成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-1 静电场静电场第一章第一章3电电 场场 强强 度度第一章第一章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7学习目标定位学习目标定位知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质。是客观存在的一种特殊物质。理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。强度的方向是怎样规定的。知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算。算。能识别常见电场的电场线特征，理解匀强电场的定义能识别常见电场的电场线特征，理解匀强电场的定义及电场线分布特征及电场线分布特征课堂情景切入课堂情景切入弹弹力力和和摩摩擦擦力力都都是是在在两两个个物物体体互互相相接接触触的的情情况况下下产产生生的的。而而两两个个带带电电体体没没有有接接触触，就就可可以以发发生生静静电电力力的的作作用用。那那么么，电电荷之间的相互作用是通过什么发生的？荷之间的相互作用是通过什么发生的？知识自主梳理知识自主梳理电场电场1概念概念电电荷荷周周围围存存在在的的一一种种特特殊殊物物质质。带带电电体体间间的的相相互互作作用用是是通通过周围的过周围的_发生的。发生的。2静电场静电场是是_的电荷产生的电场。的电荷产生的电场。3基本性质基本性质对放入其中的电荷有对放入其中的电荷有_的作用。的作用。电场电场静止静止力力电场强度电场强度1试探电荷试探电荷(检验电荷检验电荷)用用来来检检测测电电场场_及及其其强强弱弱分分布布情情况况的的电电荷荷，是是研研究电场的工具。究电场的工具。2场源电荷场源电荷激发或产生我们正在研究的电场的电荷，是电场的来源。激发或产生我们正在研究的电场的电荷，是电场的来源。是否存在是否存在3电场强度电场强度(1)定定义义：放放入入电电场场中中某某一一点点的的电电荷荷受受到到的的_跟跟它它的的_的比值叫做该点的电场强度。的比值叫做该点的电场强度。(3)单位：单位：_，符号，符号_。(4)方向：规定为方向：规定为_在该点受的电场力的方向。在该点受的电场力的方向。(5)物物理理意意义义：电电场场强强度度是是反反映映_的的物物理量，其大小表示电场的强弱。理量，其大小表示电场的强弱。电场力电场力电荷量电荷量牛牛/库库N/C正电荷正电荷电场本身的力的性质电场本身的力的性质1公式公式E_，Q为为真真空空中中点点电电荷荷的的带带电电量量，r为为该该点点到到点电荷点电荷Q的距离。的距离。2方向方向若若Q为为_，场场强强方方向向沿沿Q和和该该点点的的连连线线指指向向该该点点；若若Q为为_，场强方向沿，场强方向沿Q和该点的连线指向和该点的连线指向Q。3适用条件适用条件_。点电荷的场强点电荷的场强正电荷正电荷负电荷负电荷真空中点电荷真空中点电荷电场强度的叠加电场强度的叠加1场强的叠加场强的叠加如如果果场场源源电电荷荷不不只只是是一一个个点点电电荷荷，则则电电场场中中某某点点的的电电场场强强度度为为各各个个点点电电荷荷单单独独在在该该点点产产生生的的电电场场强强度度的的_。这这种关系叫做电场强度的叠加。种关系叫做电场强度的叠加。2运算法则运算法则电电场场强强度度是是矢矢量量，场场强强的的叠叠加加本本质质是是矢矢量量叠叠加加，所所以以应应该该用用_定则。定则。矢量和矢量和平行四边形平行四边形3应用范围应用范围电电场场的的叠叠加加原原理理对对_都都适适用用，注注意意只只有有同同时时共共同同形成电场时才能叠加。形成电场时才能叠加。任何电场任何电场1电场线电场线为为了了形形象象描描述述电电场场而而_的的一一条条条条有有_的的曲曲线线。曲曲线线上上每每点点的的_的的方方向向表表示示该该点点的的电电场场强强度度的的方向。方向。电场线匀强电场电场线匀强电场假想假想方向方向切线切线2电场线的特点电场线的特点(1)电电 场场 线线 从从 _或或 _出出 发发 ， 终终 止止 于于_或或_。(2)电场线在电场中不相交。电场线在电场中不相交。(3)电电场场强强度度较较大大的的地地方方，电电场场线线_；电电场场强强度度较较小的地方，电场线小的地方，电场线_。(4)电电场场线线上上任任一一点点顺顺着着电电场场线线的的_方方向向，就就表表示示该点电场强度的方向。该点电场强度的方向。(5)电电场场线线不不是是实实际际存存在在的的曲曲线线，是是为为了了形形象象描描述述电电场场而而假假想的。想的。正电荷正电荷无限远无限远负电荷负电荷无限远无限远较密较密较疏较疏切线切线3匀强电场匀强电场(1)定定义义：各各点点电电场场强强度度的的大大小小_、方方向向_的电场。的电场。(2)匀强电场的电场线：匀强电场的电场线：_的平行直线。的平行直线。相等相等相同相同间隔相等间隔相等重点难点突破重点难点突破一、对电场及电场强度的理解一、对电场及电场强度的理解1对电场的理解对电场的理解(1)场场与与分分子子、原原子子组组成成的的实实物物一一样样具具有有能能量量和和速速度度，它它是是物质存在的一种特殊形式。物质存在的一种特殊形式。(2)场与实物是物质存在的两种不同形式。场与实物是物质存在的两种不同形式。(3)电电荷荷的的周周围围一一定定存存在在电电场场，静静止止电电荷荷的的周周围围存存在在着着静静电电场。场。(4)电荷间的相互作用是通过电场发生的。电荷间的相互作用是通过电场发生的。2对电场强度的理解对电场强度的理解(1)电场强度反映了电场的力的性质。电场强度反映了电场的力的性质。(2)唯唯一一性性：电电场场中中某某点点的的电电场场强强度度E是是唯唯一一的的，是是由由电电场场本本身身的的特特性性(形形成成电电场场的的电电荷荷及及空空间间位位置置)决决定定的的，与与是是否否放放入入试试探探电电荷荷、放放入入电电荷荷的的电电性性、电电荷荷量量的的多多少少均均无无关关。电电场场中中不不同的地方，电场强度一般是不同的。同的地方，电场强度一般是不同的。(3)矢矢量量性性：电电场场强强度度描描述述了了电电场场的的强强弱弱，是是矢矢量量，其其方方向向与与在在该该点点的的正正电电荷荷所所受受电电场场力力的的方方向向相相同同，与与在在该该点点的的负负电电荷荷所受电场力的方向相反。所受电场力的方向相反。特特别别提提醒醒(1)试试探探电电荷荷是是一一种种理理想想化化模模型型，它它是是电电荷荷量量和和尺寸都充分小的点电荷，点电荷不一定能做试探电荷。尺寸都充分小的点电荷，点电荷不一定能做试探电荷。(2)和和已已经经学学过过的的其其他他矢矢量量一一样样，比比较较电电场场强强度度是是否否相相同同时时，一定要考虑大小、方向两个要素。一定要考虑大小、方向两个要素。二、电场强度的两个公式的比较二、电场强度的两个公式的比较公式公式比较内容比较内容EF/qEkQ/r2本质区别本质区别定义式定义式决定式决定式意义及用途意义及用途给出了一种量度电场给出了一种量度电场强弱的方法强弱的方法指明了点电荷场强大指明了点电荷场强大小的决定因素小的决定因素适用范围适用范围一切电场一切电场真空中点电荷的电场真空中点电荷的电场Q或或q意义意义q表示引入电场的检验表示引入电场的检验(或试探或试探)电荷的电荷量电荷的电荷量Q表示产生电场的点表示产生电场的点电荷的电荷量电荷的电荷量关系理解关系理解E用用F与与q的比值来表的比值来表示，但示，但E的大小与的大小与F、q大小无关大小无关E不仅用不仅用Q、r来表示，来表示，且且EQ，E答案：答案：A三、对电场线的理解三、对电场线的理解1电场线的应用电场线的应用(1)按按照照电电场场线线画画法法的的规规定定，场场强强大大处处电电场场线线密密，场场强强小小处处电场线疏，根据电场线的疏密可以比较场强的大小。电场线疏，根据电场线的疏密可以比较场强的大小。(2)根根据据电电场场线线的的定定义义，电电场场线线每每点点的的切切线线方方向向就就是是该该点点电电场强度的方向。场强度的方向。3电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较两线两线内容内容电场线电场线运动轨迹运动轨迹客观性客观性电场中并不存在，是为研电场中并不存在，是为研究电场方便而人为引入的究电场方便而人为引入的粒子在电场中的运动粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的轨迹是客观存在的切线切线意义意义曲线上各点的切线方向即曲线上各点的切线方向即为该点的电场强度方向，为该点的电场强度方向，同时也是正电荷在该点的同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该受力方向，即正电荷在该点产生加速度的方向点产生加速度的方向轨迹上每一点的切线轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点方向即为粒子在该点的速度方向，但加速的速度方向，但加速度的方向与速度的方度的方向与速度的方向不一定相同向不一定相同特别提醒特别提醒带电粒子运动轨迹与电场线重合必备的条件：带电粒子运动轨迹与电场线重合必备的条件：(1)电场线是直线；电场线是直线；(2)带带电电粒粒子子只只受受电电场场力力作作用用，或或受受其其他他力力，但但方方向向沿沿电电场场线所在的直线；线所在的直线；(3)带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。答案：答案：A解解析析：根根据据力力和和运运动动的的关关系系知知，当当粒粒子子运运动动至至电电场场中中某某一一点点时时，运运动动速速度度与与受受力力如如图图所所示示，又又据据曲曲线线运运动动知知识识知知粒粒子子运运动动轨轨迹迹夹夹在在合合外外力力与与速速度度之之间，可判定粉尘颗粒的运动轨迹如间，可判定粉尘颗粒的运动轨迹如A选项中图所示。选项中图所示。考点题型设计考点题型设计关关于于电电场场，下下列列叙叙述述正正确确的的是是( )对电场强度的理解对电场强度的理解解解析析：A：场场强强是是矢矢量量，不不仅仅有有大大小小，而而且且有有方方向向，以以点点电电荷荷Q为为圆圆心心，半半径径为为r的的球球面面上上，场场强强的的大大小小EkQ/r2，但但方方向不同，故向不同，故A错误。错误。B：在在正正电电荷荷和和负负电电荷荷周周围围确确定定场场强强的的方方法法相相同同，用用试试探探电电荷荷q放放到到被被考考察察点点，q所所受受的的电电场场力力为为F，那那么么EF/q。由由此此可可见见，何何处处场场强强大大，何何处处场场强强小小，与与电电荷荷的的正正负负并并没没有有什什么么关关系，故系，故B也错误。也错误。C：电电场场强强度度E是是电电场场的的性性质质，试试探探电电荷荷是是用用来来体体现现这这一一性性质质的的“工工具具”，就就像像用用温温度度计计测测量量水水的的温温度度一一样样，温温度度计计插插入入水水中中，水水的的温温度度就就由由温温度度计计显显示示出出来来，取取走走温温度度计计，水水的的温温度度仍然如此，不会消失。故仍然如此，不会消失。故C正确。正确。D：EF/q一一式式中中，E的的大大小小并并不不是是由由F、q来来决决定定的的。在在电电场场中中某某一一点点放放入入一一试试探探电电荷荷q，那那么么q越越大大，F越越大大，而而F/q这这一比值却不变。故一比值却不变。故D错误。错误。答案：答案：C点点评评：通通过过本本例例的的分分析析，可可使使学学生生全全面面地地理理解解场场强强的的定定义义。场强是由电场本身决定的，与试探电荷场强是由电场本身决定的，与试探电荷q无关。无关。(昌昌乐乐二二中中20142015学学年年高高二二上上学学期期检检测测)如如图图所所示示是是电电场场中中某某点点的的电电场场强强度度E与与放放在在该该点点处处的的检检验验电电荷荷q及及所所受受电电场场力力F之间的函数关系图象，其中正确的是之间的函数关系图象，其中正确的是()答案：答案：AD解解析析：电电场场强强度度E应应由由场场源源电电荷荷和和该该点点的的空空间间位位置置决决定定，与与试试探探电电荷荷q无无关关，故故选选项项A正正确确；当当电电场场强强度度确确定定时时，电电场场力力FqEq，故选项，故选项D亦正确。亦正确。对电场线的理解及应用对电场线的理解及应用解解析析：由由速速度度时时间间图图象象可可知知，电电荷荷的的速速度度越越来来越越大大，且且加加速速度度也也是是越越来来越越大大，故故电电荷荷在在运运动动过过程程中中，应应受受到到逐逐渐渐增增大大的的静静电电力力作作用用，所所以以电电场场线线的的方方向向应应由由B指指向向A。由由于于加加速速度度越越来来越越大大，所所以以电电场场力力越越来来越越大大，即即B点点的的电电场场强强度度应应大大于于A点点的的电电场场强强度度，即即B点点处处电电场场线线应应比比A点点处处密密集集。所所以以正正确确答答案案为为C。答案：答案：C点点评评：如如果果对对vt图图象象的的斜斜率率即即加加速速度度值值理理解解不不够够，就就不不能得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果。能得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果。(内内蒙蒙古古赤赤峰峰市市乌乌丹丹一一中中20142015学学年年高高二二上上学学期期检检测测)如图是点电荷电场中的一条电场线，下面说法正确的是如图是点电荷电场中的一条电场线，下面说法正确的是()AA点场强一定大于点场强一定大于B点场强点场强B在在B点静止释放一个电子，将一定向点静止释放一个电子，将一定向A点运动点运动C这点电荷一定带正电这点电荷一定带正电D某某一一正正电电荷荷运运动动中中通通过过A点点时时，其其运运动动方方向向一一定定沿沿AB方向方向答案：答案：B解解析析：电电场场线线密密的的地地方方电电场场强强度度大大，电电场场线线疏疏的的地地方方电电场场强强度度小小，由由于于只只有有一一条条电电场场线线，不不能能判判断断电电场场线线的的疏疏密密情情况况，所所以以不不能能判判断断场场强强的的大大小小，所所以以A错错误误；由由图图可可以以知知道道电电场场的的方方向向向向右右，所所以以当当由由静静止止释释放放一一个个电电子子时时，电电子子的的受受力力的的方方向向向向左左，所所以以电电子子将将一一定定向向A点点运运动动，所所以以B正正确确；只只有有一一条条电电场场线线不不能能判判断断是是不不是是正正电电荷荷产产生生的的，所所以以C错错误误；正正电电荷荷运运动动中中通通过过A点点，此此时时受受到到的的电电场场力力的的方方向向一一定定是是沿沿AB方方向向的的，但但是是电电荷荷的的运运动动的的方方向向不不一一定定沿沿着着AB方方向向，运运动动电电荷荷可可能能做做曲曲线线运运动，所以动，所以D错误。错误。如如图图所所示示，真真空空中中，带带电电荷荷量量分分别为别为Q和和Q的点电荷的点电荷A、B相距相距r，则：，则：(1)两点电荷连线的中点两点电荷连线的中点O的场强为多大？的场强为多大？(2)在在两两点点电电荷荷连连线线的的中中垂垂线线上上，距距A、B两两点点都都为为r的的O点点的场强如何？的场强如何？电场强度的叠加电场强度的叠加点点评评：电电场场强强度度是是矢矢量量，如如果果空空间间中中同同时时存存在在几几个个场场源源，则则空空间间中中某某点点的的电电场场强强度度就就是是这这几几个个场场源源单单独独存存在在时时产产生生的的电电场场强强度度的的矢矢量量和和，场场强强的的合合成成也也像像力力、速速度度等等矢矢量量一一样样，用用平平行行四四边边形形定定则则，而而当当几几个个矢矢量量均均在在同同一一直直线线上上时时，可可简简化化为为代代数加减法。数加减法。答案：答案：B竖竖直直放放置置的的两两块块足足够够长长的的平平行行金金属属板板间间有有匀匀强强电电场场。其其电电场场强强度度为为E，在在该该匀匀强强电电场场中中，用用丝丝线线悬悬挂挂质质量量为为m的的带带电电小小球球，丝丝线线跟跟竖竖直直方方向向成成角角时时小小球球恰恰好好平衡，如图所示，请问：平衡，如图所示，请问：(1)小球带电荷量是多少？小球带电荷量是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？电场与力学知识的综合应用电场与力学知识的综合应用点点评评：解解答答本本题题的的方方法法和和解解力力学学题题的的方方法法完完全全一一样样，只只不不过多了个电场力。过多了个电场力。电电荷荷量量为为q1104C的的带带正正电电小小物物块块置置于于绝绝缘缘水水平平面面上上，所所在在空空间间存存在在沿沿水水平平方方向向且且方方向向始始终终不不变变的的电电场场，电电场场强强度度E的的大大小小与与时时间间t的的关关系系和和物物块块速速度度v与与时时间间t的的关关系系如如图图所所示示。若若重力加速度重力加速度g取取10m/s2，求：，求：(1)物块的质量物块的质量m；(2)物块与水平面之间的动摩擦因数物块与水平面之间的动摩擦因数。答案：答案：(1)1kg(2)0.2易错案例剖析易错案例剖析易错点：易错点：对场强的叠加认识不透导致错误对场强的叠加认识不透导致错误案案例例：如如图图甲甲中中，MN为为很很大大的的薄薄金金属属板板(可可理理解解为为无无限限大大)，金金属属板板原原来来不不带带电电。在在金金属属板板的的右右侧侧，距距金金属属板板距距离离为为d的的位位置置上上放放入入一一个个带带正正电电荷荷、电电荷荷量量为为q的的点点电电荷荷，由由于于静静电电感感应应产产生生了了如如图图甲甲所所示示的的电电场场分分布布。P是是点点电电荷荷右右侧侧与与点点电电荷荷之之间间的的距距离离也也为为d的的一一个个点点，几几位位同同学学想想求求出出P点点的的电电场场强强度度大大小小，但但发发现现很很难难。几几位位同同学学经经过过仔仔细细研研究究，从从图图乙乙所所示示的的电电场场得得到到了了一一些些启启示示，经经过过查查阅阅资资料料他他们们知知道道：图图甲甲所所示示的的电电场场分分布布与与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的。图乙中虚线右侧的电场分布是一样的。 图图乙乙中中两两异异号号点点电电荷荷电电荷荷量量的的大大小小均均为为q，它它们们之之间间的的距距离离为为2d，虚虚线线是是两两点点电电荷荷连连线线的的中中垂垂线线。由由此此他他们们分分别别求求出出了了P点点的的电电场场强强度度大大小小，一一共共有有以以下下四四个个不不同同的的答答案案(答答案案中中k为为静电力常量静电力常量)，其中正确的是，其中正确的是()易错分析：易错分析：对易错选项及错误原因具体分析如下：对易错选项及错误原因具体分析如下：易错易错选项选项错误原因错误原因B项项仅仅记住并只会求解点电荷仅仅记住并只会求解点电荷q产生的电场，产生的电场，错误认为错误认为P点的电场只是点电荷点的电场只是点电荷q产生的，而产生的，而忽视了金属板上感应电荷也产生电场。忽视了金属板上感应电荷也产生电场。C项项错误的认为金属板上感应出的负电荷集中在金错误的认为金属板上感应出的负电荷集中在金属板中央一点上，感应电荷的等效位置没有从属板中央一点上，感应电荷的等效位置没有从乙图得到启发。乙图得到启发。正确答案：正确答案：A课堂知识构建课堂知识构建