鲁科版选修11 电场及其描述 第一课时 学案.docx

第3节电场及其描述学 习 目 标：1知道电荷间的相互作用是通过电场实现的，初步了解场是物质存在的形式之一2体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义、公式、单位、方向 3能推导点电荷的电场强度公式，并进行简单计算4知道电场线的定义和特点，会用电场线描述各种典型电场重点：能推导点电荷的电场强度公式，并进行简单计算难点：知道电场线的定义和特点，会用电场线描述各种典型电场自 主 预 习探 新 知一、电场及电场力1电场传递电荷相互作用的物质，电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式2电场力电场对于处在其中的电荷的作用力二、电场强度1场源电荷和试探电荷：电场最明显的特征就是对置入其中的电荷有力的作用，激发电场的电荷被称为场源电荷或源电荷，检验电场是否存在或强弱分布的电荷称为试探电荷或检验电荷2电场强度(1)定义：在物理学中，把放入电场中某点的电荷所受电场力与它的电荷量的比值叫作电场强度，简称场强，用字母e表示(2)公式：e.(3)方向：与正电荷在该点所受电场力的方向相同(4)单位：牛/库，符号：n/c.(5)物理意义：描述电场的力的性质的物理量，反映了电场的强弱三、点电荷的电场与匀强电场1真空中点电荷的电场强度(1)大小(2)方向若q为正电荷，场强方向沿q和该点的连线指向该点；若q为负电荷，场强方向沿q和该点的连线指向q.2匀强电场电场中各点的电场强度的大小和方向都相同的电场四、电场线1电场线是用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上任一点的切线表示该点的电场强度的方向2几种常见电场的电场线(1)熟记五种特殊电场的电场线分布，如图131所示图131(2)电场线的特点电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在任意两条电场线不相交电场线的疏密程度表示电场的强弱；电场线上某点的切线方向表示该点电场的方向电场线总是起自正电荷(或无穷远处)，止于无穷远处(或负电荷)即电场线不闭合，在无电荷处不中断电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹基础自测1思考判断(1)电场是人们为了解释电荷间的作用力，人为创造的，并不是真实存在的()提示电场是客观存在的一种特殊物质(2)电场看不见、摸不着，因此电场不是物质()提示电场是一种特殊物质(3)电场对放入其中的任何电荷都有力的作用()(4)公式e是电场强度的比值定义式，适用于一切电场()(5)电场强度定义式e为我们提供了一种计算静电力的方法，即fqe.()(6)根据ek，点电荷电场强度与场源电荷q成正比，与距离r的平方成反比()(7)e适用于计算一切电场中的电场强度()提示e适用于真空中点电荷(8)电场线的疏密表示场强的大小，没画电场线的地方，场强为零()提示电荷存在于电荷周围的空间，没画电场线的地方也有电场2(多选)以下关于电场和电场线的说法中正确的是()a电场线就是电荷在电场中的运动轨迹b在电场中，凡是有电场线通过的点，场强不为零，不画电场线的区域内的点场强为零c同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大d电场线是人们假想的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在cd电场线是为了描述电场的强弱及方向的方便而引进的假想线，它一般不与电荷的运动轨迹重合，a错误，d正确在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，电荷受到的电场力也较大，c正确3关于电场，下列说法中正确的是()ae，若q减半，则该处电场强度为原来的2倍bek中，e与q成正比，而与r2成反比c在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各处的场强相同d电场中某点场强的方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向be中的q为试探电荷的电荷量，而电场中某处的电场强度是由电场本身决定，与试探电荷无关，选项a错误；电场中某点场强的方向就是该点所放正电荷受到的静电力的方向，在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各处的场强大小相等，但方向不相同，选项c、d均错，故选项b正确4如图所示，各电场中a、b两点电场强度相同的是()ca图中，a、b两点场强大小相等，方向不同，b图中，a、b两点场强的方向相同，但大小不等，c图中是匀强电场，则a、b两点场强大小、方向都相同；d图中a、b两点场强大小、方向均不相同故选项c正确合 作 探 究攻 重 难电场和电场强度的理解1.关于电场的几点说明(1)特殊物质性：电场是一种看不见、摸不着但客观真实存在的特殊物质(2)客观存在性：电荷周围一定存在电场，静止的电荷周围存在静电场(3)桥梁纽带作用：电场是电荷间相互作用的桥梁，不直接接触就可以发生相互作用2关于电场强度的几点说明(1)唯一性：电场中某点的电场强度e是唯一的，由电场本身决定，与是否放入试探电荷以及放入试探电荷的正负、电荷量的大小无关(2)矢量性：e为矢量，其方向与放在该点的正电荷所受的电场力方向相同，与负电荷所受的电场力方向相反真空中o点放一个点电荷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，如图所示求： (1)q在m点受到的作用力；(2)m点的场强；(3)拿走q后m点的场强思路点拨：根据公式f求电场力根据公式ef/q计算电场强度解析(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 n1.0108 n因为q为正电，q为负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿mo指向q.(2)m点的场强em n/c100 n/c，其方向沿om连线背离q，因为它的方向跟正电荷所受电场力的方向相同(3)场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷q及场中位置决定的，与试探电荷q是否存在无关故拿走q后，m点的场强仍为100 n/c，方向沿om连线背离q.答案(1)1.0108 n，方向沿mo指向q(2)100 n/c，方向沿om连线背离q(3)100 n/c，方向沿om连线背离q针对训练1在电场中某点放一试探电荷，其电荷量为q，试探电荷受到的电场力为f，则该点的电场强度为e，那么下列说法正确的是() a若移去试探电荷q，则该点的电场强度变为零b若在该点放一个电荷量为2q的试探电荷，则该点的电场强度变为c若在该点放一个电荷量为2q的试探电荷，则该点的电场强度大小仍为e，但电场强度的方向与原来的方向相反d若在该点放一个电荷量为的试探电荷，则该点的电场强度大小仍为e，电场强度的方向还与原来的方向相同d电场强度是由电场本身决定的，与试探电荷的电荷量、电性无关，与是否放入试探电荷、放入什么样的试探电荷无关，所以选项d正确公式e与e的比较公式ee本质区别定义式决定式意义及用途给出了一种量度电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷的电场q或q的意义q表示放入电场的检验(或试探)电荷的电荷量q表示产生电场的点电荷的电荷量关系理解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不仅能用q、r来表示，且eq，e下列关于电场强度的说法中正确的是()a公式e只适用于真空中点电荷产生的电场b由公式e可知，电场中某点的电场强度e与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比c在公式fk中，k是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小；而k是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处场强的大小d由公式ek可知，在离点电荷非常近的地方(r0)，电场强度e无穷大c电场强度的定义式e适用于任何电场，故a错；电场中某点的电场强度由电场本身决定，而与电场中该点是否有试探电荷或引入试探电荷所受的电场力无关(试探电荷所受电场力与其所带电荷量的比值仅反映该点场强的大小，不能决定场强的大小)，故b错；点电荷间的相互作用力是通过电场产生的，故c对；公式e是点电荷产生的电场中某点场强的计算式，当r0时，所谓“点电荷”已不存在，该公式已不适用，故d错对e和e的两点说明(1)公式e中的q是试探电荷的电荷量，所以e不是场强的决定式；(2)公式ek中的q是场源电荷的电荷量，所以ek仅适用于点电荷的电场求解，是点电荷场强的决定式针对训练2(多选)电场强度e的定义式为e，库仑定律的表达式为fk，下列说法正确的是()ae也适用于点电荷产生的电场be中的f是放入电场中的电荷所受的电场力，q是放入电场中的电荷的电荷量ce中的f是放入电场中的电荷所受的电场力，q是产生电场的电荷的电荷量dfk中，q1与q2是相互作用的两个点电荷abd定义式e适用于所有情况，式中的q是试探电荷的电荷量，则a、b正确，c错误；fk中，q1与q2是相互作用的两个点电荷，则d正确电场线的理解及应用1.电场线的特点：(1)起始于无限远或正电荷，终止于负电荷或无限远(2)任意两条电场线不相交(3)在同一幅图中，电场线的疏密表示场强的大小(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向2等量异种点电荷与等量同种点电荷形成的电场场强分布特点的比较比较项目等量异种点电荷等量同种(正)点电荷电场线分布图连线上的场强大小o点最小，从o点沿连线向两边逐渐变大o点为零，从o点沿连线向两边逐渐变大中垂线上的场强大小o点最大，从o点沿中垂线向两边逐渐变小o点为零，从o点沿中垂线向两边先变大后变小关于o点对称的点a与a、b与b的场强等大同向等大反向(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点电场的强弱如图133甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图133乙是场中的一些点：o是电荷连线的中点，e、f是连线中垂线上相对o对称的两点，b、c和a、d也相对o点对称，则()图133ab、c两点场强大小和方向都相同ba、d两点场强大小相等，方向相反ce、o、f三点比较，o点场强最大db、o、c三点比较，o点场强最大ac由对称性可知，b、c两点场强大小和方向均相同，a正确；a、d两点场强大小相同，方向也相同，b错误；在两点电荷连线的中垂线上，o点场强最大，在两点电荷连线上，o点场强最小，c正确，d错误针对训练3两点电荷形成电场的电场线分布如图134所示，a、b是电场线上的两点，下列判断正确的是()图134aa、b两点的电场强度大小不等，方向相同ba、b两点的电场强度大小相等，方向不同c左边电荷带负电，右边电荷带正电d两电荷所带电荷量相等c电场线从正电荷出发，到负电荷终止，电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场线的切线方向表示电场的方向，a、b两点的电场强度大小不相等，方向也不相同，a、b错误，c正确；电场线分布不对称，两电荷所带电荷量不相等，d错误当 堂 达 标固 双 基1(多选)下列关于电场的说法中正确的是()a电场不是客观存在的物质，是为了研究静电力而假想的b两电荷之间的相互作用是超距作用c电场是客观存在的物质，但不是由分子、原子等实物粒子组成的d电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用cd电场是客观存在的物质，a错误，c正确；电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用，正是这一作用使电场成为传递电场力的媒介，b错误，d正确2以下关于电场线的说法中，正确的是()a电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同b沿电场线的方向，电场强度越来越小c电场线越密的地方，同一检验电荷所受的电场力越大d顺着电场线移动电荷，电荷所受电场力的大小一定不变c电场线上每一点的切线方向都跟正电荷在该点的受力方向相同，跟负电荷的受力方向相反，选项a错误；只说沿电场线的方向，电场强度的大小无法确定，如沿电场线的方向，正电荷形成的电场的电场强度越来越小，负电荷形成的电场的电场强度越来越大，选项b错误；电场线越密的地方场强越大，由公式fqe可知选项c正确；顺着电场线移动电荷，只要电场强度e的大小发生变化，则fqe就变化，选项d错误3由电场强度的定义式ef/q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，f/q始终不变c不同电荷在电场中某点所受的电场力大小不同，该点的电场强度在不断改变d一个不带电的小球在p点受到的电场力为零，则p点的场强一定为零b电场强度等于试探电荷所受电场力与电荷量的比值，但并不是说电场强度e跟f成正比、跟q成反比，电场强度e由电场本身决定，与f、q无关，故选项a错误；在电场中的同一点，电场强度e是一定的，无论试探电荷所带的电荷量如何变化，f/q始终不变，故b正确，c错误；由于电场对不带电的小球没有电场力作用，不带电的小球在p点受到的电场力为零，p点的场强可能为零，也可能不为零，故选项d错误4如图135所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法正确的是()图135a这个电场可能是负点电荷的电场b点电荷q在a点处受到的电场力比在b点处受到的电场力大c负电荷在b点处受到的电场力的方向沿电场线的切线方向d点电荷q在a点处的瞬时加速度比在b点处的瞬时加速度小(不计重力)b负点电荷的电场线是从四周无穷远处沿不同方向指向负点电荷的，故选项a错误；电场线越密的地方场强越大，由题图知eaeb，又因fqe，得fafb，故选项b正确；由a知，af，而fe，eaeb，所以aaab，故选项d错误；负电荷在b点受到的电场力的方向与b点电场强度的方向相反，故选项c错误5场源电荷q2104 c，是正点电荷；检验电荷q2105 c，是负点电荷，