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物理第3节 电场与电场强度教学演示ppt课件
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这是一份物理第3节 电场与电场强度教学演示ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，学习目标，思维导图等内容，欢迎下载使用。
1.了解电场是一种特殊的物质,初步形成场是物质的概念。(物理观念)2.掌握电场强度的概念和公式,会通过分析和推理进行相应的计算。(科学思维)3.知道什么是电场线并掌握电场线的特点。知道孤立正负点电荷、等量同种(异种)点电荷电场线的分布特点。(物理观念)
【必备知识】一、电场及电场力1.电场:电荷之间的相互作用是通过电场传递的。静止电荷产生的电场称静电场。2.电场力:电场对处在其中的电荷有力的作用,这种力称为电场力。在静电场中,电场力就是静电力。
二、电场强度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。其电荷量q应足够小,其大小也应足够小。2.场源电荷(或源电荷):激发电场的电荷。3.电场强度(1)物理意义:电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。(2)定义:放入电场中某点的试探电荷受到的电场力F与它的电荷量q之比。
(4)单位:牛顿每库仑,符号N/C。(5)方向:电场强度是矢量。物理学中规定电场中某点电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同。负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点电场强度的方向相反。(6)决定因素:电场本身,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。想一想根据电场强度的定义式 ,是不是只有试探电荷q存在时,电场才存在?提示 不是,电场是由场源电荷产生的,与试探电荷的存在与否没有关系。
三、电场线1.电场线:在电场中绘出一些曲线,曲线上任一点的切线方向与该点电场强度的方向一致。2.电场线的特点(1)电场线是为了形象描述电场而假想的线,实际并不存在。(2)电场线的疏密表示电场的强弱,在同一静电场中,电场线越密(或疏)的地方电场强度越大(或小)。(3)电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度的方向。(4)电场线在电场中没有交点。(5)电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无穷远或负电荷,即电场线不闭合,在无电荷处不中断。
【自我检测】1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因。(1)电荷与电荷间的相互作用力是通过电场发生的。( )答案 √(2)根据 ,电场强度与试探电荷的电荷量和受的力有关。( )解析 电场强度是电场自身的性质,与试探电荷的电荷量和受力均无关。答案 ×(3)电场强度的方向就是电荷受力的方向。( )解析 正电荷受力的方向规定为电场强度的方向。答案 ×
(4)电场线上某点的切线方向与电荷在该点的受力方向可以不同。( )答案 √(5)电场线是闭合的曲线。( )解析 电场线从正电荷或无穷远出发,终止于负电荷或无穷远,不是闭合的曲线。答案 ×(6)沿电场线的方向,电场强度必定越来越小。( )解析 电场线的疏密表示电场强度的大小,与电场线的方向无关。答案 ×
2.(多选)以下关于电场和电场线的说法中正确的是( )A.电场和电场线都是客观存在的物质,因此电场线不仅能在空间相交,也能相切B.在电场中,凡是电场线通过的点电场强度不为零,不画电场线区域内的点的电场强度为零C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大D.电场线是人们假设出来的,用以形象表示电场的强弱和方向,客观上并不存在答案 CD
【情境探究】(1)电场的基本性质是什么?如何去探究电场的这种性质?(2)在空间中有一电场,把一电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点,该电荷受到的静电力为F。①若把电荷量为2q的点电荷放在A点,则它受到的静电力为多少?②若把电荷量为nq的点电荷放在该点,它受到的静电力为多少?③能否用电荷受到的静电力来描述电场的强弱?④电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系?要点提示 (1)电场对放入其中的电荷有力的作用。可在电场中放一试探电荷,通过分析试探电荷的受力研究电场性质。(2)①2F ②nF ③不能。不同电荷在电场中的同一点受到的静电力不同。 ④F与q成正比,即F与q的比值为定值。
【知识归纳】1.关于电场的三点说明(1)电场是一种看不见、摸不着,但是客观存在的特殊物质。(2)电荷周围一定存在电场,静止的电荷周围存在静电场。(3)电场是电荷间相互作用的桥梁,电荷不直接接触就可以发生相互作用。要点笔记 上述三点可概括总结为特殊物质性、客观存在性、桥梁纽带性。
2.关于电场强度的几点说明(1)物理意义:电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。(2)电场强度 是用比值定义的物理量,它的大小和方向取决于电场本身,与试探电荷的电荷量q及所受的静电力F无关。(3)只要场源电荷确定下来,场源电荷周围形成的电场就确定下来,电场中某点的电场强度E也就确定下来,与该点放不放试探电荷无关。(4)电场强度定义式 为我们提供了一种计算静电力的方法,即F=qE。(5)电场强度是矢量,电场强度的方向与放入该点的正试探电荷受的静电力方向相同,与放在该点的负试探电荷受的静电力方向相反。要点笔记 电场强度取决于产生它的电荷而不是取决于试探它的电荷。
【实例引导】例1场源电荷Q=2×10-4 C,是正点电荷;试探电荷q=-2×10-5 C,是负点电荷。它们相距r=2 m而静止,且处在真空中,如图所示。求:(1)q受的静电力。(2)q所在的B点的电场强度EB。(3)拿走q后B点的电场强度。
(3)电场强度是反映电场的力的性质的物理量,它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的,与试探电荷q是否存在无关。故B点的电场强度仍为4.5×105 N/C,方向由A指向B。答案 (1)9 N,方向沿BA指向Q(2)4.5×105 N/C,方向由A指向B(3)4.5×105 N/C,方向由A指向B
规律方法 1.分清哪个是试探电荷,哪个是场源电荷, 中的q是试探电荷。2.确定电场强度的方向一定要看清试探电荷是正电荷还是负电荷,再确定电场强度方向与力的方向相同还是相反。
变式训练1电场中有一点P,下列说法正确的是( )A.若放在P点的电荷的电荷量减半,则P点电场强度减半B.若P点没有试探电荷,则P点的电场强度为零C.P点的电场强度越大,则同一电荷在P点所受的静电力越大D.P点的电场强度方向为试探电荷在该点所受的静电力方向解析 电场强度是由电场本身决定的,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关,选项A、B错。电荷量一定时,由F=Eq可知,电场强度越大,所受的静电力越大,C对。若试探电荷是正电荷,它所受的静电力方向就是该点的电场强度方向,但试探电荷是负电荷时,它所受的静电力方向的反方向是该点电场强度的方向,D选项错。答案 C
【情境探究】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?要点提示 电场线实际不存在,但可以用实验模拟。
【知识归纳】等量异种点电荷与等量同种点电荷形成的电场中电场强度分布特点的比较
要点笔记 等量同种电荷的中垂线上电场强度有两个极值点,等量异种电荷的中垂线上电场强度方向均相同。
【实例引导】例2下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
解析 A选项中,A、B两点电场强度大小相等,方向不同;B选项中,A、B两点电场强度的方向相同,但大小不等;C选项中,A、B两点电场强度大小、方向相同;D选项中,A、B两点电场强度大小、方向均不相同。故选C。答案 C
规律方法 (1)按照电场线画法的规定,电场强度大处电场线密,电场强度小处电场线疏,根据电场线的疏密可以比较电场强度的大小。(2)正(或负)电荷所受电场力方向与电场线的切线方向相同(或相反)。(3)点电荷周围不存在电场强度相同的点。
变式训练2两个带等量正电荷的点电荷,O点为两电荷连线的中点,a点在连线的中垂线上,若在a点由静止释放一个电子,如图所示,关于电子的运动,下列说法正确的是( )A.电子在从a向O运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大B.电子在从a向O运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大C.电子运动到O时,加速度为零,速度最大D.电子通过O后,速度越来越小,加速度越来越大,一直到速度为零
解析 带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上,中点O处的电场强度为零,向中垂线的两边先变大,达到一个最大值后,再逐渐减小到零。但a点与最大电场强度点的位置关系不能确定,当a点在最大电场强度点的上方时,电子在从a点向O点运动的过程中,加速度先增大后减小;当a点在最大电场强度点的下方时,电子的加速度则一直减小,故A、B错误。但不论a点的位置如何,电子在向O点运动的过程中,都在做加速运动,所以电子的速度一直增加,当达到O点时,加速度为零,速度达到最大值,C正确。通过O点后,电子的运动方向与电场强度的方向相同,与所受静电力方向相反,故电子做减速运动,由能量守恒定律得,当电子运动到a点关于O点对称的b点时,电子的速度为零。同样因b点与最大电场强度的位置关系不能确定,故加速度大小的变化不能确定,D错误。答案 C
1.在电场中的某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E;若在该点放入电荷量为+3q的试探电荷,此时测得该点的电场强度为( )A.大小为3E,方向和E相反B.大小为E,方向和E相同C.大小为3E,方向和E相同D.大小为E,方向和E相反解析 当在电场中某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E,在同一点放入电荷量为q'=3q的试探电荷,电场强度的大小和方向都不变,即该点的电场强度大小仍为E,方向与E相同,选项B正确。答案 B
2.如图所示,空间有一电场,电场中有两个点a和b,下列表述正确的是( )A.a点的电场强度等于b点B.a点的电场强度比b点的大C.b点的电场强度比a点的大D.正电荷在a、b两点受力方向相同解析 电场线的疏密程度表示电场强度的相对大小,选项B正确,选项A、C错误。点电荷受力方向为该点的切线方向,故a、b两点受力方向不相同,选项D错误。答案 B
3.(多选)如图所示,在等量异种电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点,B、D两点关于O点对称,则关于各点电场强度的关系,下列说法中正确的是( )A.EA>EB,EB=EDB.EA
1.了解电场是一种特殊的物质,初步形成场是物质的概念。(物理观念)2.掌握电场强度的概念和公式,会通过分析和推理进行相应的计算。(科学思维)3.知道什么是电场线并掌握电场线的特点。知道孤立正负点电荷、等量同种(异种)点电荷电场线的分布特点。(物理观念)
【必备知识】一、电场及电场力1.电场:电荷之间的相互作用是通过电场传递的。静止电荷产生的电场称静电场。2.电场力:电场对处在其中的电荷有力的作用,这种力称为电场力。在静电场中,电场力就是静电力。
二、电场强度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。其电荷量q应足够小,其大小也应足够小。2.场源电荷(或源电荷):激发电场的电荷。3.电场强度(1)物理意义:电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。(2)定义:放入电场中某点的试探电荷受到的电场力F与它的电荷量q之比。
(4)单位:牛顿每库仑,符号N/C。(5)方向:电场强度是矢量。物理学中规定电场中某点电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同。负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点电场强度的方向相反。(6)决定因素:电场本身,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。想一想根据电场强度的定义式 ,是不是只有试探电荷q存在时,电场才存在?提示 不是,电场是由场源电荷产生的,与试探电荷的存在与否没有关系。
三、电场线1.电场线:在电场中绘出一些曲线,曲线上任一点的切线方向与该点电场强度的方向一致。2.电场线的特点(1)电场线是为了形象描述电场而假想的线,实际并不存在。(2)电场线的疏密表示电场的强弱,在同一静电场中,电场线越密(或疏)的地方电场强度越大(或小)。(3)电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度的方向。(4)电场线在电场中没有交点。(5)电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无穷远或负电荷,即电场线不闭合,在无电荷处不中断。
【自我检测】1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因。(1)电荷与电荷间的相互作用力是通过电场发生的。( )答案 √(2)根据 ,电场强度与试探电荷的电荷量和受的力有关。( )解析 电场强度是电场自身的性质,与试探电荷的电荷量和受力均无关。答案 ×(3)电场强度的方向就是电荷受力的方向。( )解析 正电荷受力的方向规定为电场强度的方向。答案 ×
(4)电场线上某点的切线方向与电荷在该点的受力方向可以不同。( )答案 √(5)电场线是闭合的曲线。( )解析 电场线从正电荷或无穷远出发,终止于负电荷或无穷远,不是闭合的曲线。答案 ×(6)沿电场线的方向,电场强度必定越来越小。( )解析 电场线的疏密表示电场强度的大小,与电场线的方向无关。答案 ×
2.(多选)以下关于电场和电场线的说法中正确的是( )A.电场和电场线都是客观存在的物质,因此电场线不仅能在空间相交,也能相切B.在电场中,凡是电场线通过的点电场强度不为零,不画电场线区域内的点的电场强度为零C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大D.电场线是人们假设出来的,用以形象表示电场的强弱和方向,客观上并不存在答案 CD
【情境探究】(1)电场的基本性质是什么?如何去探究电场的这种性质?(2)在空间中有一电场,把一电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点,该电荷受到的静电力为F。①若把电荷量为2q的点电荷放在A点,则它受到的静电力为多少?②若把电荷量为nq的点电荷放在该点,它受到的静电力为多少?③能否用电荷受到的静电力来描述电场的强弱?④电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系?要点提示 (1)电场对放入其中的电荷有力的作用。可在电场中放一试探电荷,通过分析试探电荷的受力研究电场性质。(2)①2F ②nF ③不能。不同电荷在电场中的同一点受到的静电力不同。 ④F与q成正比,即F与q的比值为定值。
【知识归纳】1.关于电场的三点说明(1)电场是一种看不见、摸不着,但是客观存在的特殊物质。(2)电荷周围一定存在电场,静止的电荷周围存在静电场。(3)电场是电荷间相互作用的桥梁,电荷不直接接触就可以发生相互作用。要点笔记 上述三点可概括总结为特殊物质性、客观存在性、桥梁纽带性。
2.关于电场强度的几点说明(1)物理意义:电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。(2)电场强度 是用比值定义的物理量,它的大小和方向取决于电场本身,与试探电荷的电荷量q及所受的静电力F无关。(3)只要场源电荷确定下来,场源电荷周围形成的电场就确定下来,电场中某点的电场强度E也就确定下来,与该点放不放试探电荷无关。(4)电场强度定义式 为我们提供了一种计算静电力的方法,即F=qE。(5)电场强度是矢量,电场强度的方向与放入该点的正试探电荷受的静电力方向相同,与放在该点的负试探电荷受的静电力方向相反。要点笔记 电场强度取决于产生它的电荷而不是取决于试探它的电荷。
【实例引导】例1场源电荷Q=2×10-4 C,是正点电荷;试探电荷q=-2×10-5 C,是负点电荷。它们相距r=2 m而静止,且处在真空中,如图所示。求:(1)q受的静电力。(2)q所在的B点的电场强度EB。(3)拿走q后B点的电场强度。
(3)电场强度是反映电场的力的性质的物理量,它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的,与试探电荷q是否存在无关。故B点的电场强度仍为4.5×105 N/C,方向由A指向B。答案 (1)9 N,方向沿BA指向Q(2)4.5×105 N/C,方向由A指向B(3)4.5×105 N/C,方向由A指向B
规律方法 1.分清哪个是试探电荷,哪个是场源电荷, 中的q是试探电荷。2.确定电场强度的方向一定要看清试探电荷是正电荷还是负电荷,再确定电场强度方向与力的方向相同还是相反。
变式训练1电场中有一点P,下列说法正确的是( )A.若放在P点的电荷的电荷量减半,则P点电场强度减半B.若P点没有试探电荷,则P点的电场强度为零C.P点的电场强度越大,则同一电荷在P点所受的静电力越大D.P点的电场强度方向为试探电荷在该点所受的静电力方向解析 电场强度是由电场本身决定的,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关,选项A、B错。电荷量一定时,由F=Eq可知,电场强度越大,所受的静电力越大,C对。若试探电荷是正电荷,它所受的静电力方向就是该点的电场强度方向,但试探电荷是负电荷时,它所受的静电力方向的反方向是该点电场强度的方向,D选项错。答案 C
【情境探究】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?要点提示 电场线实际不存在,但可以用实验模拟。
【知识归纳】等量异种点电荷与等量同种点电荷形成的电场中电场强度分布特点的比较
要点笔记 等量同种电荷的中垂线上电场强度有两个极值点,等量异种电荷的中垂线上电场强度方向均相同。
【实例引导】例2下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
解析 A选项中,A、B两点电场强度大小相等,方向不同;B选项中,A、B两点电场强度的方向相同,但大小不等;C选项中,A、B两点电场强度大小、方向相同;D选项中,A、B两点电场强度大小、方向均不相同。故选C。答案 C
规律方法 (1)按照电场线画法的规定,电场强度大处电场线密,电场强度小处电场线疏,根据电场线的疏密可以比较电场强度的大小。(2)正(或负)电荷所受电场力方向与电场线的切线方向相同(或相反)。(3)点电荷周围不存在电场强度相同的点。
变式训练2两个带等量正电荷的点电荷,O点为两电荷连线的中点,a点在连线的中垂线上,若在a点由静止释放一个电子,如图所示,关于电子的运动,下列说法正确的是( )A.电子在从a向O运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大B.电子在从a向O运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大C.电子运动到O时,加速度为零,速度最大D.电子通过O后,速度越来越小,加速度越来越大,一直到速度为零
解析 带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上,中点O处的电场强度为零,向中垂线的两边先变大,达到一个最大值后,再逐渐减小到零。但a点与最大电场强度点的位置关系不能确定,当a点在最大电场强度点的上方时,电子在从a点向O点运动的过程中,加速度先增大后减小;当a点在最大电场强度点的下方时,电子的加速度则一直减小,故A、B错误。但不论a点的位置如何,电子在向O点运动的过程中,都在做加速运动,所以电子的速度一直增加,当达到O点时,加速度为零,速度达到最大值,C正确。通过O点后,电子的运动方向与电场强度的方向相同,与所受静电力方向相反,故电子做减速运动,由能量守恒定律得,当电子运动到a点关于O点对称的b点时,电子的速度为零。同样因b点与最大电场强度的位置关系不能确定,故加速度大小的变化不能确定,D错误。答案 C
1.在电场中的某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E;若在该点放入电荷量为+3q的试探电荷,此时测得该点的电场强度为( )A.大小为3E,方向和E相反B.大小为E,方向和E相同C.大小为3E,方向和E相同D.大小为E,方向和E相反解析 当在电场中某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E,在同一点放入电荷量为q'=3q的试探电荷,电场强度的大小和方向都不变,即该点的电场强度大小仍为E,方向与E相同,选项B正确。答案 B
2.如图所示,空间有一电场,电场中有两个点a和b,下列表述正确的是( )A.a点的电场强度等于b点B.a点的电场强度比b点的大C.b点的电场强度比a点的大D.正电荷在a、b两点受力方向相同解析 电场线的疏密程度表示电场强度的相对大小,选项B正确,选项A、C错误。点电荷受力方向为该点的切线方向,故a、b两点受力方向不相同,选项D错误。答案 B
3.(多选)如图所示,在等量异种电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点,B、D两点关于O点对称,则关于各点电场强度的关系,下列说法中正确的是( )A.EA>EB,EB=EDB.EA
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