2021学年第3节 电场与电场强度课前预习课件ppt

这是一份2021学年第3节 电场与电场强度课前预习课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了课前自主学习，客观存在，场源电荷，试探电荷，检验电荷，电场力，电荷量，正电荷，不相交，疏密程度等内容，欢迎下载使用。
一、电场及电场力任务驱动　我们知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，那么它们并没有接触就产生了力的作用，它们是通过什么发生相互作用的？提示：电场。
1.电场传递电荷相互作用的_____，电场是一种_________，是物质存在的一种形式。2.电场力电场对于处在其中的_____的作用力。
二、电场强度任务驱动　以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同吗？为什么？提示：不同。以点电荷为球心的球面上电场强度大小处处相等，但方向不同，所以场强不同。
1.场源电荷和试探电荷：电场最明显的特征就是对置入其中的电荷有___的作用，激发电场的电荷被称为_________或源电荷，检验电场是否存在或强弱分布的电荷称为_________或_________。2.电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受_______与它的_______的比值，简称场强，用字母E表示。(2)公式：E= 。(3)方向：与_______在该点所受电场力的方向相同。(4)单位：牛/库，符号：____。(5)物理意义：描述电场的力的性质的物理量，反映了电场的_____。
三、电场线任务驱动　在实验室，可以用实验模拟电场线：头发屑在蓖麻油中的排列显示了电场线的形状，这能否说明电场线是实际存在的线？提示：电场线实际不存在，但可以用实验模拟。
1.电场线是用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上任一点的_____表示该点的电场强度的方向。2.电场线的特点(1)电场线是为了形象描述电场而_____的线，实际并不存在。(2)任意两条电场线_______。(3)电场线的_________表示电场的强弱；电场线上某点的_________表示该点电场的方向。
(4)电场线总是起自_______(或无穷远处)，止于负电荷(或_________)。即电场线不闭合，在无电荷处不中断。(5)电场线不表示电荷在电场中运动的_____。
3.几种常见电场的电场线
主题一　电场强度的性质和应用【实验情境】电荷量为Q的带电体A周围存在电场，引入电荷q来探究电场的性质。用绝缘细线将带同种电荷的试探电荷q分别悬挂于图中P1、P2、P3位置，可发现细线偏离竖直方向的角度不同。
【问题探究】(1)偏离的角度不同，这说明了什么问题？电场力与什么有关系？提示：说明q所受的电场力不同，电场力与试探电荷所处的位置有关。(2)若将试探电荷置于电场中某点，增加电荷量，会发现什么现象？这说明了什么？提示：偏离的角度变大，说明电场力与电荷量的大小有关。
【结论生成】　电场强度与电场力比较(科学思维)
【典例示范】一检验电荷q=+4×10-9 C，在电场中某点P受到的电场力大小为F=6×10-7 N，方向水平向右。求：(1)P点的电场强度；(2)没有检验电荷时P点的电场强度；(3)若将检验电荷换为q′=-1.2×10-6 C，再放于P点，此检验电荷所受的电场力F′。
【解析】(1)根据电场强度的定义式E= ，得P点的电场强度大小为E= N/C=1.5×102 N/C。由于检验电荷电性为正，则P点电场强度的方向与其所受电场力的方向相同，为水平向右。(2)电场强度是描述电场的物理量，跟有无检验电荷无关，所以没有检验电荷时，P点的电场强度大小仍为1.5×102 N/C，方向为水平向右。
(3)由E= 得F=qE，F′=q′E=1.5×102×1.2×10-6 N=1.8×10-4 N负电荷所受电场力的方向与该点场强的方向相反，所以F′方向为水平向左。答案：(1)1.5×102 N/C，方向水平向右(2)1.5×102 N/C，方向水平向右(3)1.8×10-4 N，方向水平向左
【误区警示】分析E= 的两点注意(1)对于电场强度的公式E= 不能仅从数学的角度理解成E∝F，E∝ ，这是错误的。(2)产生电场的电荷，通常被称为场源电荷，简称源电荷，而试探电荷正是用来检验场源电荷产生的电场的强弱和方向的。
【探究训练】1.关于电场强度的概念，下列说法正确的是(　　)A.由E= 可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比B.正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关C.电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关D.电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零
【解析】选C。电场中某点场强的大小由电场本身决定，与试探电荷的受力情况及电荷性质无关，故A、D错误，C正确；而电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反，与放入试探电荷的正负无关，B错误。
2.如图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1=-2.0×10-8 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10-6 N，方向如图所示。
(1)B处电场强度是多大？方向是怎样的？(2)拿走q1后，B处的电场强度是多大？(3)如果换用一个q2=4.0×10-7 C的电荷放在B点，此时B处电场强度多大？方向是怎样的？电荷q2受力如何？
【解析】(1)由场强公式可得EB= N/C=200 N/C，因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反。(2)由于电场强度与B处有无电荷无关，所以拿走q1后，B处的电场强度仍为200 N/C。(3)q2在B点所受静电力F2=q2EB=4.0×10-7×200 N=8.0×10-5 N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反。此时B处场强仍为200 N/C，方向与F1相反。答案：见解析
主题二　常见电场线的特点【实验情境】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。
【问题探究】(1)探讨1：甲图中a、b两点场强相同吗？提示：相同。(2)探讨2：乙图中a、b两点场强相同吗？提示：不相同。方向相反。
【结论生成】等量异种点电荷与等量同种点电荷形成的电场场强分布特点的比较(科学思维)
【典例示范】如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的负电荷q(点电荷)，不计重力，下列说法中正确的是(　　)
A.点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B.点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C.点电荷运动到O点时加速度为零，速度达到最大值D.点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到速度为零
【解析】选C。由等量同种电荷周围的电场线的分布可知，O点场强为零，从O点沿着中垂线向无穷远处延伸，场强先增大后减小，所以点电荷在从P到O的过程中，加速度可能先增大后减小，选项A、B错；负电荷q所受电场力的合力方向竖直向下，到O点一直加速，选项C对；同理点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度可能先增大后减小，选项D错。
【规律方法】分析带电粒子在电场中运动轨迹问题的具体方法(1)根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向，判断出受力方向和初速度的方向。(2)把电场线方向、受力方向与电性相联系。(3)把电场线的疏密和受力大小、加速度大小相联系。(4)把电场力做功与能量的变化相联系。
【探究训练】1.如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子的重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向的变化情况是(　　)A.先变大后变小，方向水平向左B.先变大后变小，方向水平向右C.先变小后变大，方向水平向左D.先变小后变大，方向水平向右
【解析】选B。等量异种电荷的电场线分布如图甲所示，由图中电场线的分布可以看出，从A到O，电场线由疏到密；从O到B，电场线由密到疏，所以从A→O→B，电场强度应由小变大，再由大变小，而电场强度的方向沿电场线的切线方向，为水平向右，如图乙所示。由于电子处于平衡状态，所受的合外力必为零，故另一个力应与电子所受的电场力大小相等、方向
相反。电子所受的电场力与场强方向相反，即水平向左，电子从A→O→B过程中，电场力由小变大，再由大变小，故另一个力方向应水平向右，其大小先变大后变小，所以选项B正确。
2. (多选)某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，由M运动到N，其运动轨迹如图中虚线所示，以下说法正确的是(　　)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点的动能小于它在N点的动能
【解析】选A、C、D。根据粒子运动轨迹弯曲的情况，可以确定粒子所受电场力的方向沿着电场线方向，故此粒子必定带正电荷，选项A正确；由于电场线越密场强越大，带电粒子所受电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此粒子在N点的加速度较大，选项B错误，C正确；粒子从M点到N点，电场力的方向与运动方向之间的夹角是锐角，电场力做正功，根据动能定理知此粒子在N点的动能较大，选项D正确。
3.如图甲所示是等量异种点电荷形成的电场的电场线；图乙中，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O点对称的两点，B、C和A、D也关于O对称。则下列说法中不正确的是(　　)A.B、C两点场强大小和方向都相同B.A、D两点场强大小相等，方向相反C.E、O、F三点比较，O点的场强最强D.B、O、C三点比较，O点的场强最弱
【解析】选B。由等量异种点电荷形成的电场的电场线，可知电场线是对称分布的，故B、C两点场强大小和方向都相同，A、D两点场强大小和方向都相同，A正确，B错误；沿两点电荷连线中垂线上从E经O到F，场强先增大后减小，O点的场强最强，C正确；沿两点电荷连线从B经O到C，场强先减小后增大，O点的场强最弱，D正确。