13第三节电场强度.

1、第三节电场强度三维目标知识与技能：1理解电场和电场力两概念。2理解电场强度的物理意义，掌握点电荷周围电场强度的决定因素及电场强度叠加原理。3.理解用比值法定义物理量的方法。过程与方法:1.培养学生认识自然、探索规律的方法。2培养学生的自学能力、求异思维能力，进而提升其创新能力。 情景引入力的作用都需要物质，脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；地球对物体的作用力是通过重 力场作用的；两个电荷之间的库仑力通过什么相互作用呢？研究表明，库仑力是通过电场发生相互作用的，库仑力也叫电场力。电场力的功能：电场力的应用广泛，航天事业导航修正中应用到离子加速器，在新材料的加工过程中，应用 电场力，对物质排列进行

2、改变，电场力在未来可能是主要动力之一。电场力的研究方向：在未来应用电场力，航空航天事业会得到长足发展，例如利用电场保护层(可以让飞行器更轻)；以及让飞行器依赖电场飞行(而取代现有的发动机)；电场在核物质的衰变中起的作用，让我们能更好的利用能源。问题探究知识点一、电场走进生活法拉第笼是一个由金属或者良导体形成的笼子。是以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克 尔法拉第的姓氏命名的一种用于演示等势体、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成。其笼体与大地连通，高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼体10厘米时，岀现放电火花，根据接地导

3、体静电平衡的条件，笼体是一个等势体，内部电势处处相等，电 场处处为零，电荷分布在接近放电杆的外表面上。自主探究1.电场：电场客观存在于任何电荷周围，正是电荷周围存在着电场，才对放入的其中的电荷施加力的 作用。电场的性质：(1)力性电场对场内电荷有力的作用。(2)物质性电场具有客观物质属性。(3)非实体、特殊态一一看不见、摸不着、闻不到。2.场物质：自然界中的物质仅有两种存在的形态，一种是以固、液、气等普通形态存在的实体物质； 而另一种，就是以特殊形态存在的非实体物质一一场物质。3试探电荷：体积足够小、带电量足够小的点电荷。4某点电场的方向规定为正电荷在该点的受力方向。各个击破1.对试探电荷概念

4、的解读：(1)为了研究电场而引入的点电荷。（2）体积足够小，带电量足够小。（3）电场由场源电荷产生，与试探电荷无关。晴天的时候，地面附近有由上而下的大气电场，其电场强度约100V/m，人为何不会触电呢？因2.电场的试探方法： 物理学中电荷周围的电场可以通过放入其中的试探电荷来试探（电场对场内的电荷有力作用电场的力性）。3.电场的方向： 正电荷在电场中某点的受力方向规定为该点的电场的方向。互动空间讨论与交流：（1）电场是一种看不到、摸不着的物质，我们怎样研究它呢？答案： 由于电场对电荷有力的作用，我们可以在电场中引入试探电荷来研究它。（2）电场的方向怎么规定？答案： 正电荷在电场中某点的受力方向

5、， 规定为该点的电场的方向。负电荷在电场中某点的受力方向， 与该点电场方向相反。例1.关于电场，下列说法正确的是（）A.电场是人为想象出来的，并非实际存在的B.电场是电荷周围客观存在的一种物质C.某点电场的方向规定为电荷在该点的受力方向D.首先引进电场的概念的科学家是法拉第解析：电场是带电体周围客观存在的物质，故A选项错B选项对。电场中某点的受力方向规定为该点 处正电荷的受力方向，C选项错；首先引进电场概念的科学家就是法拉第，D选项对。答案 ：BD过程与方法： 电场是一种特殊的物质，看不到、摸不着，一般引进试探电荷来研究电场。电场中某点的方向规定为正电荷在该点的受力方向。针对训练1.关于试探电

6、荷，下列说法正确的是（）A.试探电荷是电荷量足够小，体积足够小的点电荷B.任何带电体都可以是试探电荷C.试探电荷必须为正电荷D.正的试探电荷在电场中某点的受力方向，规定为该点电场的方向解析： 由于研究电场中某点的性质，试探电荷必须足够小，而为了不影响原电场，试探电荷的电荷量也必须足够小。电场的方向规定为正的试探电荷在该点的受力方向。答案：AD即时反馈：1.2.3.即时反馈参考答案1.电场是带电体周围客观存在的物质。2.试探电荷是为了研究电场的性质而引进的体积和电荷量都足够小的点电荷。3.电场中某点的方向规定为正电荷在该点的受力方向。知识点二、电场强度走进生活(3)如在A、B两处分别放上另一个电

7、荷量为q=105C的点电荷，它受到的电场力多大?为人是良导体，可与地面成一等势体，故人没有触电。那么一个穿着绝缘胶鞋的人呢？空中跳水的人 呢？自主探究1.电场强度：放入电场中某一点的电荷受到的电场力和它的电荷量的比值叫做该点的电场强度，简称电场强度，公式：用符号E表示。E丄q2.电场强度定义公式适用于任何电场，E和F、q无关，由电场本身性质决定。各个击破1.对电场强度概念的解读：(1)单位：牛/库仑，N/C.(2)矢量性：规定正电荷在电场中某点的受力方向为该点电场强度的方向。(3)电场强度由场源电荷决定，与引入的试探电荷带电量及其受的电场力没有关系。(4)比值定义法：速度v=s/t，单位时间内

8、发生的位移。密度p=m/V。单位体积内所含的质量。电场 强度E=F/q，单位电荷量所受电场力。2.电场强度的叠加：(1)独立性：各个场源电荷在某点均独立产生电场互不干扰。(2)矢量叠加原理：所有场源电荷在某点产生的电场的合电场强度等于各个场源电荷在该点单独产生 的电场电场强度的矢量和一一遵循平行四边形定则。(3)电场强度反映电场对电荷力的性质：F=qE.3.真空中点电荷周围的电场：Q电场强度公式：E二kp，式中Q为产生电场的点电荷(即场源电荷)的电荷量，r是离场源电r荷的距离，k是静电常量。互动空间讨论与交流：(1)甲同学根据E=F/q，得出电场中某点的电场强度与电场力成正比的结论，你认为对吗

9、？答案：这种说法是错误的，电场中某点的电场强度是由电场本身的性质决定的，与电荷受电场力无关。(2)乙同学根据E=kQ/r2，得出电场中某点的电场强度与产生电场的点电荷的电荷量成正比，你认 为对吗？答案：这句话是正确的，公式中的Q即产生电场的点电荷的电荷量。(3)讨论公式E=F/q与E=kQ/r2的联系和区别。答案： 公式E=F/q为电场强度的定义式，在任何电场中均可适用。而公式E=kQ/r2是从公式E=F/q推导得到的，它只能适用于真空中的点电荷。例2.把一个电量q=106C的试探电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两处，如图所示, 受到的电场力大小分别是FA= 5X103N，FB=3X

10、103N.一Fi(1)画出试探电荷在A、B两处的受力方向.,(3)如在A、B两处分别放上另一个电荷量为q=105C的点电荷，它受到的电场力多大?(2)求出A、B两处的电场强度.|阅读与理解：试探电荷所受到的电场力就是点电荷间的库仑力，由电荷间相互作用规律确定受力方向,由电场强度定义算岀电场强度大小，并根据正试探电荷的受力方向确定电场强度方向.解析：（1）试探电荷在A、B两处的受力方向沿它们与点电荷连线向内，如图中FA、FB所示.（2）由E=F/q得，A、B两处的电场强度大小分别为；FA5X 103*= A- N/C = 5X1O3N/C；Aq 10%FE3X103EB= =- N/C =3X1

11、03N/ CBq 10-6电场强度的方向决定于正试探电荷的受力方向，因此沿A、B两点与点电荷连线向外.（3）当在A、B两点放入电荷q时，受到的电场力分别为FA = q EA=5X103X105N=5X102N;FB=q EB=3X103X105N=3X102N.其方向与电场强度方向相同.过程与方法：通过本题可进一步认识电场强度与电场力的不同.电场强度是由电场本身决定的，与电 场中所放置的电荷无关知道电场强度后，由F=qE即可算岀点电荷受到的电场力.针对训练2.在电场中某点有一试探电荷q=10-4C，受电场力F=8X10-2N，求：（1）试探电荷所在处的电场强度？ （2）若将试探电荷改换为-2X

12、0-4C，该点电场强度又如何？电场力呢？阅读与理解：电场强度的定义式为EB。A、B点的 电场强度方向分别沿过A、B点的切线方向。由于F=qE，所以FAFB。A处 为正电荷，所以+q所受的电场力方向与A点的电场强度EA方向一致。而B处 为负电荷，所以B点的-q所受的电场力方向与EB相反。过程与方法：由于电荷有正、负之分，而我们规定某点电场强度的方向与 处于该点的正电荷受到的电场力方向相同，因此负电荷在电场中受到的电场力与所处位置的电场强度方向 相反，也就是说，某一位置的电荷，受到的电场力的方向，可能与电场线的方向相同，也可能相反，关键 在于置于电场中的电荷的电性。针对训练4.如图中带箭头的直线是

13、某一电场中的一条电场线，在这条直线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的电场强度大小，下列说法正确的是()A.A、B两点的电场强度方向相同:-*-*B.电场线从A指向B，所以EAEBC.A、B同在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA=EBD.不知A、B附近的电场线分布情况，EA、EB的大小不能确定解析：根据电场线的物理意义，电场线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向因为题中的电场线是直线所以A、B两点的电场强度方向相同，都沿着电场线向右因为电场线的疏密程度反映了电场强度的大小，但由于题中仅画出一条电场线，不知道A、B附近电场线的分布情况，所以无法肯定EA和EB的大小。答案：AD即时反

14、馈：1.2.3.即时反馈参考答案：1.电场线的疏密反映电场的强弱，电场线越密的地方，电场越强；电场线越疏的地方，电场越弱。2.电场线是不闭合的曲线。电场线从无穷远处或正电荷岀发，终止于无穷远处或负电荷。3.电场中任何两条电场线都不相交。本节内容综合归纳：1.本节主要的知识点有：电场、电场强度、电场线和匀强电场。2.过程与方法总结：(1)电场具有物质性、矢量性。在电场引入了试探电荷，利用试探电荷在电场中受电场力，可 以对电场进行研究。(2)理解电场强度的定义：E=F/q。(3)电场强度和电场线是描述电场的两种方法，要熟记。3.本节疑点和易错点：(1)电场强度概念的理解（2）电场线的分布特点优化训

15、练（）基础夯实（单项选择题）FQ1下列关于电场强度的两个表达式E =L和E= k三的叙述，正确的是（）qr2AE =F是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的静电力，q是产生电场的电荷的电荷量-qB.由公式E=：F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F成正比qC在公式F中；kQ；是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的电场强度大小；而kQi是点电r2r2r2荷Q1产生的电场在点电荷Q2处电场强度的大小.D.由公式E=kQ可知，在以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的电场强度E相同r解析：A错在q是试探电荷的电荷量，而不是场源电荷的电荷量；B错在E是由电场本身性质

16、决定的,与电荷受电场力F无关，D错在E的大小相同，但方向不同。答案：C2下列关于电场线的说法，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某电场中电场线越密的地方，同一试探电荷受的电场力越大C顺着电场线移动电荷，电荷所受电场力的大小一定不变D在电场中，凡是电场线通过的点，电场强度都不为零，没画电场线的区域内的点电场强度一定为零 解析：电场线某一点的切线方向与正电荷在该点的受力方向相同，A错；没画电场线的区域电场强度不一定为零，D错。答案：B3.如图所示，AB是某个点电荷产生的电场中的一条电场线，在电场线上 仅在电场力作用下沿电场线向B点运动，下列判断正确的是（）A电场

17、线由B点指向A点，该电荷做加速运动，加速度越来越小B电场线由B点指向A点，该电荷做加速运动，其加速度大小变 化由题设条件不能确定C电场线由A点指向B点，电荷做匀加速运动D.电场线由A点指向B点，该电荷做加速运动，加速度越来越大解析：负电荷受力方向与电场方向相反，故电场线由B指向A;由于场源电荷电性不知，在A、B哪一侧也就不能确定，所以不能判断电荷受力的变化情况。答案：B4.关于点电荷产生的电场，下列说法中正确的是（）A.当某点与点电荷距离r时，该点电场强度E-0B.当某点与点电荷间距离r-0时，该点电场强度ETC.同一直线上任意一点的电场强度是相同的D.与点电荷距离相等的点处的电场强度是相同的

18、解析：当r趋近于零时，不满足点电荷的条件，所以不能用公式E=kQ来求解。2r0点由静止释放一个负电荷，它答案：A5.在真空中，两个等量异种点电荷电量均为q，相距r，两点电荷连线中点处的强场为A.Fd、Fe的方向都是水平向右B.Fd、Fc的方向水平向右，C.Fd、Fe的方向水平向右，Fe的方向竖直向上Fc=O+Q+、 - -a dD.FdFc解析：由电场线分布知-Qbce所在直线任一点的电场强度方向都水平向右，故A对；d处的电场线比c处2 2 2A. O B. 2Kq/r C.4Kq/r D.8Kq/r解析：两个电场方向，由公式：E=k Q可知叠加的结果为8kq/r22r答案：D6.如图中的实线

19、是一族未标明方向的由点电荷产生的电场线.虚线是某一带电粒子通过该电场区域时 的运动轨迹，a，b是其轨迹上的两点.若带电粒于在运动过程中只受电场力作用，根据此图，下列说 法正确的是（）A.能判断带电粒子所带电荷的符号B.不能判断带电粒子在a、b两点的受力方向C.不能比较带电粒子在a、b两点的加速度大小a、b两点受力均沿电场线向左，曲线运动的合外力指向轨迹凹的一侧,答案：D（二）能力提高（双项选择题）7关于静电场中的电场线，以下说法中正确的是（A电场线是不闭合的曲线B电场线总是从正电荷岀发到负电荷终止或延伸到无限远C.已知一条电场线，就一定能确定电场线所在处的电场强度D.可以通过实验看到电场线解析

20、：电场线起始于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处。答案：AB8关于电场强度和电场力的说法，正确的是（A某点的电场强度跟点电荷在该点受到的电场力成正比B点电荷受到的电场力跟它所在处的电场强度成正比C某点的电场强度跟放入该点的点电荷的电量成反比D.放入电场中某点的电荷所受的电场力跟它的电量成正比解析：由F=qE可知点电荷受到的电场力与电场强度成正比，与电荷量成正比。答案：BD9在真空中的A点固定一个带电量大小为Q的正点电荷，有一个质量为m的带电油滴恰好悬在A点正下 方距离为r的B点处保持静止，油滴带电量大小为A.油滴一定带正电B.油滴一定带负电C.B点处的电场强度大小等于mg/qD.B点处的

21、电场强度大小等于kq/r：_ 2解析：由平衡条件知mg=kQq/r。 答案：BCD.可以比较带电粒子在a、b的加速度的大小解析：由轨迹可知带电粒子在但电场线方向未知，所以没法判断带电粒子的电性;a处电场线较密，故带电粒子在a点的加速度比较大。则（）10如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷 是ab的垂直平分线上的一点， 将一个正点电荷先后放在 则下列说法中正确的是（ ）a、+Q和-Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e d、c、e点，它们所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe，314.如图所示，质量m=2.0X10 kg密，故D对。答案：AD11.如图所示，三个点电荷分别位于同一条直线

22、上的 恰好都处于静止状态。下列说法中正确的是（A.这三个点电荷一定都是同种电荷B.这三个点电荷一定不是同种电荷a、b、c三点处，abbc。已知它们只在电场力作用下C.处于a点处的点电荷的电荷量一定大于处于c点处的点电荷的电荷量D.处于b点处的点电荷的电荷量一定大于处于c点处的点电荷的电荷量解析：三个点电荷只受电场力作用下平衡,应满足条件（1）两侧的电荷电性相同，与中间电荷电性相反；（2）中间点电荷电量最小；（3）每个点电荷受2个库伦力平衡，3对作用力与反作用力全相等。同夹异，两大夹小”，BC正确。答案：BC12.如图所示.a、b两个点电荷，带等量同种电荷，位置固定，O为ab的中点，O1O2通过

23、O且与ab垂直。一个电子（重力可忽略）从O1侧沿O1O2方向射入，则电子穿过O再向右运动的过程中可能（A.它的速度逐渐变大B它的速度逐渐减小C它的加速度开始一段逐渐加大，后来逐渐减小D它的加速度开始一段逐渐减小，后来逐渐增加答案：BC（三）思维实践13.如图所示，以0为圆心，r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有与x轴正方向相同的匀强电场E,同时在0点固定一个电荷量为+Q的点电荷，如果把一个带电量为一q的试探电荷放在c点，则恰好平衡，那么匀强电场的电场强度为多少？a、d两点的实际电场强度为多少？解析：图示空间有匀强电场和点电荷+Q形成的电场，任何一点的电场强度都是两个电场在该处

24、电场强度的合电场强度。由带电量为一q的试探电荷在c处于平衡可得：kQqrqEkQ解得匀强电场的电场强度为：E =2r由正点电荷形成的电场电场强度方向从圆心沿半径方向向外。故在a点，点电荷电场强度方向沿x轴正方向；在d点，点电荷电场 强度方向沿y轴的正方向。在a点，为两个等大、同方向电场强度的合成，即Ea2kQr2厂A Lr弋在b点，为两个等大、互相垂直的电场强度的合成，即Eb的带电小球用绝缘细线竖直地悬挂于电场中，当小球的带电量为q1=1.0X10-4C时，悬线中的张力为T1=1.5X10-2N，则小球所在处的电场强度为多大？当小球的带电量为q2=1.0X10-4C时，悬线中的张力T2为多大？解析：小球的重力G=mg=2.0X10-2N由题意：绳子拉力 =1.5X10-2NVG故电场力F方向向上且有F+=G得F=G-T1=5X10-3NF 5灯0小球处的电场强度E=50N /Cq,1.0 x10*当q