9.6 专题 静电力的性质-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第三册)

6　静电力的性质 [学习目标] 1. 学会利用几种特殊方法求解电场强度 2. 会分析电场线与带电粒子运动轨迹相结合的问题 3. 掌握电场强度叠加的方法 4. 学会分析电场中的动力学问题. 知识点一、电场 1． 定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质； 2． 基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 知识点二、电场强度 1． 定义：放入电场中某点的电荷受到的静电力与它的电荷量之比． 2． 定义式：E＝；单位：N/C或V/m. 3． 矢量性：规定正电荷在电场中某点所受静电力的方向为该点电场强度的方向． 4． 三个计算公式的比较 公式 适用条件 说明 定义式 E＝ 任何电场 某点的场强为确定值，大小及方向与q无关 决定式 E＝k 真空中点电荷的电场 E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定 关系式 E＝ 匀强电场 d是沿电场方向的距离 知识点三、电场特点及电场线 1． 点电荷的电场：真空中距场源电荷Q为r处的场强大小为E＝k. 2． 电场线的特点 1　 电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷． 2　 电场线在电场中不相交． 3　 在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． 4　 电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向． 5　 沿电场线方向电势逐渐降低． 6　 电场线和等势面在相交处相互垂直． 3． 等量同种和异种点电荷周围电场强度的比较 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线的分布图 连线中点O处的场强 连线上O点场强最小，指向负电荷一方 为零 连线上的场强大小(从左到右) 沿连线先变小，再变大 沿连线先变小，再变大 沿连线的中垂线由O点向外的场强大小 O点最大，向外逐渐变小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点对称点的场强(如A与A′、B与B′、C与C′等) 等大同向 等大反向 知识点四、电场强度的叠加与求解方法 1． 电场强度的叠加(如图所示) 2． “等效法”“对称法”和“填补法” 1　 等效法：在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景． 例如：一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个等量异种点电荷形成的电场，如图甲、乙所示． 2　 对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化． 例如：如图所示，均匀带电的球壳在O点产生的场强，等效为弧BC产生的场强，弧BC产生的场强方向，又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向． 3　 填补法：将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍． 3． 选用技巧 1　 点电荷电场、匀强电场场强叠加一般应用合成法． 2　 均匀带电体与点电荷场强叠加一般应用对称法． 3　 计算均匀带电体某点产生的场强一般应用补偿法或微元法． 知识点一：电场强度的计算 【探究重点】 电场强度的三种计算方法 对称法 对称法实际上就是根据某些物理现象、物理规律、物理过程或几何图形的对称性进行解题的一种方法.在电场中，当电荷的分布具有对称性时，应用对称性解题可将复杂问题大大简化 微元法 当一个带电体的体积较大，已不能视为点电荷时，求这个带电体产生的电场在某处的电场强度时，可用微元法的思想把带电体分成很多小块，每块都可以看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算 补偿法 有时由题给条件建立的模型不是一个完整的模型，这时需要给原来的问题补充一些条件，组成一个完整的新模型.这样，求解原模型的问题就变为求解新模型与补充条件的差值问题.如采用补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而将问题化难为易 【例题精讲】 1. （2022·山东高考）半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于延长线上距O点为的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变，q为（　　） A．正电荷， B．正电荷， C．负电荷， D．负电荷， 【巩固训练】 2. (2021·河南鹤壁高中段考)如图6所示，在一半径为R的圆周上均匀分布有N个绝缘带电小球(可视为质点)无间隙排列，其中A点的小球带电荷量为＋4q，其余小球带电荷量为＋q，此时圆心O点的电场强度大小为E，现仅撤去A点的小球，则O点的电场强度为(　　) 图6 A.大小为E，方向沿AO连线斜向下 B.大小为，方向沿AO连线斜向下 C.大小为，方向沿AO连线斜向上 D.大小为，方向沿AO连线斜向上 知识点二：电场线与带电粒子的运动轨迹 【探究重点】 1． 带电粒子做曲