选修31《电场强度》导学案.doc

课时1.3电 场 强 度1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的。知道场与实物是物质存在的两种不同性质。2.理解电场强度的定义、单位、方向。体会用比值法定义物理量的方法。3.能推导点电荷的电场强度计算公式,并能使用公式进行相关的计算。4.知道电场强度的叠加原理,并能应用这个原理进行简单的分析和计算。5.知道电场线的定义和特点,会用电场线分析、描述电场的强弱和方向,知道几种特殊电场的电场线的分布特征。1.电场(1)带电体周围存在一种物质,这种物质是电场,电荷间的相互作用就是通过电场发生的,它是一种看不见的客观存在的物质,它具有力和能的特性。(2)电场最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。2.电场强度(1)引入电场强度的目的是描述电场的强弱,它所描述的是放入电场中的电荷所受力的性质;放入电场中某点的电荷所受的静电力与电荷量的比值,叫电场强度。(2)电场强度定义式为,电场强度的单位为牛顿/库仑或N/C。(3)电场强度是矢量,规定电场强度方向与正(填“正”或“负”)电荷在该点所受到的静电力的方向相同。(4)电场的叠加:在同一空间,如果有几个静止电荷同时产生电场,那么空间某点的场强是各电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和。合场强的计算应遵守平行四边形定则。3.电场线(1)为了直观地描述电场,英国物理学家法拉第(填人名)提出了用电场线描述电场的方法。(2)电场线:就是在电场中画出一些有方向的曲线,在这些曲线上,每一点的切线方向表示该点的电场强度方向。电场线的疏密程度表示电场强度的大小。电场线并不是实际存在的,它只是为了形象地描述电场而引入的一种假想的曲线。(3)匀强电场:场强的大小和方向都相同的电场叫匀强电场。匀强电场的电场线是一簇等间距的平行直线。主题1:电场阅读教材中“电场”部分的内容,回答下列问题。(1)法拉第是在什么情况下提出“电场”概念的?(2)变化的电磁场具有什么性质使我们说它具有物质性?主题2:电场强度(重点探究)阅读教材中“电场强度”部分的内容,回答下列问题。(1)在如图所示的实验中,带电金属球A通过什么对带电小球发生库仑力作用?把同一个带电小球分别挂在P1、P2、P3处时,发现受力的大小不同,这说明什么? (2)为什么实验中使用的试探电荷的电荷量和尺寸都必须足够小?(3)如果图中的带电金属球A可以看作点电荷,且它所带电荷量为Q,那么在离A球距离为r 的位置依次放置点电荷q1、2q1、3q1其所受到的库仑力分别是多少?(4)为什么定义电场强度E=Fq,却又说电场中某点的电场强度E与放在该处的试探电荷的电荷量q及其受到的静电力F无关?主题3:点电荷的电场与电场强度的叠加设一个点电荷的电荷量为+Q,在与之相距为r的A点放一试探电荷,其所带电荷量为+q,如图所示。(1)试利用电场强度定义及库仑定律推导A点的场强的大小,并确定A点场强的方向。(2)在点电荷形成的电场中,某点的场强大小由哪些因素决定?(3)如果空间中有几个点电荷同时存在,那么该如何确定某点的电场强度?它遵循什么原则?主题4:电场线阅读教材“电场线”标题下面的内容,回答下列问题。(1)电场线是如何表示电场方向的?(2)电场线能不能相交?(3)电场线是如何表示电场强弱的?1.由电场强度的定义式E=Fq可知,在电场中的同一点()。A.电场强度E跟F成正比,跟q成反比B.无论试探电荷所带的电荷量如何变化,Fq始终不变C.电场中某点的场强为零,则在该点的电荷受到的静电力一定为零D.一个不带电的小球在P点受到的静电力为零,则P点的场强一定为零2.一个试探电荷q在电场中某点受到的静电力为F,该点的电场强度为E,下面四幅图中能正确反映q、E、F三者关系的是()。3.如图所示,a、b两点为负点电荷Q产生的电场中以Q为圆心的同一圆周上的两点,a、c两点为同一条电场线上的两点,以下说法中正确的是()。A.a、b两点电场强度大小相等B.同一试探电荷在a、b两点所受静电力相同C.a、c两点电场强度大小关系为EaEcD.a、c两点电场强度方向相同4.图示为某电场部分电场线,A、B、O是一根电场线上的三点,在线上的O点放一个自由的负电荷,它将沿电场线向B点运动,下列判断中正确的是()。A.电场线由B指向A,该电荷做加速运动,其加速度越来越小B.电场线由B指向A,该电荷做加速运动,其加速度的变化不能确定C.电场线由A指向B,该电荷做加速运动,其加速度越来越大D.电场线由A指向B,电荷做匀加速运动拓展一、对电场和电场强度的理解1.在真空中O点放一个电荷Q=+1.010-9 C,直线MN通过O点,OM的距离r=30 cm,M点放一个点电荷q=-1.010-10 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)若MN=30 cm,拿走q后N点的电场强度多大?拓展二、电场的叠加问题2.如图所示,真空中带电荷量分别为+Q和-Q的点电荷A、B相距r,则:(1)两点电荷连线的中点O的电场强度多大?(2)距A、B两点都为r的O点的电场强度如何?拓展三、运动轨迹与电场线相结合的问题3.如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中只受到静电力作用,根据此图可以做出正确判断的是()。A.带电粒子所带电荷的正负B.带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大电场强度电场概念:一种客观存在的物质性质:对放入其中的电荷有力的作用电场线:描述电场的强弱和方向电场强度定义式:E=(适用于一切电场)计算式:E=(适用于点电荷周围电场)匀强电场:大小、方向处处相同电场强度的叠加:遵循平行四边形定则答案课时1.3电 场 强 度知识体系梳理电场电场对放入其中的电荷有力的作用静电力电荷量E=Fq牛顿/库仑或N/C正平行四边形定则法拉第切线方向电场强度的大小等间距的平行重点难点探究主题1:(1)由于万有引力和静电力发生在没有接触的物体间,曾经有人提出这些力是不需要媒介而超越时空产生的,这种超距作用的观点不可避免地带来一些神秘色彩,与人类的理智和科学追求不符,当时的多数科学家难以接受,因此法拉第提出电荷周围存在着由它产生的“电场”,没有接触的带电体正是通过“电场”相互作用的。(2)近代物理理论和实验发现,变化的电磁场以有限的速度在空间传播,并且与实物一样具有能量和动量,所以我们说电磁场具有物质性。主题2:(1)金属球A通过电场对带电小球发生库仑力的作用,实验中发现同一带电小球在电场中不同位置受到的库仑力大小不同,说明不同位置电场强弱不同,受到库仑力较大位置处电场较强。(2)为了不影响金属球A的电荷分布,尽可能不改变原来A产生的电场,试探电荷的电荷量和尺寸都必须足够小。(3)如果带电金属球A可以看作点电荷,那么根据库仑定律,在离A球距离为r 的位置依次放置点电荷q1、2q1、3q1其所受到的库仑力分别是kQq1r2、2kQq1r2、3kQq1r2(4)通过推理和实验,我们知道,试探电荷在电场中某点受到的力F与试探电荷的电荷量q成正比,即在同一位置Fq是定值。因此说电场强度E与放在该处的试探电荷的电荷量q及其受到的静电力F无关。主题3:(1)由库仑定律知,库仑力F=kQqr2,电场强度的定义E=Fq=kQr2,A点的场强方向为库仑力方向,即水平向右。(2)场强大小由场源电荷带的电荷量Q和该点到场源电荷的距离r共同决定。(3)如果场源电荷不只是一个点电荷,则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这种关系叫电场强度的叠加,它遵循平行四边形定则。主题4:(1)在电场中,某点电场线的切线方向表示该点场强方向。(2)如果电场线相交,则在同一点的切线方向有两个,电场强度方向也有两个,这与电场强度的方向只有一个相矛盾,所以电场线不可能相交。(3)用电场线的疏密表示电场强度的相对大小,电场强度较大的地方电场线较密;反之,电场线较疏。基础智能检测1.BC2.C3.AD4.A全新视角拓展1.(1)1.010-8 N,方向沿MO指向O(2)100 N/C,方向沿OM连线背离O(3)100 N/C,方向沿OM连线背离O(4)25 N/C【解析】(1)电场是一种物质,电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力,根据库仑定律得:FM=kQqr2=9.01091.010-91.010-100.32 N=1.010-8N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O。(2)M点的电场强度EM=FMq=1.010-81.010-10 N/C=100 N/C,其方向沿OM连线背离O因为它的方向跟正电荷受静电力的方向相同。(3)拿走q后M点的电场强度仍为100 N/C,方向由O指向M。(4)N点的电场强度EN=kQr2=9.01091.010-90.62 N/C=25 N/C。2.(1)8kQr2,方向由A指向B(2)kQr2,方向与A、B的中垂线垂直,即与O点电场强度同向甲【解析】分别求出+Q和-Q在某点的电场强度大小和方向,然后根据电场强度的叠加原理,求出合电场强度。(1)如图甲所示,A、B两点电荷在O点产生的电场强度方向相同,由AB,A、B两点电荷在O点产生的电场强度:EA=EB=kQ(r2)2=4kQr2乙故O点的合电场强度为EO=2EA=8kQr2,方向由A指向B。(2)如图乙所示,EA=EB=kQr2,由矢量图所形成的等边三角形可知,O点的合电场强度EO=EA=