高中物理 第一章 静电场 1.3 电场强度知识导航学案 新人教版选修3-1.doc

3 电场强度课标解读1.初步了解场是物质存在的形式之一,知道电荷间的相互作用是通过电场来实现的.2.理解电场强度的概念,会用定义式进行有关运算,知道电场强度是矢量及方向是怎样规定的.3.会利用库仑定律和电场强度的定义推导点电荷的场强公式,并能用此公式进行有关运算.4.知道电场的叠加原理,并能用这个原理进行简单运算.5.知道电场线描述电场的方法,会用电场线描述电场,会画常用的点电荷的电场线,知道电场线是虚拟的.课前思考1.天体之间的万有引力被看成是超距作用,它们是通过什么来完成这种超距作用的呢?答案:引力场2.举例说明场的存在.答案:手机、收音机、电视机都能接收电磁波,电磁波就是电磁场的传播,电磁场是存在的.自主研学1.电荷周围存在着一种特殊的物质,这种物质看不见摸不着,法拉第首先提出,我们把它叫做_.静止的电荷产生的场称为静电场.它的分布不随时间而改变.2.电场最明显的特征就是对置入的电荷有_的作用,激发电场的电荷被称为_,检验电场是否存在或强弱分布的电荷称为_或_.3.放入电场中某点的检验电荷所受的静电力f跟它的电荷量q的比值,叫做该点的_.电场强度是用来描述电场_的物理量.它是矢量,方向与_在该点受的静电力的方向相同.4.点电荷在某点所激发的电场强度与场源电荷的电荷量成_,跟该点到场源电荷的距离的_成反比.真空中点电荷的电场强度公式为e=_.5.若场源电荷不唯一,空间某点的电场强度我们可以这样处理,各点电荷_在该点产生的电场强度的_和,这种关系叫做电场强度的叠加,它遵循_定则.6.电场线是从_电荷(或无限远)出发到(无限远或)负电荷终止的一系列曲线,是用来形象直观地表示电场的物理模型.它的疏密程度表示电场强度的_,各点的切线方向都跟该点电场强度的_一致.7.如果电场中各点电场强度的大小相等,方向相同,这个电场就叫_.8.电荷在电场中受到的静电力又叫电场力,公式为:_.三点剖析一、关于电场强度的几个问题1.对电场强度定义的理解 电场中某点的电场强度e是唯一的,是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的.虽然e=,但场强e绝不是试探电荷所受的电场力,也不是单位正试探电荷所受的电场力,因为电场强度不是电场力,电场中某点的电场强度,既与试探电荷的电荷量q无关,也与试探电荷的有无无关.因为即使无试探电荷存在,该点的电场强度依然是原有的值.2.两个场强公式e=和e=的比较(1)e=适用于真空中点电荷产生的电场,式中的q是场源电荷的电荷量,e与场源电荷q密切相关;e=是场强的定义式,适用于任何电场,式中的q是试探电荷的电荷量,e与试探电荷q无关.(2)在点电荷q的电场中不存在e相同的两个点,r相等时,e的大小相等但方向不同;两点在以q为圆心的同一半径上时,e的方向相同而大小不等.3.电场的叠加 当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候,空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和.“叠加电场”一经形成,电场中某点的场强也就唯一确定了.但由于场强是矢量,可以依矢量法则根据需要进行分解.二、对电场线应注意以下几点1.电场中的电场线不相交 电场中某点的电场强度的大小和方向,根据其客观性是唯一确定的,若电场线能相交,由于交点的切线不唯一,根据画电场线的规定,交点处的电场强度失去了上述的唯一性,所以电场中的电场线在空间是不能相交的.2.实验能显示电场线的形状,为什么说电场线不是客观存在的 因为电场是一种特殊的物质,无形无体,充满它所在的空间.正因为它是没有形状的,而实验之所以能显示电场线的形状,是因为在引入电场线时,抓住“电场力”这一根本属性.实验显示的正是带电物体在电场中受到电场力所表现出来的位置改变,因此我们应该注意,虽然我们可以用实验来显示电场线的形状,但并不说明电场线是客观存在的.电场线是假想的,电场才是客观存在的.3.电场线和运动轨迹 电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线,规定电场上每点的切线方向为该点的场强方向,也是正电荷在该点受力产生加速度的方向(与负电荷受力方向相反).运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹,径迹上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向.在力学的学习中我们就已经知道,物体运动速度的方向和它的加速度的方向是两回事,不一定相同,因此,电场线与运动轨迹不能混为一谈,不能认为电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹,只有当电场线是直线,且带电粒子初速度为零或初速度方向在这条直线上,运动轨迹才和电场线重合,这只是一种特殊的情况.4.电场线的疏密与场强的比较 按照电场线画法的规定,场强大处画电场线密,场强小处画电场线疏,因此根据电场线的密疏就可以比较场强的大小.例如,图1-3-1（a）中由于a点处比b点处的电场线密,可知eaeb.但若只给一条直电场线,如图1-3-1（b）,试比较判断a、b两点的场强的大小,则无法由疏密程度来确定.对此种情况可有多种推理判断:若是正点电荷电场中的一根电场线,由点电荷场强公式可知eaeb;若是负点电荷电场中的一根电场线,则有ebea;若是匀强电场中的一根电场线,则有ea=eb.当然,对它还可以有其他的推理判断. 图1-3-1精题精讲例1 一检验电荷q=+410-9 c,在电场中p点受到的电场力f=610-7 n.求:(1)p点的场强;(2)没有检验电荷时,p点的场强;(3)放一电荷量为q=1.210-6 c的电荷在p点,受到的电场力f是多大?思路解析 只要记住场强定义式和理解场强的含义,求解此题是相当容易的.(1)e=1.5102 n/c.(2)场强是描述电场的物理量,跟检验电荷无关,所以场强仍是1.5102 n/c.(3)f=qe=1.210-61.5102 n=1.810-4 n.答案:（1）e=1.5102 n/c（2）e=1.5102 n/c（3）f=1.810-4 n绿色通道 加深对公式的记忆和理解,公式e=适用于任何电场,并且e与q无关.理解电场最明显的特征就是对置入其中的电荷有力的作用.例2 如图1-3-2，在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的点电荷，电荷量的大小都是q1;在b、d两个顶点上，各放一带负电的点电荷，电荷量的大小都是q2,q1q2.已知六边形中心o点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是哪一条（ ） 图1-3-2 图1-3-3a.e1 b.e2 c.e3 d.e4思路解析 作出a、c、b、d四个点电荷在o点的场强方向如图1-3-3中ea、ec、eb、ed,由几何知识得ea、ec的夹角为120,故ea、ec的矢量和大小e+=ea=ec,方向如图1-3-3.eb、ed的夹角也为120,eb、ed的矢量和大小为e-=eb=ed,方向如图1-3-3.又由点电荷形成的电场的场强公式e=和q1q2,得e+e-,所以e+与e-矢量和的方向只能是图中e2的方向,故选项b正确.答案:b绿色通道 场强是矢量,几个点电荷在空间某点的电场强度,就是这几个点电荷单独在该点的电场强度的矢量叠加.图1-3-4例3 如图1-3-4所示,在x轴上有两个点电荷a、b,带电荷量分别为+q1与-q2,且q1=2|q2|,用e1和e2分别表示两个点电荷所产生的场强的大小,则在x轴上应有（ ）a.e1=e2的点只有一处,该处合场强为零b.e1=e2的点共有两处,一处合场强为零,另一处合场强为2e2c.e1=e2的点共有三处,其中两处合场强为零,另一处合场强为2e2d.e1=e2的点共有三处,其中一处合场强为零,另两处合场强为2e2思路解析 e1=e2的结果有两种可能:一种是合场强为零,另一种是合场强为2e1或2e2.由图可知,在a、b之间的x轴上,a、b两电荷的场强方向相同,不存在合场强为零的点,但合场强为2e2的点可能存在(只有一处);在a点左侧的x轴上,由e=可以判断得知,也不存在合场强为零的点,因这一区间内距a近,而距b远,但a点处的电荷量大于b点处的电荷量,故不可能出现e1=e2的位置,自然也就没有合场强为零的点,这样符合合场强为零的位置只有在b点右侧的x轴上,且是唯一确定的位