鲁科版高中物理必修第三册第1章静电力与电场强度第4节点电荷的电场匀强电场课件(57页ppt）

(共57张PPT)
第1章　静电力与电场强度
第4节　点电荷的电场　匀强电场
核心素养：1.推导点电荷的电场强度公式. 2.知道电场强度的叠加原理，并能应用这 一原理进行简单的计算. 3.知道匀强电场及其电场线的特点.
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研习任务一　点电荷的电场
合作　讨论
（1）如图所示，在正点电荷的电场中，P点到Q的距离为r，则Q在P点的电场强 度是多大？方向如何？
（2）如果再有一正点电荷Q'＝Q，放在如图所示的位置，P点的电场强度多大？
教材　认知
1. 大小
向外　
向内　
2. 两个电场强度公式的比较
公式
项目
适用范围 一切电场 点电荷的电场
表达式意义 定义式 决定式
电荷量的含义 q表示试探电荷的电荷量 Q表示场源电荷的电荷量
物理量之间关系 E与F和q均无关，仅与它们的比 值相等
A. 电场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比
C. 电场中某点的场强方向与检验电荷在该点的受力方向相同
B
A. 2E C. 4E
D
解析：根据c点的电场强度等于零可知，A、C两点的点电荷在c点产生的电场的 合场强与B点的电荷在c点产生的电场的电场强度大小相等，方向相反，则A、C 两点的点电荷为同种电荷，在O点产生的电场的电场强度的大小相等，方向相 反，则B点的点电荷在O点的电场强度大小为E，方向指向B点，设Ba的距离为 r，则根据点电荷场强公
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研习任务二　场强叠加原理
合作　讨论
如图所示，一半径为R的绝缘圆环上，均匀地分布着电荷量为Q的电荷，在垂直 于圆环平面的对称轴上有一点P，它与环心O的距离OP＝L. 静电力常量为k.请你根据 所学的物理知识，写出关于P点的场强E的表达式.
矢量和　
总强
度　
[思考]　如图所示，真空中的A、B、C三点各存在一个点电荷，如何求O点的电 场强度？
　　提示：每个点电荷在该点所单独产生的电场强度的矢量和即为该点的电场强度.
2. 分析电场叠加问题的一般步骤
（1）确定分析计算的空间位置.
（2）分析该处有几个分电场，计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向.
（3）利用平行四边形定则求出矢量和.
研习　经典
D
　　　 　　　
图1　 图2　 图3
名师点评
电场强度叠加的技巧
（1）电场强度是矢量，在求多个点电荷在空间某点产生的电场强度时，应该根据平 行四边形定则求出其大小和方向.
（2）当两矢量满足大小相等、方向相反，作用在同一直线上时，两矢量合成叠加， 合矢量为零，这样的矢量称为“对称矢量”，在电场的叠加中，注意图形的对称性， 发现对称矢量可简化计算.
A
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研习任务三　匀强电场
相等　
相同　
相等　
[思考]　带有等量异种电荷的两金属板之间的电场分布如图所示，这个电场具有什么 特点？
　　提示：各处电场强度大小相等，方向相同.
核心　归纳
1. 匀强电场的特点
（1）匀强电场的电场线是疏密程度相同的平行线，相互之间距离相等，如图所示.
（2）在匀强电场中，同一带电体所受电场力处处相同，加速度不变.
2. 获得匀强电场的方法
两块相同、正对放置的平行金属板，若板间距离很小，当它们分别带有等量异种电荷 时，板间的电场（除边缘附近）可看成匀强电场，如图所示.
研习　经典
[典例3]　如图所示，一个质量为m＝0.03 kg，带电荷量为1.0×10－8 C的带电小球， 用绝缘细线悬挂在某水平方向的匀强电场中，图中实线为电场线.当小球静止时，测 得悬线与竖直方向成30°角（g＝9.8 m/s2）.
（1）判断小球的电性；
见解析
[解析]　（1）对小球受力分析如图所示，小球受重力、拉力和水 平向右的电场力，若电场强度方向水平向右，即电场力方向与电场 强度方向相同，小球带正电荷；若电场强度方向水平向左，即电场 力方向与电场强度方向相反，则小球带负电荷.
（2）该电场的场强大小为多少？
1.7×107 N/C
A. M带正电荷，N带负电荷
B. M、N所带电荷量大小一定相等
C. 静止时M受到的合力比N的大
D. 将M、N分开一些，释放后M、N仍保持静止
B
解析：由题意可知M、N所受对方的库仑力与各自在匀强电场中所受电场力平衡，因 此M带负电荷，N带正电荷，故A错误；根据前面分析可知，M、N所受匀强电场的电 场力大小相等，所以M、N所带电荷量大小一定相等，故B正确；静止时M、N受到的 合力均为零，故C错误；将M、N分开一些，M、N之间的库仑力大小变化，将不能与 在匀强电场中所受电场力平衡，所以释放后M、N将不能保持静止，故D错误.
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课后提素养
C. 在Q产生的电场中某点，电场强度的方向与放入该点的试探电荷的带电种类无关
D. 在Q产生的电场中某点，放置电荷量不同的试探电荷，因试探电荷所受电场力不 同，故该点的电场强度也会随之改变
C
解析：匀强电场的电场线是等间距的平行直线，故B、D正确.
BD
A. （0，0.1 m） B. （0，0.2 m）
C. （0，0.3 m） D. （0，0.4 m）
C
A. 方向向左 B. 方向向右
C
A. E1 B. E2 C. E3 D. E4
C
解析：A点正点电荷在P点产生的场强沿AP方向，B点负电荷在P点产生的场强沿PB方 向，如图：
根据矢量的合成，可知合场强可能是E3.故选C.
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课时作业
A. 以点电荷Q为中心，r为半径的球面上，各处的场强不同
B. 当r→0时，E→∞；当r→∞时，E→0
C. 在点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷Q
D. 在点电荷Q产生的电场中，某点的场强大小与Q成反比，与r2成正比
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CD
解析：根据电场线的特点：电场线从正电荷出发到负电荷或无穷远处终止，故A、B 错误，C、D正确.故选CD.
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A. Q带负电
B. b、c两点电场强度相同
C. a、b两点的电场强度大小之比为4∶1
D. a、b两点的电场强度大小之比为2∶1
C
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C. D点的电场强度大小不可能为零
D. A、C两点的电场强度相同
A
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5. 如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B＝30°，现在A、B两点 放置两点电荷qA、qB，测得C点电场强度的方向如图所示，与BA平行，则：
（1）qA、qB分别带什么性质的电荷（不写判断过程）；
qA带负电，qB带正电
解析：（1）放在A点和B点的点电荷在C处产生的场强方向在AC和BC的连线上，因C 点场强方向与BA方向平行，故放在A点的点电荷和放在B点的点电荷产生的场强方向 只能由C→A和由B→C，故qA带负电，qB带正电.
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（2）求A、B两点电荷的电荷量大小之比.
解析：（2）如图所示为场强叠加的示意图
1∶8
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[能力提升]
A. 电场强度为零的点只有一个
B. 电场强度为零的点有两个
C. x＞6 cm区域电场强度方向沿x轴负方向
D. x＜0区域电场强度方向沿x轴负方向
AD
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9. 如图所示，匀强电场场强的方向与水平方向成θ角，有一带电荷量为q，质量为m的 小球（可视为点电荷），用长为L的绝缘细线悬挂于O点，当静止时，细线恰被拉成 水平方向，重力加速度为g.求：
（1）小球的电性及匀强电场场强E的大小；
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（2）细线所受到的拉力大小.
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