第1章 第4节 点电荷的电场 匀强电场 第5节 静电的利用与防护-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第4节　点电荷的电场　匀强电场 第5节　静电的利用与防护 【核心素养目标】 物理观念 知道点电荷电场强度公式，知道匀强电场及其电场线的特点；了解静电的利用与防护。 科学思维 会推导点电荷场强的计算式并能进行相关的计算；知道场强叠加原理，会应用该原理进行简单的计算。 科学态度与责任 进一步体会电场的客观性与电场线的模拟性，激发学习物理的求知欲。通过静电现象的利用和防护，增强安全利用静电的意识。 一、点电荷的电场 1．大小：点电荷Q产生的电场中某点电场强度的大小，与点电荷的电荷量成正比，与该点到点电荷距离的平方成反比。 2．公式及符号意义 3．方向 (1)正点电荷：某点P的场强方向沿着二者连线背离正电荷，如图甲所示。 (2)负点电荷：某点P的场强方向沿着二者连线指向负电荷，如图乙所示。 二、场强叠加原理 1．如果有多个电荷同时存在，电场中任一点的电场强度等于这些点电荷各自在该点产生电场强度的矢量和，这个结论称为场强叠加原理。 2．若已知电荷分布，就可以求出电场中某点经矢量叠加后的电场强度。 三、匀强电场 1．定义：电场强度大小和方向处处相同的电场。 学生用书第20页 2．电场线：间距相等的平行直线。 四、静电的利用与防护 1．静电的利用 (1)静电除尘能有效处理烟雾，与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少，效率高。 (2)静电喷涂是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。 (3)激光打印也是通过静电来实现打印的。 (4)静电还有很多应用，空气净化器，用静电处理种子提高发芽率，利用静电处理水，既能杀菌还能减少水垢，等等。 2．静电的防护 (1)防止静电危害的方法之一是尽快把静电导入地下。 (2)雷击：带电云层接近地面时，地面上的物体由于静电感应而带异号电荷，这些感应电荷分布在高大建筑物、大树等突出的物体上，物体和云层间形成很强的电场，使空气电离，云层与地面间形成强烈的火花放电。 1．判断正误 (1)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，场强反向。(　　) (2)根据E＝k，点电荷的电场强度与场源电荷Q成正比，与距离r的平方成反比。 (　　) (3)匀强电场中任意两点的电场强度大小一定相等，方向不一定相同。(　　) (4)场强的叠加满足平行四边形定则。(　　) (5)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。(　　) (6)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。(　　) 答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√ 2．链接实景 如图所示，在正点电荷Q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？ 提示：　试探电荷q在P点受到的静电力为F＝k，所以Q在P点产生的电场的电场强度为E＝＝k，方向沿QP的连线由Q指向P。 知识点一　点电荷的电场 　根据点电荷的电场强度E＝，试判定以正的点电荷为球心，以r为半径的球面上，各点的电场强度有什么特点？ 提示：　各点电场强度大小相等，但方向都不相同。 1．推导：点电荷的电场如图所示，场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们的库仑力F＝k＝qk，所以电荷q处的电场强度E＝＝k。 学生用书第21页 2．E＝与E＝k的比较 公式 E＝ E＝k 本质区别 定义式 决定式 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q或q的意义 q表示引入电场的(试探检验)电荷的电荷量 Q表示产生电场的点电荷(场源电荷)的电荷量 关系 E用F与q的比值来表示，但E的大小与F、q的大小无关 E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝ 在真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9 C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30 cm，M点放一个试探电荷q＝－1.0×10－10 C，如图所示．求： (1)q在M点受到的作用力； (2)M点的电场强度； (3)拿走q后M点的电场强度； (4)M、N两点的电场强度哪点大？ 解析：　(1)电荷q在电场中M点所受到的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律得FM＝k＝9.0×109× N＝1.0×10－8 N 因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q。 (2)解法一：M点的电场强度EM＝＝ N/C＝100 N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向与正电荷所受静电力的方向相同。 解法二：将FM＝k代入EM＝，得EM＝＝9.0×109× N/C＝100 N/C，其方向沿OM连线背离Q。 (3)电场强度是反映电场力的性质的物理量，它是由形成电场的场源电荷Q决定的，与检验电荷q是否存在无关。从M点拿走检验电荷q，该处电场强度大小为100 N/C，方向沿OM连线背离Q。 (4)根据公式E＝k知，M点电