1.3电场强度、电场线学案(教师版).doc

1.3 电场强度 学案1（人教版选修3-1） 1电场：电荷的周围存在着由它产生的一种特殊_它的特征之一是对放入其中的_有力的作用甲电荷对乙电荷的作用力，就是甲电荷的_对乙电荷的作用力2静电场是指_的电荷产生的电场3试探电荷是用来检验电场_及其_分布情况的电荷，是研究电场的工具激发或产生我们正在研究的电场的电荷是电场的_4放入电场中某点的试探电荷所受的_跟它的_的比值，叫做该点的电场强度简称场强其定义式为E_，单位是_，符号是_电场强度是_量，有大小也有方向，其方向与_在该点所受电场力的方向相同5真空中点电荷的场强：E_.Q为正电荷时，在电场中的P点场强E的方向_；Q为负电荷时，E的方向_6匀强电场：电场中各点场强的_都相同的电场7电场强度的叠加：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_在该点产生的电场强度的_8电场线是画在电场中的一条条_，曲线上每点的_表示该点的电场强度方向电场线的特点有：(1)起始于无限远或_，终止于_或_(2)任意两条电场线_(3)电场线的疏密表示场强的_答案 1.物质 电荷 电场 2.静止 3.是否存在 强弱 场源电荷 4.静电力 电荷量 牛顿每库仑 N/C 矢 正电荷 5.k 由Q指向P 由P指向Q 6.大小和方向 7.各个点电荷单独 矢量和 8.有方向的曲线 切线方向 (1)正电荷 负电荷 无穷远 (2)不相交 (3)大小一、电场问题情境天体之间没有直接接触，就有引力作用如图1所示，这种作用是通过引力场传递的，电荷与电荷之间的相互作用是通过电场来实现的图11你知道哪里有电场吗？2.电场具有怎样的特征呢？答案 1.电荷的周围都存在电场.2.电场的基本特征是对放入其中的电荷有电场力的作用要点提炼电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在电荷间的相互作用是通过电场发生的二、电场强度问题情境1检验电荷的作用是什么？同一检验电荷，放在电场中的不同位置受力不同，表明不同位置电场的强弱不同如何准确描述这种性质？答案：检验电场是否存在及其强弱分布情况，引入了“电场强度”这一物理量来描 述下面我们研究电场的性质：【研究电场的性质】如图所示，在电荷Q的电场中，放入试探电荷q探究一：将电量为q1的检验电荷放在A点，测得它所受的电场力大小为F1；将电量为q2的检验电荷放在A点，测得它所受的电场力大小为F2；将电量为qn的检验电荷放在A点，测得它所受的电场力的大小为Fn。实验表明：在电场中的同一点，检验电荷的电量q发生变化，它所受的电场力的大小F也随之变化（成正比的变化），而电场力的大小F与电荷电量q的比值不变，这个比值不随检验电荷电量变化，说明它与检验电荷无关，它只与电场中这点（A）有关，它只由电场中这一点决定，实验还表明：电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。所以这个比值可以用来描写电场中该点的性质，将它叫做电场中该点的电场强度。要点提炼（1）电场强度的定义： （2）公式：E= （适用于所有电场）（3）物理意义：电场强度（简称场强）是描述 物理量，（4）电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？方向：规定 - 。（5）单位：在国际单位制中，电场强度的单位是 。强调：电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关. 问题延伸根据公式E可以得出E与F成正比或E与q成反比的结论吗？答案 比值只是电场强度的定义式，并不能由此式得出场强与电荷受到的电场力成正比或与电荷量成反比，某点的场强仅由电场本身决定三、点电荷的电场与电场强度的叠加问题情境1、请同学根据库仑定律和电场强度的定义，推导场源电荷为点电荷的电场强度的表达式：E=kQ/r2 (公式中的Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离)（1）根据库仑定律先求距场源电荷Q距离为r的点P试探电荷q所受电场力的大小和方向。（2）再根据电场强度的定义求距场源电荷Q距离为r的点P的场强大小和方向。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公式E与E有何区别？4什么是电场强度的叠加？它遵循什么原则？答案 1.与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.2.见要点提炼 3.如果场源是多个点电荷，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；它遵循平行四边形定则要点提炼1公式E与E的对比理解项目意义适用条件Q或q的意义公式中各量的关系E电场强度的定义式任何电场q是试探电荷E用F与q的比值来表示，但E大小与F、q大小无关Ek点电荷的场强公式点电荷在真空中Q是场源电荷E不仅由Q、r决定且EQ，E2.电场强度是矢量，叠加时遵循平行四边形定则四、电场线问题情境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？答案 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，所以不可能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，反之较疏要点提炼1电场线是为了描述电场而引入的一种假想曲线，曲线的_方向表示场强方向，曲线的_表示场强的相对大小2电场线从_电荷或无穷远出发，终止于无穷远或_电荷，电场线不相交3几种常见电场的电场线画法答案 1.切线 疏密 2.正 负 3.正 负 等量同种 等量异种五、匀强电场问题情境1匀强电场有什么显著特点？电场线有什么特点？2.匀强电场通常存在于什么地方？答案 1.匀强电场中电场强度大小相等，方向相同；电场线是间距相等的平行线2匀强电场通常存在于带有等量异号电荷的一对平行金属板间要点提炼1匀强电场是电场强度的大小_，方向_的电场2匀强电场的电场线是_相等的_线答案 1.相等 相同 2.间距 平行1、对电场强度的概念的理解【例1】（单项）电场中有一点P，下列说法中正确的有A.若放在P点的电荷的电量减半，则P点的场强减半B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零C.P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大D.P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向【例2】如图2所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q12.0108 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0106 N，方向如图，则B处场强是多大？如果换用一个q24.0107 C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？思路点拨 解答本题应把握以下三点：图2(1)电场强度的大小计算和方向判断可分开进行(2)场强大小可由场强的定义式求解(3)场强方向与正(负)电荷所受电场力方向相同(反)解析 由场强公式可得EB N/C200 N/C因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反q2在B点所受静电力F2q2EB4.0107200 N8.0105 N方向与场强方向相同，也就是与F1反向此时B处场强：EB N/C200 N/C.答案 200 N/C 8.0105 N 200 N/C2、点电荷的电场强度【例1】在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B，q1为410-8 C，q2为810-8 C。AB=AD=20 cm，求（1）q1在D点产生的场强大小（2）q2在D点产生的场强大小讨论：你能求出D点场强大小、方向如何?【例2】 在真空中O点放一个电荷Q1.0109 C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电荷q1.01010 C，如图4所示，求：图4(1)q在M点受到的作用力；(2)M点的场强；(3)拿走q后M点的场强；(4)若MN30 cm，则N点的场强多大？思路点拨 解答本题时，可按以下思路分析：(1)库仑定律求受力(2)场强定义求M点场强(3)场强的决定式求N点场强解析 (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FMk N1.0108 N因为Q带正电，q带负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.(2)由电场强度的定义式得：EM N/C100 N/C，方向由O指向M.(3)拿走q后M点的场强仍为100 N/C，方向由O指向M.(4)N点的场强EN EM25 N/C.答案 (1)1.0108 N，方向沿MO指向Q (2)100 N/C，方向沿OM指向M (3)100 N/C，沿OM指向M (4)25 N/C【例3】 如图5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：图5(1)两点电荷连线的中点O的场强为多大？(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O点的场强如何？答案 （1），方向由AB (2) ，方向由AB解析 分别求出Q和Q在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出合场强(1)如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，均由AB.A、B两点电荷在O点产生的电场强度EAEB，所以O点的场强为：E2EA.（2）如图乙所示，=，由矢量图所形成的等边三角形可知，点的场=，方向与A、B的中垂线垂直，即AB.3、电场线【例1】如图3所示是点电荷Q周围的电场线，图中A到Q的距离小于B到Q的距离以下判断正确的是( )图3AQ是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度BQ是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度CQ是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度DQ是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度答案 A解析 正点电荷的电场是向外辐射的，电场线密的地方电场强度大，所以A正确【即学即练】1电场强度的定义式为EF/q( )A该定义式只适用于点电荷产生的电场BF是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷的电荷量C场强的方向与F的方向相同D由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比答案 D解析 定义式E对任何电场都适用，所以A错；公式中F指检验电荷在这一点所受的电场力大小，q是指检验电荷的电荷量，所以B错；场强方向与正电荷在该点所受F的方向相同，与负电荷所受F的方向相反，所以C错；由定义式可得，F与E成正比，所以D对2A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为q的电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则( )A若在A点换上q，A点场强方向发生变化B若在A点换上电荷量为2q的电荷，A点的场强将变为2EC若在A点移去电荷q，A点的场强变为零DA点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关答案 D解析 场强E是由电场本身的性质决定，与检验电荷所受电场力F和检验电荷带电荷量q均无关，与这一点有无电荷也无关，所以A、B、C均错，D正确3关于电场线的说法，正确的是( )A电场线的方向，就是电荷受力的方向B正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动C电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大D静电场的电场线不可能是闭合的答案 CD解析 正电荷的受力方向沿着电场线的切线方向，负电荷的受力方向沿着电场线切线的反方向，并且电场线不一定和电荷运动轨迹重合，所以A、B错；电场线的疏密程度表示场强大小，同一电荷所受电场力与场强成正比，所以C对；静电场的电场线从正电荷或无穷远出发，到无穷远或负电荷结束，且不闭合，所以D对4. 如图6所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强，则( )图6AA、B两处的场强方向相同B因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EAEBC电场线从A指向B，所以EAEBD不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定答案 AD解析 电场线的切线方向指场强方向，所以A对；电场线的疏密程度表示场强大小，只有一条电场线的情况下不能判断场强大小，所以B、C错误，D正确.【达标提升】1、在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小 ，方向为 ；若将A处放点电荷为2q，则该处电场强度大小为 ，方向为 。2、真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为410-9C的试探电荷，它受到的电场力 210-5N，则P点的场强度 N/C；把试探电荷的电量减少为210-9C，则检验电荷所受的电场力为 N。 如果把这个试探电荷取走，则P点的电场强度为 N/C。3真空中，A，B两点上分别设置异种点电荷Q1、Q2，已知两点电荷间引力为10N，Q1=1.010-2C，Q2=2.010-2C则Q2在A处产生的场强大小是_N/C，方向是_；则Q1在B处产生的场强的大小是_N/C，方向是_4、关于电场强度E的说法正确的是（ A ）A、电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同；B、根据E=F/q可知，电场中某点的电场强度与电场力F成正比，与电量q成反比；C、E是矢量，与F的方向一致；D、公式E=kQ/r2对任何电场都适用。5、在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到电场力向左，下列说法正确的是：（ C ）A当放入正电荷时，该点的场强向右，当放入负电荷时，该点的场强向左B只有在该点放入电荷时，该点才有场强C该点的场强方向一定向右 D以上说法均不正确6（多项）下列说法中正确的是：（ ABC ）A