并进行简单计算．
4．知道电场线的定义和特点，会用电场线描 述电场强度的大小、方向． 重点难点：1.对电场强度的理解和对电场线的 认识． 2．两个场强公式的应用．
解析：选 B.电场强度是描述电场本身性质的物 理量，与试探电荷的电荷量、电性无关．E＝Fq 是电场强度的定义式，E 的大小、方向与 F、q 无关；比值Fq 只是在客观上反映空间某点场强 的强弱，而空间某点场强的有无、强弱、方向 与是否放入试探电荷、放入什么样的试探电荷 无关，所以应选 B.
点电荷场强公式和电场强 度的叠加
图1－3－3
所以 O′点处的场强 EO′＝EA′＝EB′＝kQr2.
方向与 AB 平行指向右．
【答案】 (1)8rk2Q，方向 A→ຫໍສະໝຸດ Baidu (2)kQr2，方向与 AB 平行指向右
变式训练 2．(2011·高考重庆卷)如图 1－3－4所示，电量为＋q 和－q的点电荷分别位于正 方体的顶点，正方体范围 内电场强度为零的点有( ) 图1－3－4 A．体中心、各面中心和各边中点 B．体中心和各边中点 C．各面中心和各边中点 D．体中心和各面中心
【精讲精析】 电荷做曲线运动时受到的合力 (电场力)必指向轨迹的凹侧，故得粒子带正电， A 正确；因电场力的方向与粒子的速度方向间 夹角为锐角，电场力做正功，故 N 点的动能大， D 正确；电场线的疏密程度能描述电场的强弱， 由图可看出，N 处电场线密，电场强度大，由 a＝Emq可知，粒子在 N 处的加速度大，C 正确， B 错误．
五、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___的电场． 2．匀强电场的电场线：间隔相等的__平__行__线．
要点探究·讲练互动
对电场强度的理解
1．试探电荷与场源电荷的比较
比较项 名称
定义
大小要求
用来检验电场是 尺寸和电量必须充 试探电荷 否存在及其强弱 分小，放入电场后，
图1－3－1
【思路点拨】 (1)利用电场的叠加原理求O 点与O′点处的场强； (2)画出点电荷A、B在O点与O′点处产生的 场强，利用平行四边形定则求出这两点的合 场强．
【精讲精析】
(1)点电荷 A、B 在 O 点处的场强如图 1－3－2
所示．
点电荷 A 在 O 点处的场强
EA＝k2Qr2，方向 A→B. 点电荷 B 在 O 点处的场强
成功发现 电场强度 (1)定义：试探电荷在电场中某点所受_电__场__力___ 与它所带_电__荷__量___的比值，叫电场强度，简称 场强．表示电场的_强__弱___．
F (2)公式：E＝___q___. (3)单位：名称_牛__每__库___，符号_N__/C___. (4)矢标性：E是矢量，方向与__正____电荷在该 点所受静电力的方向相同，与__负____电荷所受 静电力方向相反．
【答案】 ACD
【方法总结】 解答此类问题的分析思路： 第一步：根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向, 判断出受力方向． 第二步：把电场方向、受力方向与粒子电性 相联系． 第三步：把电场线的疏密和受力大小、加速 度大小相联系．
变式训练 3．(2011·高考新课标全国卷)一带负电荷的质 点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c， 已知质点的速率是递减的．关于b点电场强度 E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是 曲线在b点的切线)( )