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2013物理一轮复习、《电场力的性质》课件


第1课时、库仑定律、电场强度
目标定位
1.理解电荷守恒定律的内容.理解库仑定律的含义 及其公式表达,会用库仑定律的公式进行有关计算. 2.理解电场强度的定义,会用场强的三个公式进行 有关计算,会利用平行四边形定则计算电场力和电场 强度叠加. 3.知道电场线的特点,掌握几种常见电场的电场线 分布.

知识点
1、元电荷 3、试探

电荷 5、电荷守恒定律 7、电场强度 2、点电荷 4、库仑定律 6、电荷分配原则 8、电场线

1.元电荷:最小的电荷量称为元电荷,用 e表示,e=1.60×10-19C,所有带电体的 电荷量都是e的整数倍. 2.点电荷:形状和大小及电荷分布状况对 它们之间的作用力的影响可忽略的带电体 称为点电荷. 3.场源电荷:电场是电荷产生的,我们把 产生电场的电荷叫做场源电荷. 4.试探电荷(检验电荷):研究电场的基本 方法之一是放入一带电荷量很小的点电荷, 分析其受力情况和能量情况,这样的电荷 称为试探电荷或检验电荷.

5、库仑定律 (1).内容:真空中两个静止点电荷之间的 相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正 比,与它们的距离的二次方成反比,作用 力的方向在它们的连线上. (2).公式:F=Kq1q2/r2,式子中的k叫做 静电力常量,其数值为9.0×109N· 2/C2. m (3).适用条件:真空;点电荷. 注意:当r→0时,带电体不能看做点电荷, 库仑定律不再适用,不能认为F→∞。静电 力遵循牛顿第三定律和力的平行四边形定 则.

6.电荷守恒定律 (1)电荷守恒定律的另一种表述:一个与外界没 有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变. (2)意义:电荷守恒定律是自然界的普遍规律, 既适用于宏观系统,也适用于微观系统. (3)电荷量的实质:物体得到或失去电子便带上 了电荷,得到电子带负电,失去电子带正 电.讨论物体带何种电性,是指物体的净电荷 是正还是负,也就是说物体所具有的总电荷中 是正电荷多于负电荷,还是负电荷多于正电荷, 净电荷的多少叫做电荷量

7、电荷分配原则

两个外形完全相同的导体球相互接触后电荷量分配情况为: (1)若带电导体球与不带电导体球接触,则电荷量平分. (2)若两个带电导体球为同种电荷,则总电荷量平分. (3)若两个带电导体球为异种电荷,则先中和再平分. 例:绝缘细线上端固定,下端悬挂一个轻质小球a,a的表面 镀有铝膜,在a的附近有一绝缘金属小球b,开始时,a、b都 不带电,如图所示,现使a、b两小球分别带上不等量正负电 荷,则( B ) A.b将吸引a,吸引后不放开 B.b先吸引a,接触后又把a排斥开 C.a、b之间不发生相互作用 D.b立即把a排斥开 三种起点方式:摩擦起电、感应起电、接触带电

电场是电荷发生相互作用的媒介物质,它存在于电荷的周围
电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫做 电场力

8.电场强度: (1)定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的 电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称为场强. (2)定义式:E=F/q. (3)场强的单位符号:N/C. (4)意义:电场强度E是描述电场力性质的物理量. (5)电场强度是矢量,规定电场中某点的场强方向跟放 在该点的正电荷所受的静电力方向相同.显然,负电 荷在电场中某点所受的静电力方向与该点的场强方向 相反.多个点电荷在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,这种关系 叫电场强度的叠加,电场强度的叠加遵守平行四边形 定则. (6) 匀强电场:在电场的某一区域,如果场强的大小和 方向都相同,这个区域的电场叫做匀强电场.

(7).场强三个表达式的比较

【例】 如图所示,分别在A、B两点放置点电荷 Q1=+2×10-14 C和Q2=-2×10-14 C,在AB的垂直 平分线上有一点C,且AB=AC=BC=6×10-2 m,试 求:(1)C点的场强.
(2)如果有一个电子静止在C点,它所受的库仑力 的大小和方向如何?

思路点拨: Q 利用E=k 2 求出每个点电荷在C处的场强 r → 利用公式F=qE求出电子所受库仑力 → 依据矢量的合成法则求合场强

9、电场线 (1)电场线是画在电场中的一些有方向的曲线,曲线上 每点的切线方向表示该点的电场强度方向,曲线的疏 密表示电场的强弱. (2)电场线并不是实际存在的线,它只是为了形象地描 述电场而引入的一种假想的曲线. 电场线的特点 (1)在静电场中,电场线起始于正电荷(或无限远),终 止于无限远(或负电荷),不形成闭合曲线; (2)任意两条电场线不相交; (3)电场线越密的地方,场强越大;电场线越稀的地方, 场强越小.

常见电场的电场线分布 (1)孤立点电荷电场的电场线比较

(2)等量点电荷的电场线比较

(3)匀强电场的电场线
电场线图样 简要描述 互相平行的、等间距的、同向 的直线.

电场线的相关问题
(1)根据给出的电场线,分析推断电势和场强的变化情 况. (2)根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹,分析推 断带电粒子的性质、受力、能量变化等.

(3)根据给定电势的分布情况,求作电场线.

电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系 根据电场线的定义,一般情况下,带电粒子 在电场中的运动轨迹不会与电场线重合,只有 同时满足以下三个条件时,两者才会重合: (1)电场线为直线; (2)电荷初速度为零,或速度方向与电场线平行; (3)电荷仅受电场力或所受其他力的合力的方向 与电场线平行.

【例】 某静电场中的电场线方向不确定,分布 如图所示,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( ) CD
A.粒子必定带正电荷

B.该静电场一定是孤立正电荷产生的
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
总结:1、确定受力大小 2、确定加速度大小 3、确定合力方向 4、确定动能大小

题型归类
考点一:电场的叠加
【例1】 如图所示,一半径为R的绝缘球壳上均匀带有+Q 的电荷,另一电荷量为+q的电荷放在球心O上,由于对称 性,点电荷受力为零.现在球壳上挖去半径为r(r?R)的一个 小圆孔.则此时置于球心的点电荷所受的力的大小为 KQqr2/4R4 指向小孔 ____________(已知静电力常量为k),方向_________.

补偿法、对称法

【例】图甲中,MN为很
大的薄金属板(可理解为无限大),

金属板原来不带电.在金属板的
右侧,距金属板距离为d的位置 上放入一个带正电、电荷量为q的点电荷,由于静电感应产生了如图甲所示

的电场分布.P是点电荷右侧,与点电荷之间的距离也为d的一个点,几位同
学想求出P点的电场强度大小,但发现问题很难.这几位同学经过仔细研究, 从图乙所示的电场得到了一些启示,经过查阅资料他们知道:图甲所示的电 场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的.图乙中两异号点电荷电荷量的 大小均为q,它们之间的距离为2d,虚线是两点电荷连线的中垂线.由此他们 分别求出了P点的电场强度大小,一共有以下四个不同的答案(答案中k为静 电力常量),其中正确的是( A ) A.
8kq 9d
2

B.

kq d
2

C.

3kq 4d
2

D.

10kq 9d
2

考点二:电场线的理解及应用
【例2】 (综合题)(2010年山东模拟)如图所示,M、N为两 个等量同种正电荷Q,在其连线的中垂线上任意一点P自 由释放一个带负电的点电荷q,不计重力影响,关于点电 荷q的运动,下列说法正确的是( c ) A.从P→O的过程中,加速度越来越大,速度也越来越 大 B.从P→O的过程中,加速度越来越小,速度越来越大 C.点电荷q运动到O点时加速度为零,速度达到最大值 D.点电荷q越过O点后,速度越来越小,加速度越来越 大,直到速度为零

考点三:带电体在电场中的平衡问题 【例3】 如图所示,在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、 B,A带电荷量+Q,B带电荷量-9Q.现引入第三个点电荷C, 恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,问:C应 带什么性质的电荷?应放于何处?所带电荷量为多少?

解析:如图所示,根据平衡条件判断,C 应带负电,放在 A 的 左边且和 A、 在一条直线上. C 带电荷量为 q, A 点相距为 x, B 设 与 qQA QAQB 则以 A 为研究对象,由平衡条件:k 2 =k 2 ① x r qQA qQB 以 C 为研究对象,则 k 2 =k 2② x ?r+x? 1 9 解①②得 x= r=0.2 m,q=- Q 2 4 故 C 应带负电,放在 A、B 所在直线 A 的左边 0.2 m 处, 9 带电荷量为- Q.

考点四:电场中的非平衡问题 【例】已知两带电量均为+Q的小球相距为L要使它们 保持相对静止,需引入第三个带电小球,其带电量和 电性如何? 如图所示,绝缘水平面上静止着两个质量均为m、电 荷量均为+Q的物体A和B(A、B均可视为质点),它们 间的距离为r,与水平面间的动摩擦因数均为μ,求: (1)A受的摩擦力为多大? (2)如果将A的电荷量增至+4Q,两物体开始运动,当它 们的加速度第一次为零时,A、B各运动了多远距离?

考点五:力电综合类问题


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