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1、电荷和电荷守恒定律 电场 电场力的性质 场强 E=F/q 矢量电场线 匀 强 电 场E=U/d真 空 中 点 电 荷 的 电 场 电场能的性质 电势: =/q标量等势面 电势差: UAB=UAUB=/q =wAB /q 电场力 F=Eq(任何电场) F=Kq1q2/r 2(真空中点电荷 ) 电势能: =QAB=qUAB 电场力的功W=qUAB=AB 做功与路径 带电粒子在电场中运动 平衡直线加速偏转 电场中的导体静电感应静电平衡 电容器电容: C=Q/U 电场 知识网络: 单元切块: 按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:电场的力的性质;电场的能的性质; 带电粒子在电场中的运动。其中重点
2、是对电场基本性质的理解、熟练运用电场的基本概念和 基本规律分析解决实际问题。难点是带电粒子在电场中的运动。 电场的力的性质 教学目标: 1两种电荷,电荷守恒,真空中的库仑定律,电荷量。 2电场,电场强度,电场线,点电荷的场强,匀强电场,电场强度的迭加。 教学重点: 库仑定律,电场强度 教学难点: 对电场强度的理解 教学方法: 讲练结合,计算机辅助教学 教学过程: 一、库仑定律 真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离 的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。即: 2 21 r qkq F其中 k 为静电力常量,k=9 010 9 N m2/c2 1成立条
3、件 真空中(空气中也近似成立),点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响 可以忽略不计。 (这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球 相距多近, r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用 球心距代替r) 。 2同一条直线上的三个点电荷的计算问题 【例 1】 在真空中同一条直线上的A、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷。 将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在 电场力作用下保持静止?若要求这三个点电荷都只在 +4Q-Q 电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?电荷量是多大? 【例 2】
4、已知如图,带电小球A、B 的电荷分别为QA、QB,OA=OB ,都用长L 的丝线悬 挂在 O 点。静止时A、B 相距为 d。为使平衡时AB 间距离减为d/2,可采用以下哪些方法 A将小球 A、B 的质量都增加到原来的2 倍 B 将小球 B 的质量增加到原来的8 倍 C将小球A、B 的电荷量都减小到原来的一半 D 将小球A、B 的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B 的质量增加到原来的2 倍 3与力学综合的问题。 【例 3】 已知如图, 光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球A、B,带电量分别为-2Q 与-Q。现在使它们以相同的初动能E0(对应的动量大小为p0)开始相向运动且刚好能发生 接触。
5、接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为E1和 E2,动量大小分别为 p1和 p2。有下列说法: E1=E2 E0,p1=p2 p0 E1=E2= E0,p1=p2= p0 接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是 ABC D 【例 4】 已知如图,在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m 的相同小球,彼此 间的距离都是l,A、B 电荷量都是 +q。给 C 一个外力F,使三个小球保持相对静止 共同加速运动。求:C 球的带电性和电荷量;外力F 的大小。 二、电场的力的性质 电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用,电荷放入电
6、场后就具有电势能。 1电场强度 电场强度 E 是描述电场的力的性质的物理量。 (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,简称场强。 q F E 这是电场强度的定义式,适用于任何电场。 mBg d B -Q -2Q FAB FB FC 匀强电场 等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场 点电荷与带电平板 + 孤立点电荷周围的电场 其中的q 为试探电荷(以前称为检验电荷),是电荷量很小的点电荷(可正 可负)。 电场强度是矢量,规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。 (2)点电荷周围的场强公式是: 2 r kQ E ,其中 Q 是产生该电场的
7、电荷,叫场电荷。 (3)匀强电场的场强公式是: d U E ,其中 d 是沿电场线方向上的距离。 【例 5】 图中边长为a 的正三角形ABC 的三点顶点分别固定三个点电荷+q、 +q、 -q,求该三角形中心O 点处的场强大小和方向。 【例 6】 如图,在x 轴上的 x = -1 和 x =1 两点分别固定电荷 量为 - 4Q 和+9Q 的点电荷。求:x 轴上合场强为零的点的坐标。 并求在 x = -3 点处的合场强方向。 2电场线 要牢记以下6 种常见的电场的电场线 注意电场线的特点和电场线与等势面间的关系: 电场线的方向为该点的场强方向,电场线的疏密表示场强的大小。 电场线互不相交。 【例 7】 如图所示,在等量异种点电荷的电场中,将一个正的试探电荷由A 点沿直线移 到 O 点,再沿直线由O 点移到 c 点。在该过程中, 检验电荷所受的电场力大小和方向如 何改变?其电势能又如何改变? 三、针对练习 1电场强度E 的定义式为E=F/q,根据此式,下列说法中正确的是 EB EA EC -5 -3 -1 1 -4Q+9Q + a O c
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