電場(chǎng)力的性質(zhì)的描述.ppt

第九章 電 場(chǎng)第一課時(shí) 電場(chǎng)力的性質(zhì)的描述,第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān) 展望高考 基礎(chǔ)知識(shí),一電荷 知識(shí)講解 (1)兩種電荷:自然界中存在著兩種電荷,它們分別為正電荷和負(fù)電荷.用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒上帶的電荷叫負(fù)電荷,用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒上帶的電荷叫正電荷. 同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引.,(2)元電荷:電子所帶電荷量e=1.6010-9 C,實(shí)驗(yàn)表明:所有帶電體的電荷量都是e或是e的整數(shù)倍,因此電荷量e=1.6010-19 C稱為元電荷. (3)點(diǎn)電荷:如果帶電體間的距離比它們的大小大得多,以致帶電體的大小形狀及電荷分布狀況對(duì)它們之間相互作用力的影響可忽略不計(jì),這樣的帶電體可以看成點(diǎn)電荷.點(diǎn)電荷是理想化的物理模型,實(shí)際不存在.,說(shuō)明:(1)電荷的多少叫做電荷量,用Q(或q)表示.在國(guó)際單位制中,電荷量的單位是庫(kù)侖,簡(jiǎn)稱庫(kù),用符號(hào)C表示.通常,正電荷量用正數(shù)表示,負(fù)電荷量用負(fù)數(shù)表示. (2)驗(yàn)電器是一種最簡(jiǎn)單的檢驗(yàn)物體是否帶電,并能粗略判斷所帶電荷量多少的儀器.,活學(xué)活用,1.下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)法正確的是( )A.只有體積很小的帶電體才能看成點(diǎn)電荷B.體積很大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷C.由公式可以知,r0時(shí),FD.當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們間的距離時(shí),可將這兩個(gè)帶電體看成點(diǎn)電荷,解析:點(diǎn)電荷是指只有電量,沒(méi)有體積大小的理想帶電體.在實(shí)際處理問(wèn)題時(shí),如果帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們間的距離,可將帶電體看成點(diǎn)電荷,并不是只有體積小帶電少的帶電體才可以看成點(diǎn)電荷,故選項(xiàng)D對(duì),AB錯(cuò).對(duì)于選項(xiàng)C項(xiàng)而言,如果r0時(shí),該帶電體不能看成點(diǎn)電荷,故也不能用庫(kù)侖定律的公式計(jì)算,故C選項(xiàng)不正確. 答案:D,二庫(kù)侖定律知識(shí)講解真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的力,跟它們的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上.即k為靜電力常量,k=9.0109 Nm2/C2.,說(shuō)明:(1)庫(kù)侖定律適用于真空中點(diǎn)電荷之間的相互作用,點(diǎn)電荷在空氣中的相互作用也可以應(yīng)用該定律. 對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體,可以將其視為電荷集中于球心的點(diǎn)電荷,r為兩球心之間的距離. 對(duì)于兩個(gè)帶電金屬球,要考慮金屬表面電荷的重新分布. 庫(kù)侖力在r=10-1510-11 m的范圍內(nèi)均有效,所以根據(jù)公式不要推出錯(cuò)誤的結(jié)論:當(dāng)r0時(shí),F,其實(shí),在這樣的條件下,兩個(gè)帶電體也已經(jīng)不能再看做點(diǎn)電荷.,(2)F=k可采用兩種方法計(jì)算:采用絕對(duì)值計(jì)算.庫(kù)侖力的方向由題意判斷得出.Q1Q2帶符號(hào)計(jì)算.庫(kù)侖力F的正負(fù)符號(hào)不表示方向,只表示兩點(diǎn)電荷之間的引力或斥力.,(3)當(dāng)多個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在時(shí),任意兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用仍然遵循庫(kù)侖定律,任一點(diǎn)電荷同時(shí)受到多個(gè)庫(kù)侖力的作用,可利用力的合成或者平行四邊形定則求合力.,活學(xué)活用,2.半徑為R的兩個(gè)較大的金屬球,帶電均為同種電荷q,放在絕緣的桌面上,兩球間的距離為2R,若兩球間的作用力為則下列說(shuō)法正確的是( )A.F1F2 B.F1<F2C.F1=F2 D.無(wú)法確定,解析:仍是對(duì)點(diǎn)電荷沒(méi)有正確的理解.因兩球間的距離為2R,兩球的體積不能忽略,故兩球不能看成點(diǎn)電荷,故不能應(yīng)用庫(kù)侖定律求解.兩球帶同種電荷,相互排斥,故兩球上同種電荷相距大于2R,所以選項(xiàng)B正確. 答案:B,三電場(chǎng)強(qiáng)度 知識(shí)講解 1.定義:放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度. 2.對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解 (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E是矢量,規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向即為該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向. (2)場(chǎng)強(qiáng)三個(gè)表達(dá)式的比較,(3)電場(chǎng)的疊加:若空間中幾個(gè)電場(chǎng)同時(shí)存在,它們的場(chǎng)就互相疊加,形成電場(chǎng).這時(shí)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于它們單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和.,活學(xué)活用,3.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度,下列說(shuō)法正確的是( )A.以點(diǎn)電荷為球心,r為半徑的球面上,各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同B.正電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比負(fù)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度大C.在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入試探電荷q,該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為取走q后,該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不為零D.電荷所受到的電場(chǎng)力很大,即該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度很大,解析:忽略電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性,認(rèn)為只有大小,而沒(méi)有方向,或者認(rèn)為電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷有關(guān)的說(shuō)法都是錯(cuò)誤的. 其實(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量,與是否有試探電荷無(wú)關(guān). 答案:C,四電場(chǎng)線 知識(shí)講解 (1)概念:電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線,曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向.,(2)特點(diǎn): 電場(chǎng)線或是從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷(或無(wú)限遠(yuǎn)),或是從無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā)終止于負(fù)電荷. 電場(chǎng)中每點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向是唯一的,因此在電場(chǎng)中無(wú)電荷的地方任意兩條電場(chǎng)線都不會(huì)相交. 電場(chǎng)線不同于電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡.電場(chǎng)線反映的是電場(chǎng)中各點(diǎn)的力的性質(zhì)方面的情況,力的情況,和電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡是兩回事.,電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,即表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小. 說(shuō)明:(1)電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線,而是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線. (2)電場(chǎng)線不是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡.,活學(xué)活用 4.下列關(guān)于帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線的關(guān)系的說(shuō)法正確的是( ) A.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定與電場(chǎng)線重合 B.帶電粒子只在電場(chǎng)力的作用下,由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)軌跡一定與電場(chǎng)線重合 C.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡可能與電場(chǎng)線重合 D.電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向與該處的電荷的受力方向相同,解析:電場(chǎng)線不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡,如果電場(chǎng)線是曲線,則只在電場(chǎng)力的作用下,電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡不可能與電場(chǎng)線重合,AB錯(cuò);即使電場(chǎng)線是直線,電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡還受電荷的初速度方向影響.電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向,D錯(cuò). 答案:C,第二關(guān):技法關(guān) 解讀高考 解題技法,一庫(kù)侖定律的應(yīng)用 技法講解 應(yīng)用庫(kù)侖定律解題時(shí),首先,應(yīng)注意庫(kù)侖定律的適用條件.公式F=kQ1Q2/r2僅適用于真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用.在理解庫(kù)侖定律時(shí),常有人根據(jù)公式F=kQ1Q2/r2,設(shè)想當(dāng)r0時(shí),得出庫(kù)侖力F結(jié)論.從數(shù)學(xué)的角度分析這是必然的結(jié)論;,但從物理學(xué)的角度分析,這一結(jié)論是錯(cuò)誤的. 錯(cuò)誤的原因是,當(dāng)r0時(shí),兩電荷已失去了為點(diǎn)電荷的前提條件,何況電荷都有一定大小,根本不會(huì)出現(xiàn)r=0的情況.也就是說(shuō),在r0時(shí),電荷已不能再看成是點(diǎn)電荷,所以違背了庫(kù)侖定律的適用條件,不能再運(yùn)用庫(kù)侖定律計(jì)算兩電荷間的相互作用力.,其次,應(yīng)注意將計(jì)算庫(kù)侖力的大小與判斷庫(kù)侖力的方向二者分別進(jìn)行,即應(yīng)用公式計(jì)算庫(kù)侖力大小時(shí),不必將表示電荷Q1Q2的帶電性質(zhì)的符號(hào)代入公式中,只將其電荷量絕對(duì)值代入公式中,從而計(jì)算出力的大小;庫(kù)侖力的方向再依據(jù)同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引加以判別.這樣分別加以處理的方法,可以避免將表示帶電性質(zhì)的符號(hào)代入公式中一起運(yùn)算,根據(jù)運(yùn)算結(jié)果是正負(fù)號(hào)再判定而帶來(lái)的麻煩.,典例剖析,【例1】 兩個(gè)電荷量分別為Q和4Q的負(fù)電荷ab,在真空中相距為l,如果引入另一點(diǎn)電荷c,正好能使這三個(gè)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài),試確定電荷c的位置電性及它的電荷量.,解析 由于ab點(diǎn)電荷同為負(fù)電性,可知電荷c應(yīng)放在a、b之間的連線上,而c受到a、b對(duì)它的庫(kù)侖力合力為零,即可確定它的位置. 又因a、b電荷也都處于靜止?fàn)顟B(tài),即a、b各自所受庫(kù)侖力的合力均要為零,則可推知c的帶電性并求出它的電荷量.,依題意作圖如圖所示,并設(shè)電荷c和a相距為x,則b與c相距為(l-x),c的電荷量為qc,對(duì)電荷c,其所受的庫(kù)侖力的合力為零,即Fac=Fbc.根據(jù)庫(kù)侖定律有:,由于a、b均為負(fù)電荷,只有當(dāng)電荷c處于a、b之間時(shí),其所受庫(kù)侖力才可能方向相反合力為零,因此只有x=l. 三個(gè)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài),即a、b電荷所受靜電力的合力均應(yīng)為零,對(duì)a來(lái)說(shuō),b對(duì)它的作用力是向左的斥力,所以c對(duì)a的作用力應(yīng)是向右的引力,這樣,可以判定電荷c的電性必定為正.,二割補(bǔ)法 技法講解 庫(kù)侖定律公式適用于兩點(diǎn)電荷或兩均勻絕緣帶電球體的相互作用力,但有些時(shí)候題中給出的并不滿足以上兩種情況,這時(shí)應(yīng)用“割”或“補(bǔ)”的辦法來(lái)滿足上述情況,但“割”或“補(bǔ)”上去的部分也必須很容易來(lái)解,這樣再求兩力的和或差就比較容易了,這就是物理學(xué)中的“割補(bǔ)法”.,典例剖析 【例2】 如圖所示,用金屬絲AB彎成半徑r=1 m的圓弧,但在AB之間留出寬度為d=2 cm相對(duì)來(lái)說(shuō)很小的間隙.將電荷量Q=3.1310-9 C的正電荷均勻分布于金屬絲上,求圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度.,答案 -910-2 N/C,三帶電體在電場(chǎng)中的平衡問(wèn)題 技法講解 這里說(shuō)的“平衡”是指帶電體加速度為零的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),仍屬“靜力學(xué)”范疇,只是帶電體受的外力中多一項(xiàng)電場(chǎng)力而已(電場(chǎng)力與重力彈力摩擦力一樣,是一種性質(zhì)力,受力分析時(shí)不能漏掉),解題的一般思維程序?yàn)?,1.確定研究對(duì)象,如果相互作用的有幾個(gè)物體時(shí),要依據(jù)題意,適當(dāng)選擇“整體法”或“隔離法”靈活求解,一般是“先整體后隔離”; 2.將研究對(duì)象隔離開(kāi)來(lái),分析其所受的全部外力,順序是先電場(chǎng)力后接觸力,其中的電場(chǎng)力要根據(jù)電荷的正負(fù)及電場(chǎng)的方向來(lái)判定; 3.列平衡方程(F合=0或Fx=0,Fy=0)或用平衡條件推論分析.,典例剖析 【例3】 如圖所示,上下兩帶電小球的質(zhì)量均為m,所帶電荷量分別為q和-q,兩球間用絕緣細(xì)線連接,上球又用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上.在兩球所在空間有方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E,平衡時(shí)細(xì)線都被拉緊. (1)平衡時(shí)的可能位置是圖中的哪一個(gè)( ) (2)兩根絕緣線張力大小為( ),解析 對(duì)第(1)問(wèn),先把兩個(gè)小球看作一個(gè)整體.這個(gè)整體受到的外力為:豎直向下的重力2mg,水平向左的電場(chǎng)力qE(+q受力),水平向右的電場(chǎng)力qE(-q受力),則由平衡條件Fx=0和Fy=0可推知上段繩子的拉力一定與重力(2mg)等大反向,即上段繩豎直. 隔離分析下球的受力(如圖所示):向下的重力mg,水平向右的電場(chǎng)力qE,繩子的拉力T2,上球?qū)ο虑虻奈引.要使Fx=0,繩2必須傾斜,故選A.,答案 (1)A (2)D,第三關(guān):訓(xùn)練關(guān) 笑對(duì)高考 隨堂訓(xùn)練,1.關(guān)于電場(chǎng)線的以下說(shuō)法,正確的是( ) A.電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟電荷在該點(diǎn)的受力方向相同 B.沿電場(chǎng)線方向,電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小 C.電場(chǎng)線越密的地方同一檢驗(yàn)電荷受的電場(chǎng)力越大 D.順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷,電荷受到的電場(chǎng)力大小一定不變 答案:C,2.電場(chǎng)因?yàn)榭床灰?jiàn),摸不著,所以同學(xué)們對(duì)電場(chǎng)的理解不是很清楚,下面關(guān)于電場(chǎng)的敘述中不正確的是( )A.當(dāng)電荷Q1Q2間的距離Y0時(shí),由公式可知,兩電荷間的相互作用力FB.由公式可知,電場(chǎng)中某確定點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與放在該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷的電量成反比C.電場(chǎng)中某確定點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,就是置于該點(diǎn)的電荷所受電場(chǎng)力的方向D.電場(chǎng)線是電場(chǎng)中實(shí)際存在的線,解析:A選項(xiàng)中當(dāng)r0時(shí)已不能將Q1Q2視為點(diǎn)電荷了,當(dāng)然也就不能用公式F=kQ1Q2/r2來(lái)計(jì)算Q1Q2間相互作用力的大小了.電場(chǎng)中某確定點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是客觀存在的,是由電場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的,因此,其大小方向一定,與該點(diǎn)所放檢驗(yàn)電荷的正負(fù)及電荷量的多少無(wú)關(guān),B選項(xiàng)錯(cuò)誤.電場(chǎng)中某確定點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向只能有一個(gè),我們規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)方向是正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向,跟負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向相反,C選項(xiàng)錯(cuò)誤.電場(chǎng)線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋鲭妶?chǎng)而假想出來(lái)的線,D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:ABCD,3.如圖所示,在等量正點(diǎn)電荷連線中垂線上取ABCD四點(diǎn),BD兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,則下列關(guān)于各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系的說(shuō)法中正確的是( ) A. EAEB,EB=ED B. EA<EB,EB<EC C.可能有EA<EB<EC,EB=ED D. EA=EC<EB,EB=ED,解析:在中垂線上,從O點(diǎn)向上(或向下),電場(chǎng)強(qiáng)度是先增大后減小. 答案:C,4.關(guān)于靜電場(chǎng),下列結(jié)論普遍成立的是( ) A.電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)高,電場(chǎng)強(qiáng)度小的地方電勢(shì)低 B.電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差只與這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有關(guān) C.在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)方向都指向電勢(shì)降低最快的方向 D.將正點(diǎn)電荷從場(chǎng)強(qiáng)為零的一點(diǎn)移動(dòng)到場(chǎng)強(qiáng)為零的另一點(diǎn),電場(chǎng)力做功為零,解析:本題考查電場(chǎng)力的性質(zhì).電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與電勢(shì)的大小沒(méi)有直接的關(guān)系,A錯(cuò)誤;由U=Ed知兩點(diǎn)的電勢(shì)差除了與電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)外,還與距離等因素有關(guān),則B錯(cuò)誤;在靜電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降落最快的方向,則C正確;當(dāng)電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度為零的一點(diǎn)移動(dòng)到為零的另一點(diǎn),如果起點(diǎn)和終點(diǎn)存在電勢(shì)差,則電場(chǎng)力一定做功,則D錯(cuò)誤. 答案:C,5.如圖所示,A、B兩個(gè)帶異種電荷的小球分別被兩根絕緣細(xì)線系在木盒內(nèi)的一豎直線上,靜止時(shí)木盒對(duì)地面的壓力為FN,細(xì)線對(duì)B的拉力為F.若將系B的細(xì)線斷開(kāi),下列說(shuō)法中正確的是( ) A.剛斷開(kāi)時(shí)木盒對(duì)地的壓力等于FN B.剛斷開(kāi)時(shí)木盒對(duì)地的壓力等于(FN+F) C.剛斷開(kāi)時(shí)木盒對(duì)地的壓力等于(FN-F) D.在B向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,木盒對(duì)地壓力逐漸變大,解析:剛斷開(kāi)時(shí)對(duì)盒而言少了一個(gè)向上的拉力F,故其對(duì)地面的壓力將增加F,即為FN+F.B向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,B對(duì)A向下的庫(kù)侖力逐漸增大,使繩對(duì)A的拉力增大,從而使繩對(duì)盒向下的拉力逐漸增大,故木盒對(duì)地的壓力增大. 答案:BD,