重力场与静电场特点的比较
重力场与静电场特点的比较
重力场与静电场特点的比较约定：忽略地球自转影响，近似认为重力等于万有引力．1重力场与静电场力的性质比较1．1 重力加速度g和电场强度E在表征场的力学性质方面是等效的如图1所示，设地球质量为，位置到地心的距离为r，由万有引力定律可知，A位置处引入质量为m的物体时，物体所受万有引力大小为A位置处重力加速度为即对于重力场中某一位置处的重力加速度的大小由地球质量M和该位置到地心的距离r决定，与该位置处所放物体的质量无关，且方向确定，指向地心．重力场中不同位置处的g不同，同一质量的物体m处在不同位置时所受重力不同，重力加速度g是反映重力场力学性质的物理量．测定重力场中某位置的重力加速度g，不必测出地球质量M和到地心的距离r，只需要在该=G/m即位置处引入一个质量为m的物体，测得其质量m和它在该位置处所受重力大小G．根据gA可求得，这种方法称为试探法，引入的物体m起到“试探”和“感知”重力加速度g的作用．如图2所示，设孤立的负点电荷电量为-Q，A位置到-Q的距离为r，由库仑定律可知，当A位置处引入电量为+q的试探电荷时，试探电荷所受库仑力大小为位置处电场强度为即对于孤立点电荷形成的电场中某一位置处的电场强度的大小由场源电荷的电量Q和该位置距离场源电荷距离r共同决定，与该位置处引入的试探电荷的电量无关．由于引入的试探电荷的电性不同，导致异性电荷在同一位置处所受电场力方向相反，为了使场强的方向得到统一，人为规定正电荷受力方向为电场强度方向．电场中不同位置处的电场强度不同，同一试探电荷在不同位置处所受的电场力不同，电场强度E是反映电场力学性质的物理量．试探电荷起到“试探”和“感知”电场强度E的作用，可根据E=F／q定义电场强度的大小．表1重力场和孤立负点电荷产生的电场力学性质比较1．2 孤立的点电荷产生的电场比重力场复杂由表1可知，孤立点电荷产生的电场比重力场复杂，表现在：1) Q的不确定性重力场中的地球质量M是一定的，因此，重力场中的某位置r处的重力加速度大小确定．而孤立点电荷的电量Q可以不同，点电荷产生的电场中的某位置r处的电场强度的大小与点电荷的电量Q成正比．2) Q有正负电荷之分重力场中某位置r处的重力加速度方向始终指向地心．而孤立的点电荷产生的电场强度的方向不一定指向点电荷，这是由Q的电性决定的．如果是正点电荷产生的电场，根据电场强度的方向的规定可知，电场强度方向背离场源电荷；如果是负点电荷产生的电场，电场强度方向则指向场源电荷．1．3 匀强电场与近地面重力场具有相似性通过以上讨论可以发现，当r与地球半径相比较大时，重力场和孤立点电荷产生的电场有相似性．但在一般情况下，我们研究问题时所接触的重力场往往是近地面重力场，近地面重力场的力学性质和匀强电场具有相似性，其具体体现为：近地面重力场的重力加速度g是定值，匀强电场的电场强度E是定值．2 重力场与静电场功能关系的比较2．1 重力场中的高度差和静电场中的电势差在描述场的功能性质方面是等效的重力场和静电场在功能关系上具有相似性，重力场中的高度相当于静电场中的电势．重力场和静电场都属于保守力场，即：重力做功会引起重力势能的变化，电场力做功会引起电势能的变化，且重力或电场力做功都与路径无关，与零势面选择无关，只与初末位置有关．保守力场在功能关系方面都具有相似性．重力场和静电场功能关系比较如表2所示．表2重力场与静电场功能关系比较2．2 静电场的功能关系比重力场的功能关系复杂静电场的功能关系比重力场的功能关系复杂，主要表现在电荷的电性有正负之分．在重力场中，同一物体在距离零势能面高度越高的地方具有的重力势能越大．在静电场中，正电荷在电势越高的地方电势能越大，而负电荷在电势越高的地方电势能反而越小，与正电荷遵循的规律恰好相反．。
电场强度(与重力场比较)
例1、为测定某电场中P处的电场强度,将一电荷 量为q=+2×10-6库仑的检验电荷引入P处,测得电 场对它的电场力为F=5×10-5牛.方向水平向东. 求电场在P处的电场强度E的大小和方向. 根据电场强度的定义:E=F/q,P P F 处的电场强度EP=25N/C.又因为,q + 是正电荷,所以EP的方向与F的方 向相同,水平向东. 若将P处的检验电 电场强度是电场本身的 荷拿走，P处的场 物理量,与检验电荷无关. 强会变成零吗？
点电荷Q=+ 8×10-4C的电场中,距Q为3米的P点的 电场强度有多大?什么方向?在距Q为6米的M处,电 场强度多大?什么方向?在M处放一q= - 2×10-6C 的点电荷,所受电场力有多大?什么方向?
根据E=KQ/R2 +Q R
EP=? EP= 8×105 N/C F=E×q=0.4N
M
-
根据E=KQ/R2, ∵RM=2RP,∴EM=(1/4)EP= 2×105 N/C
场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强 度。
F 2.定义式： E q
3.单位：牛/库(N/C) 或 伏/米（V/m)
4：两个概念：场源电荷和试探电荷
4.矢量性：
电场中某点的场强方向规定为：
跟正电荷在该点所受电场力方向相同；
跟负电荷在该点所受电场力方向相反。
5.理解：
（2）电场强度是反映电场的力的性质 的物理量。具有大小和方向。 （3）由电场本身的性质决定，与试探 电荷是否存在、电荷的正负、电荷量 的大小及受到的电场力都无关。 （4）电场力：F=qE
F （1）E 为定义式，适用于一切电场。 q
三.匀强电场======区域重力场
静电场与重力场的类比学习
静电场与重力场的类比学习作者：张吉乾来源：《课堂内外·教师版》2015年第08期【摘要】在研究电场时完美地将静电场与重力场进行类比，试想，在研究磁场的某些性质时将磁场和电场进行类比也未尝不可，因为自然界中的所有规律应该都是统一的、对称的、简单的、完美的。
但是在探索自然界规律的时候，也应该注意到自然规律的多样性。
【关键词】静电场；重力场；教学所谓类比法，是根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似，而推出它们在其他方面也可能相同或相似的推理方法。
是人类在探索一个未知领域、解读一个新生事物时所用到的一种常用方法。
在物理教学过程中，恰当运用类比，往往能给人以启发，可以起到由此及彼、融会贯通、化难为易的作用。
静电场在高中物理教学中处于承上（力学）启下（电磁学）的重要位置，是重点也是难点。
这一章学习起来比较困难，主要是因为这一章较抽象，学生在生活实际中接触很少，且这一章概念、公式带正负号的标量太多。
为了帮助学生理解抽象的电场及其有关概念、性质，揭开电场神秘的面纱，可以运用类比法，将力学中的研究方法及已知概念类比应用于电场的研究，这可以降低学习难度，做到加深对电场的理解，提高对电场的应用能力。
一、点电荷和质点任何物体都具有一定的大小和形状，其质量也不会集中在某一个点上，在力学中研究某些问题时，可以忽略物体的大小和形状，只考虑它的质量，把物体简化为一个质点。
运用这种建立理想模型的研究方法，在研究两带电体之间的相互作用力时，当带电体的大小远小于它与另一带电体的距离时，忽略它们的形状和大小等次要因素，而只考虑它们所带的电荷量及它们之间的距离等主要因素，把带电体简化为点电荷。
质点主要突出其具有质量，而点电荷则是突出带电体所带的电荷量。
二、库仑力和万有引力万有引力公式F=G和库仑定律公式F=k·在形式上出现了惊人的相似，完全可以结合起来记忆。
它们都满足平方反比关系，但是需要注意的是万有引力和库仑力是性质不同的两种力，记忆时还应进行区别：万有引力存在于自然界的任何两个物体之间，库仑力则是电荷之间的相互作用力，带电性质若为异种电荷表现为引力，同种电荷则表现为斥力。
2023届江西省上饶市六校高三下学期第二次联考理综物理高频考点试题(基础必刷)
2023届江西省上饶市六校高三下学期第二次联考理综物理高频考点试题（基础必刷）一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题下列关于光的本性的说法中正确的是（ ）A．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D．频率低、波长长的光，粒子性特征显著；频率高、波长短的光，波动性特征显著第(2)题放射性同位素Li（锂5）是不稳定的，它会分解成一个α粒子和一个质子。
已知Li、α粒子、质子的质量分别为m1、m2、m3，真空中光速为c，则上述过程（ ）A．释放的能量为（m1-m2-m3）c2B．释放的能量为（m2+m3-m1）c2C．吸收的能量为（m1-m2-m3）c2D．吸收的能量为（m1+m2+m3）c2第(3)题如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统，其中R是用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小）制成的传感器，电流表是值班室的显示器，显示通过尺的电流，电压表显示加在报警器两端的电压（报警器未画出），是一定值电阻，当传感器所在处出现火情时，已知电压表和电流表均可看成理想电表，则下列说法正确的是（ ）A．电流表的示数减小B．电压表的示数增大C．电流表的示数减小D．电压表的示数增大第(4)题均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。
如图所示，半径为的球体上均匀分布着正电荷，在过球心的直线上有、、三个点，，。
若以为直径在球内挖一球形空腔，球的体积公式为，则、两点的电场强度大小之比为（ ）A．B．C．D．第(5)题如图所示，物体在恒定拉力F的作用下沿水平面做匀速直线运动，运动速度为v，拉力F斜向上与水平面夹角为，则拉力的功率可以表示为（ ）A．B．C．D．第(6)题静电场和重力场在某些特点上具有一定的相似性，结合有关“场”的知识，并进行合理的类比和猜想，判断以下说法中可能正确的是（ ）A．法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的相互作用规律，并测定了元电荷的电荷量B．电场的概念是法拉第建立的，并引出电场线来描述电场C．如果把地球抽象为一个孤立质点，用于形象描述它所产生的重力场的所谓“重力场线”的分布，类似于真空中一个孤立的正电荷所产生的静电场的电场线分布D．重力场与静电场相类比，重力场的“场强”等于重力加速度，其“场强”大小的决定式为第(7)题如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光刚好发生全反射，b光的折射光线（反射光线未画出）刚好与a光的反射光线重叠，且，则判断（ ）A．若将b光沿a光的光路射向O点，b光也能发生全反射B．用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，b光呈现的明暗相间的条纹要宽些C．用a、b单色光分别照射同一光电管的阴极材料时，用a光照射打出的光电子的遏止电压小D．用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移小第(8)题超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。
引力场与静电场的广延性与超光速原理
引力场与静电场的广延性与超光速原理【摘要】引力场和静电场都是一种具有无限广延性的场，这两种场的分布都不局限在某处空间，而是以一个质点为中心，向宇宙空间中无限延伸，每一个场都只有一个与之对应的质点，场是质点的延伸，质点和它的场构成了一个独立于其它质点和场的物质系统。
本文不但阐明了质点与场的关系，还阐明了引力和电场力的产生机理和传递方式，并解释了引力波和电磁波在真空中传播的速度恒定不变的原因，进而推导出了超光速原理。
【关键词】广延性;平衡状态;应子1.引言很多物理学家在研究物理时都习惯于用分割法。
例如：把物体分割成分子;把分子分割成原子;把原子分割成电子和原子核;把原子核分割成质子和中子…… 最后，甚至把空间、时间也“分割”了。
这种传统的方法用来研究实物很管用，但若用来研究场则会得出错误的结论。
2.引力的产生与传递一个质点的引力场是由无数互相联系、互相影响的引力子在宇宙空间中按一定的规律分布形成的。
引力场具有叠加性，一个引力场占据的空间可以同时被其它引力场占据，且彼此仍保持各自的独立性，互不影响。
一个质点只与它的引力场的引力子有关联，不与其它引力场的引力子有关联;一个引力场的引力子只与该引力场的引力子有关联。
我们移动一个质点时，这个质点会带动其周围空间中与它有关联的引力子一起移动，这些引力子又会带动更远处与它们有关联的引力子一起移动，最后，整个引力场都会跟着质点一起移动。
当质点相对于观察者匀速运动时，质点的引力场也会以同样的速度相对于观察者匀速运动。
质点和它的引力场构成了一个独立于其它质点和引力场的具有无限延伸性的物质系统。
引力是如何产生的呢？为了便于说明，下面我们来做一个简单的实验。
实验器材主要有一张直径为2米的圆形的橡皮薄膜，A、B两个直径为2厘米的小铅球。
把橡皮膜平铺在平静的水面上，让橡皮膜充分展开来。
用强力胶水把A球固定在橡皮膜的圆心上，让A球与橡皮膜连结成一个整体。
在A球重力的作用下，橡皮膜的中心区域弯曲成凹坑，最后，A球与橡皮膜达到一个平衡状态。
引力场与静电场的类比
引力场与静电场的类比电场一章是高中物理教学中的难点，主要原因是本章概念多而且抽象。
如何突破这一难点，让学生加深对本章物理概念的理解和把握，本文通过引力场与静电场的类比，帮助学生轻轻松松学习本章内容。
标签：物理教学引力场与静电场类比高中物理教材电场一章的内容是电学的基础知识，也是学习整个电磁学的准备知识。
学生通过电场和磁场的学习不仅要知道电场和磁场的基本性质，了解电场和磁场规律在科学技术、生产和生活中的应用，而且要加深对于世界的物质性和物质运动多样性的认识。
本章概念多而且抽象，学生在学习中由于想象不出电场中的情况，总感无从下手，是学生学习的难点。
如果把电场的特点与学生已学过的重力场(引力场)相比较，不仅会使学生对电场的理解变得容易，而且还复习了重力场(引力场)的知识。
对重力场(引力场)也会有更深刻的理解。
下面对重力场(引力场)与静电场作简要地总结和类比。
自然界中任何两两个物体都是相互吸引的，这种引力是通过引力场发生的；带电体之间也有相互作用力，这种作用力是通过电场发生的。
引力场和电场有许多相同或相似之处。
1场的存在形式相同：引力场和电场都是物质存在的一种特殊形式，虽然都看不着，摸不到，但都实实在在地存在，是物质场。
2场的性质相似：引力场对放入其中的物体有引力作用，电场对放入其中的电荷有力的作用。
根据场的这种性质来感触场的存在，研究场的特点。
3场中力的特点相似。
(1)力的表达形式相似。
万有引力：F=Gm1m2/r2。
静电力：F=Kq1q2/r2。
两表达式都可反映出力与距离的平方成反比，万有引力与质量乘积成正比，静电力与电量的乘积成正比，两者都是长程力。
(2)两公式的适用条件相似。
万有引力公式适用于两质点之间的引力，静电力公式适用于两点电荷之间的相互作用力。
当两物体的线度与它们间的距离可相比拟时，可把物体分成无数可看成质点的小部分，各部分之间有引力作用。
物体之间的引力为各小部分引力的矢量和。
当带电体的线度与带电体间的距离可相比拟时，可把带电体看无数可看成点电荷的小部分，各小部分之间有力的作用。
静电场与重力场的类比研究
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静电场与重力场的类比研究
作者：蒲天旺
来源：《甘肃教育》2008年第01期
〔关键词〕高中物理；类比法；静电场；重力场
〔中图分类号〕 G633.７〔文献标识码〕Ｃ
〔文章编号〕 1004—0463（2008）01（Ａ）—0022—０2
类比法是人类认识客观世界的一种基本思维方法，是根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的推理方法。
概念、规律、数学工具以及研究方法等，都可以是类比的对象。
在物理教学中，恰当运用类比，往往能给人以启发，起到由此及彼、融会贯通、化难为易的作用。
在中职物理教学中，电场知识是电磁学部分的重点内容，掌握好静电场知识，是学好整个电磁学的基础。
可以运用类比法，将力学中的研究方法及已知概念类比应用于电场的研究，可以帮助学生理解抽象的电场及其有关概念、性质，揭开电场神秘的面纱，领悟自然界的统一性。
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深刻理解静电场的三个特性和两个形象化描述手段
深刻理解静电场的三个特性和两个形象化描述手段上海市大同中学 宋淑光静电场涉及的基本概念比较多，而且又抽象，应加强对它们的理解和应用．（一）明确静电场的物质特性。
静电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，是物质的一种形态，只要有电荷就有电场这种物质，它的存在是通过对放入电场中的电荷受电场力的作用表现出来的。
不管电场中是否放入电荷，但电场这种物质都是客观存在的。
（二）明确静电场的力特性。
电场的基本特性是对放入电场的电荷有电场力的作用。
电场具有力的性质。
为了描述这种特性引入电场强度这一概念。
关于电场强度的常用公式有三个：qF E =、2r Q k E =和d U E =．可从物理意义、引入过程及适用范围三个方面进行比较． qF E =是电场强度的定义式．引入检验电荷q 是为了研究电场的力的性质．实际上场强的大小跟检验电荷的电量q 的大小无关，场强大小反映了电场的强弱，由电场本身的性质决定．这个公式适用于一切电场，包括变化磁场所产生的感应电场．2r Q k E =是真空中的点电荷Q 产生的场强的决定式，即场强大小跟场源电荷的电量Q 成正比，跟离场源电荷的距离r 的平方成反比．它是根据定义式qF E =和库仑定律公式推出的．它只适用于点电荷在真空中所产生的电场． dU E AB =，其中d 是A 、B 两点沿场强方向的距离．公式反映了匀强电场中场强跟电势差的关系．它是在匀强电场中根据求功公式和AB qU W =电导出的．所以这个公式只适用于匀强电场．【例1】：如图所示的是在一个电场中的a 、b 、c 、d 四个点分别引入检验电荷时，电荷所受的电场力F 跟引入的电荷电量之间的函数关系。
下列是说法正确的是A 、 该电场是匀强电场B 、 a 、b 、c 、d 四点的电场强度大小关系是E d >E b >E a >E cC 、 这四点的场强大小关系是E b >E a >E c >E dD 、 无法比较E 值大小解答：对于电扬中给定的位置，放入的检验电荷的电量不同，它受到的电场力不同，但是电场力F 与检验电荷的电量q 的比值F/q 即场强E 是不变的量，因为F=Eq ，所以F 跟q 的关系的图线是一条过原点的直线，该直线的斜率的大小即表示场强的大小，由此可得出E d >E b >E a >E c 。
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重力场与静电场特点的比较
约定：忽略地球自转影响，近似认为重力等于万有引力．
1重力场与静电场力的性质比较
1．1 重力加速度g和电场强度E在表征场的力学性质方面是等效的
如图1所示，设地球质量为，位置到地心的距离为r，由万有引力定律可知，A位置处引入
质量为m的物体时，物体所受万有引力大小为
A位置处重力加速度为
即对于重力场中某一位置处的重力加速度的大小由地球质量M和该位置到地心的距离r决定，与该位置处所放物体的质量无关，且方向确定，指向地心．重力场中不同位置处的g不同，同一质量的物体m处在不同位置时所受重力不同，重力加速度g是反映重力场力学性质的物理量．测定重力场中某位置的重力加速度g，不必测出地球质量M和到地心的距离r，只需要在该
=G/m即位置处引入一个质量为m的物体，测得其质量m和它在该位置处所受重力大小G．根据g
A
可求得，这种方法称为试探法，引入的物体m起到“试探”和“感知”重力加速度g的作用．
如图2所示，设孤立的负点电荷电量为-Q，A位置到-Q的距离为
r，由库仑定律可知，当A位置处引入电量为+q的试探电荷时，试探
电荷所受库仑力大小为
位置处电场强度为
即对于孤立点电荷形成的电场中某一位置处的电场强度的大小由场源电荷的电量Q和该
位置距离场源电荷距离r共同决定，与该位置处引入的试探电荷的电量无关．由于引入的试探电荷的电性不同，导致异性电荷在同一位置处所受电场力方向相反，为了使场强的方向得到统一，人为规定正电荷受力方向为电场强度方向．电场中不同位置处的电场强度不同，同一试探电荷在不同位置处所受的电场力不同，电场强度E是反映电场力学性质的物理量．试探电荷起到“试探”和“感知”电场强度E的作用，可根据E=F／q定义电场强度的大小．表1重力场和孤立负点电荷产生的电场力学性质比较
1．2 孤立的点电荷产生的电场比重力场复杂
由表1可知，孤立点电荷产生的电场比重力场复杂，表现在：
1) Q的不确定性
重力场中的地球质量M是一定的，因此，重力场中的某位置r处的重力加速度大小确定．而孤立点电荷的电量Q可以不同，点电荷产生的电场中的某位置r处的电场强度的大小与点电荷的电量Q成正比．
2) Q有正负电荷之分
重力场中某位置r处的重力加速度方向始终指向地心．而孤立的点电荷产生的电场强度的方向不一定指向点电荷，这是由Q的电性决定的．如果是正点电荷产生的电场，根据电场强度的方向的规定可知，电场强度方向背离场源电荷；如果是负点电荷产生的电场，电场强度方向则指向场源电荷．
1．3 匀强电场与近地面重力场具有相似性
通过以上讨论可以发现，当r与地球半径相比较大时，重力场和孤立点电荷产生的电场有相似性．但在一般情况下，我们研究问题时所接触的重力场往往是近地面重力场，近地面重力场的力学性质和匀强电场具有相似性，其具体体现为：近地面重力场的重力加速度g是定值，匀强电场的电场强度E是定值．
2 重力场与静电场功能关系的比较
2．1 重力场中的高度差和静电场中的电势差在描述场的功能性质方面是等效的重力场和静电场在功能关系上具有相似性，重力场中的高度相当于静电场中的电势．重力场和静电场都属于保守力场，即：重力做功会引起重力势能的变化，电场力做功会引起电势能的变化，且重力或电场力做功都与路径无关，与零势面选择无关，只与初末位置有关．保守力场在功能关系方面都具有相似性．重力场和静电场功能关系比较如表2所示．
表2重力场与静电场功能关系比较
2．2 静电场的功能关系比重力场的功能关系复杂
静电场的功能关系比重力场的功能关系复杂，主要表现在电荷的电性有正负之分．在重力场中，同一物体在距离零势能面高度越高的地方具有的重力势能越大．在静电场中，正电荷在电势越高的地方电势能越大，而负电荷在电势越高的地方电势能反而越小，与正电荷遵循的规律恰好相反．。