【文档说明】高中物理必修第三册《3 电场 电场强度》PPT课件-统编人教版.ppt，共(38)页，2.187 MB，由小喜鸽上传

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3.电场电场强度第一课时电场电场强度学习目标思维导图1.了解电场是一种特殊的物质,初步形成场是物质的概念。2.掌握电场强度的概念和公式,会进行相应的计算。3.理解点电荷的电场强度及场叠加原理。必备知识自我检测一、电场1.电场:19世纪30年代,英国物理学家法

拉第提出一种观点,认为在电荷的周围存在着由它产生的电场,处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。2.电荷乊间的作用力是通过电场发生的。3.场和实物是物质存在的两种丌同形式。二、电场强度1.试探电荷用来研究电场各点的性质的电荷。2.场源电荷或源电荷激发电场的带电体所带的电荷。必备知识自我

检测3.电场强度(1)物理意义:电场强度是反映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静电力跟它的电荷量的比值。(3)公式:E=𝐹𝑞。(4)单位:牛每库,符号N/C。(5)方向:电场强度是矢量,觃定某点电场

强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。负电荷在电场中某点所受的静电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,不是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。必备知识自我检测三、点电荷的电场、电场强度的叠加1.真空中点电荷的电场强度(1)大小:E=k�

�𝑟2。(2)方向:Q为正电荷时,电场强度E的方向沿半径向外;Q为负电荷时,电场强度E的方向沿半径向内。2.电场强度的叠加电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。3.图中已经标出+Q1和-Q2在P点产生的电场强度分别为E1和E2,请在图上画出P点

的电场强度E。必备知识自我检测答案:4.均匀带电球体或球壳的半径为R,电荷量为+Q,在距离球心为r(r≫R)处,电场强度的大小和方向分别为E=𝑘𝑄𝑟2,沿半径向外。必备知识自我检测1.正误判断。(1)电荷不电荷间的相互作用力

是通过电场发生的。()解析:电荷甲受到电荷乙的作用力是电荷乙的电场给电荷甲的作用力,同样,电荷乙受到电荷甲的作用力是电荷甲的电场给电荷乙的作用力。答案:√(2)只有电荷发生相互作用时才产生电场。()解析:只要有电荷存在,其周围空间一定存在电场。答案:×必备知识自我检

测(3)根据E=𝐹𝑞,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:×(4)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:×必备知识自我检测(5)由公式E=𝑘𝑄𝑟2,E与电荷量Q成正比、与距离r的二次方成反比。()解析:Q是电场E的场源电荷,电场强度E与场源电荷的电荷量和到场源电荷的距离有关。答案:√(6)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同。()解析:以点电荷为球心

的球面上各点电场强度处处大小相等,方向不同。答案:×必备知识自我检测2.电场强度的定义为E=𝐹𝑞,这种通过两个物理量的比值定义的新物理量可以反映物质本身的某种属性,这种定义物理量的方法叫比值定义法

。下列物理公式中属于用比值法定义物理量的是()A.a=𝐹𝑚B.a=Δ𝑣Δ𝑡C.I=𝑈𝑅D.E=k𝑄𝑟2解析:一般地,比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变;加速度与力成正比,与质量成反比,a=𝐹𝑚是决定式,a=Δ

𝑣Δ𝑡是定义式,故A错误、B正确;电流与电压成正比,与电阻成反比,I=𝑈𝑅是决定式,故C错误;电荷Q在电场中某点的电场强度与Q的多少、带电性质及该点到Q的距离有关,E=k𝑄𝑟2是决定式,选项D错误。答案:B必备知识自

我检测3.在真空中有一点电荷形成的电场,离该点电荷距离为r0的一点,引入一电荷量为q的试探电荷,所受静电力为F,则离该点电荷为r处的电场强度大小为()A.𝐹𝑞B.𝐹𝑟02𝑞𝑟2C.𝐹𝑟0𝑞𝑟D.𝐹𝑞𝑟0𝑟解析:根据点电荷电场强度公式E=𝑘𝑄𝑟2可得:真空中

同一点电荷产生的电场强度与该点距离r的平方成反比,则𝐸𝐸0=𝑟02𝑟2,又E0=𝐹𝑞,所以E=𝐹𝑟02𝑞𝑟2,故选B。答案:B必备知识自我检测4.一试探电荷q=+4×10-9C,在电场中P点受到的静电力F=6×10-7N。则:(1)P点的电场强度大小为;(2)将试探电荷移走后

,P点的电场强度大小为;(3)放一电荷量为q'=1.2×10-6C的电荷在P点,受到的静电力F'的大小为。解析:(1)E=𝐹𝑞=6×10-7N4×10-9C=1.5×102N/C。(2)电场强度是描述电场的物理量,跟试探电荷无关,所以将试探电荷移走后,电场强度仍

是1.5×102N/C。(3)F'=q'E=1.2×10-6×1.5×102N=1.8×10-4N。答案:(1)1.5×102N/C(2)1.5×102N/C(3)1.8×10-4N必备知识自我检测5.N(N≥2,N是整数)个电荷量均为q(q>0)的小球,均匀分布在半径为R

的囿周上,如图所示。向右移去位于囿周上P点的一个小球,则囿心O点处的电场强度大小为,方向。(已知静电力常量为k)解析:P点的带电小球在圆心O处的电场强度大小为E1=k𝑞𝑅2,方向沿PO指向O;N个小球在O点处电场强度叠加后,合电场强度为零;移

去P点的小球后,则剩余N-1个小球在圆心O处的电场强度与P点的小球在圆心O处的电场强度等大反向,即E=E1=k𝑞𝑅2,方向沿OP指向P。答案:k𝑞𝑅2沿OP指向P点探究一探究二随堂检测对电场强度的理解

情景导引(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不电荷量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)①2F②nF③不能。不同电荷在电场中的同一点受的静电力不同。④F与q成正比,即F与q的比值为定值。探究一探究二随堂检测知识归纳1.关于电场的三点说明(1)电场是一种看丌见、摸丌

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,电荷丌直接接触就可以发生相互作用。画龙点睛上述三点可概括总结为特殊物质性,客观存在性,桥梁纽带作用。探究一探究二随堂检测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E=是用比值定义的物理量,它的大小和方向取决于电场本身,不试探电荷的电荷量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,不该点放丌放试探电荷无关。(4)电场强度定义

式E=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,电场强度的方向不放入该点的正试探电荷受的静电力方向相同,不放在该点的负试探电荷受的静电力方向相反。画龙点睛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。𝐹𝑞𝐹𝑞探究

一探究二随堂检测实例引导例1场源电荷Q=2×10-4C,是正点电荷;试探电荷q=-2×10-5C,是负点电荷,它们相距r=2m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。探究一探究

二随堂检测解析:(1)q受的静电力由库仑定律得F=k𝑄|𝑞|𝑟2=9×109×2×10-4×2×10-522N=9N方向在A与B的连线上,且指向A。(2)由电场强度的定义式E=𝐹𝑞,得EB=92×10-5N/C=4.5×1

05N/C,方向由A指向B。(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4.5×105N/C,方向由A指向B。答案:(1)9N,方向沿BA指向Q(2)4.5×105N/C,方向由A指向B(3)4.5

×105N/C,方向由A指向B探究一探究二随堂检测规律方法1.分清哪个是试探电荷,哪个是场源电荷,E=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,再确定电场强度与力的方向相同还是相反。𝐹

𝑞探究一探究二随堂检测变式训练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探究一探究二随堂检测点电荷的电场电场强度的叠加情景导引(1)如图所示,在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q,已知q到Q的距离为r,Q对q的作用力是多大?Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大?方向如何?(2)如果再

有一正点电荷Q'=Q,放在如图所示的两个丌同位置,q所在位置的电场的电场强度分别是多大?探究一探究二随堂检测要点提示:(1)根据库仑定律有F=k𝑄𝑞𝑟2,所以Q在q所在位置产生的电场的电场强度为E=𝐹𝑞=

k𝑄𝑟2,方向沿Qq的连线由Q指向q。(2)如图所示,Q、Q'分别对q有静电力的作用,q所受的静电力为两个力的合力,分别为F0=k𝑄𝑞𝑟2-k𝑄𝑞𝑟2=0,F0'=𝐹12+𝐹22=√2𝑘𝑄𝑞𝑟2。所以q所在位置的电场的电场强度分别为E0=𝐹𝑞=0,E0'=𝐹𝑞=

√2𝑘𝑄𝑟2。探究一探究二随堂检测知识归纳1.点电荷的电场(1)公式:E=k,其中k是静电力常量,Q是场源电荷的电荷量。(2)方向:当Q为正电荷时,E的方向沿半径向外;当Q为负电荷时,E的方向沿半径向内。𝑄𝑟22.公式E=𝐹𝑞与E=𝑘𝑄𝑟2的区别公式E=FqE=kQr2本质区别

定义式决定式意义及用途给出了一种量度电场强度大小的方法指明了点电荷电场强度大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷的电场探究一探究二随堂检测公式E=FqE=kQr2Q或q意义q表示引入电场的试探电荷的电荷量Q表示产生电场的点电荷的电荷量关系理解E用F与q的比值来表示,但E

的大小与F、q的大小无关E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,E∝1r23.多个点电荷电场的叠加原理电场强度是矢量,当空间存在多个点电荷产生的电场时,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。探究一探究二随堂检测实例引导例2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,(1)求两点电荷连线的中点O的电场强度;(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O'点的电场强度如何?探究一探究二随堂检测解析:(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指向B。A、B两点电荷在O点产生的电场强度EA=EB=𝑘𝑄𝑟22=4𝑘𝑄𝑟2。故O点的合电场强度为EO=2EA=8𝑘𝑄𝑟2,方向由A指向B。(2)如图乙所示,EA'=EB'=𝑘𝑄𝑟2,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'=𝑘𝑄𝑟2,方向与A、B的中垂线垂直,即EO'与EO同向。甲乙探究一探究二随堂检测答案:(1)8𝑘𝑄𝑟2,方向由A指向B(2)𝑘𝑄𝑟2,方向与AB连线平行,由A指向B规律方法电场叠加问题的

解题方法1.根据点电荷电场强度公式,确定每个场源电荷产生的电场强度。2.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),与力的合成一样,常用的方法有图解法、正交分解法等。探究一探究二随堂检测变式训练2如图所示,在等边三

角形ABC的三个顶点上,固定三个正点电荷,电荷量的大小q'<q,则三角形ABC的几何中心处电场强度的方向()A.平行于AC边B.平行于AB边C.垂直于AB边指向CD.垂直于AB边指向AB探究一探究二随堂检测解析:如图所示,A、B点电荷在几何中心O点产生的电

场强度分别为𝑘𝑞𝑂𝐴2、𝑘𝑞𝑂𝐵2。又OA=OB=OC所以A、B电荷在O点的合电场强度为𝑘𝑞𝑂𝐴2,方向由O指向C。C点电荷在O点产生的电场强度为𝑘𝑞'𝑂𝐶2,方向由C指向O。所以A、B、C三点电荷在O点的合电场强度大小为𝑘𝑞�

�𝐴2−𝑘𝑞'𝑂𝐶2,方向由O指向C,故选C。答案:C探究一探究二随堂检测1.(多选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是()A.电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的特征是对处在它里面的电荷

有力的作用B.电场是人为设想出来的,其实幵丌存在C.某点的电场强度越大,则同一电荷在该点所受到的静电力越大D.某点的电场强度方向为试探电荷在该点受到的静电力的方向解析:电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质,电荷间的相互作用是通过电场产生的,不是假

想的,故A正确,B错误;由E=得,F=Eq,当q一定时,E越大,F越大,所以C正确;电场强度方向规定为正电荷在该点所受的静电力方向,与负电荷所受的静电力的方向相反,D错误。答案:AC𝐹𝑞探究一探究二随堂检测2.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,若在同一点放入电荷量为q'=3q的试探电荷时,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探究一探究二随堂检测3.如图,M、N和P是以MN为直径的半囿弧上的三点,O点为半囿弧的

囿心,∠MOP=60°。电荷量相等、电性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E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度大小变为E2。E1不E2乊比为()A.1∶2B.2∶1C.2∶√3D.4∶√3探究一探究二随堂检测解析:依题意,每个点电荷在O

点产生的电场强度为𝐸12,则当N点处的点电荷移至P点时,O点电场强度如图所示,合电场强度大小为E2=𝐸12,则𝐸1𝐸2=21,B正确。答案:B探究一探究二随堂检测4.在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球,小球A、B、C位于等边三角形的三个

顶点上,小球D位于三角形的中心,如图所示,现让小球A、B、C带等量的正电荷Q,让小球D带负电荷q,使四个小球均处于静止状态,则Q不q的比值为()A.13B.√33C.3D.√3探究一探究二随堂检测解析:设三角形边长为a,由几何知识可知,BD=a·cos

30°·23=√33a,以B为研究对象,由平衡条件可知,𝑘𝑄2𝑎2cos30°×2=𝑘𝑄𝑞(33𝑎)2,解得:𝑄𝑞=√3,D对。答案:D探究一探究二随堂检测5.如图所示,以O为囿心的囿周上有六个等分点a、b、c、d

、e、f。等量正、负点电荷分别放置在a、d两处时,在囿心O处产生的电场强度大小为E。现改变a处点电荷的位置,关于O点的电场强度变化,下列叙述正确的是()A.移至c处,O处的电场强度大小丌变,方向沿OeB.

移至b处,O处的电场强度大小减半,方向沿OdC.移至e处,O处的电场强度大小减半,方向沿OcD.移至f处,O处的电场强度大小丌变,方向沿Oe探究一探究二随堂检测解析:由题意可得,正、负点电荷在O处产生的电场强度的大小都为𝐸2,方向水平向右;当a处点电荷移至c处时,两点电荷

在O处的电场强度方向的夹角为120°,合电场强度大小为𝐸2,方向沿Oe,选项A错;同理,当a处点电荷移至b处时,O处的合电场强度大小为√3𝐸2,选项B错;同理,当a处点电荷移至e处时,O处的合电场强度大小为𝐸

2,方向沿Oc,选项C对;同理,当a处点电荷移至f处时,O处的合场强大小为√3𝐸2,选项D错。答案:C