新教材高中物理必修3 第9章静电场及其应用第3节电场电场强度课件(共33张PPT)

(共33张PPT)
电场 电场强度
引入:
静电魔力棒
视频1
问题：
两个电荷没有接触，为何它们之间会产生力呢？
A
B
观点1：超距作用
万有引力
既不需要媒介，也不需经历时间，而是超越空间与时间直接发生的作用力
A
B
观点2：“场”
法拉第
“场”：带电体、磁体等周围空间存在着一种电或磁产生的物质，它无所不在，起到传递电、磁力的媒介作用
电荷周围存在一种特殊的物质——电场
牛顿的困惑：没有其他东西做媒介，一个物体可以超越距离通过真空对另一个物体作用……在我看来，这种思想荒唐之极。
麦克斯韦与赫兹（电磁波）
麦克斯韦
法拉第
赫兹
发展法拉第电场的思想，建立电磁场理论，并预言电磁波的存在
实验验证
电磁波的存在
他们就像伽利略和牛顿一样，相辅相成——爱因斯坦
近代物理学证实（两种物质存在形态）
物质存在形态
实物：由分子、原子构成，如水、铁块等
场：如电场、磁场、引力场等，是客观存在的另一种物质形态
视频2
对电场的初步认识
问题：
电场
B电荷
A电荷
电场：电荷周围存在的一种看不见摸不着的特殊物质
电荷之间的作用力是如何产生的？（场的观点）
对电场的初步认识
问题：
如何检验空间存在看不见摸不着的电场？
电场的“力的性质”：对放入其中的其它电荷要产生电场力的作用
场源电荷：产生电场的电荷
+Q
由静止电荷所激发的电场——静电场（本章）
探究电场的“力的性质”
+Q
q
试探电荷
——理想化模型
电量充分小
不至于影响原来要研究的电场
体积充分小
以便于研究电场中各点的情况
试探电荷
场源电荷
问题：
探究电场的“力的性质”
定性实验：同一个试探电荷在电场中不同的位置
比较场源电荷所产生的电场中不同位置电场的强弱？
结论：同一试探电荷受到的电场力大（小）说明该位置电场强（弱）
视频3
探究电场的“力的性质”
定性实验：不同的试探电荷在电场中不同的位置
问题：不同的试探电荷在电场中的不同位置，还能用电场力的大小直接比较电场的强弱吗？
例如：试探电荷q1在A位置受到的电场力为F1，试探电荷q2在B位置受到的电场力为F2，怎样比较A、B两个位置的电场强弱？
视频4
问题：
探究电场的“力的性质”
刘翔与你谁更快？
110米跨栏12.88秒
110米跨栏25.67秒
问题：
—
米秒
探究电场的“力的性质”
刘翔与博尔特谁更快？
110米跨栏12.88秒
200米跑步19.78秒
探究电场的“力的性质”
结论：同一电荷受到的电场力越大（小），说明该位置电场越强（越弱）
例如：试探电荷q1在A位置受到的电场力为F1，试探电荷q2在B位置受到的电场力为F2，怎样比较A、B两个位置的电场强弱？
比值F/q统一比较的标准——试探电荷量相同
比值越大，说明单位电荷量（或相同电荷量）受到的电场力越大，电场越强
比值F/q可用于比较电场的强弱
F/mg=tanθ
F=mg tanθ
m
θ
F
mg
T
d
h
L
同一位置：
带电小球两次测量位置保持在同一位置，都在记号M的正上方
M
不同的试探电荷：
第一次小球带电量为q，第二次用同样的小球接触，根据电荷均分，使其带电量为q/2
定量实验：电场中同一位置放不同试探电荷
实验关键之一：同一位置
11.6cm
11.8cm
2.1cm
11.5cm
11.6cm
1.0 cm
带电量为q
带电量为q/2
d
h
L
M
mg
F
T
实验过程
F方向水平
d
h
L
M
mg
F
T
实验过程
11.6cm
11.8cm
2.1cm
11.6cm
1.0 cm
11.5cm
=1.041
d
h
L
M
mg
F
T
实验过程
实验误差允许的范围内
F/q=F/q
1 1 2 2
F/q与所处电场中的位置有关，反映电场本身的属性，与该位置的电场力F和试探电荷q无关。
（1）电场中同一位置的比值F/q相同
（2）同一个试探电荷在电场中不同的位置，F不同，比值F/q不同；若该处电场越强，F越大，比值F/q越大
问题：
+q
F
在一个一般的（非点电荷产生的）静电场中的某一位置，如果放入一个电荷量为q的试探电荷，它受到的电场力是F，那么放入一个电荷量为2q的试探电荷，它受到的电场力是多大？
探究电场的“力的性质”
等效替代
+2q
+q
+q
F
F
2F
+2q
（特殊）
（一般）
+q
F
+2q
2F
+3q
3F
探究电场的“力的性质”
探究电场的“力的性质”
建构 “电场强度”概念
电场强度
定义为
（1）单位：
（2）意义：
（3）方法：
（4）特点：
（5）特例：点电荷的电场强度
E
N/C
表示电场的强弱——电场的“力的性质”
比值定义法
与F、q无关，决定于电场本身的属性
F
q
探究电场的“力的性质”
+q
A
+Q
r
定义式
适用于任何电场
真空中点电荷
真空中点电荷
决定式
F
q
E=
F=kQq/r2
E=kQ/r2
建构 “电场强度”概念
电场强度
定义为
E
F
q
(6)方向：物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力方向相同，与负电荷在该点所受的电场力方向相反
+Q
+q
F
+q
F
+q
F
F
+q
+Q
-q
F
-q
F
-Q
+q
F
+q
F
+q
F
F
+q
+Q1
—Q2
P
E1
E2
Ep
电场强度的叠加
问题：
如果有两个（或多个）场源，电场中某点的电场强度怎么处理？
“电场强度”检测仪
南京供电公司研制出变电站 工频电场强度检测仪，在国内属于首创
例：关于电场和电场强度，以下说法正确的是（ ）
A.在电场某点如果没有试探电荷，则电场强度为零，电场力也为零
B.由E=F/q得到电场强度E跟F成正比，跟q成反比
C.一试探电荷分别放在电场中的A、B两点，电荷受到的电场力大则该处场强大
D.一试探电荷在以一个点电荷为球心，半径为r的球面上各点所受电场力相同
C
牛刀小试