电场力的性质教案

复习《电场力的性质》教案

保康二中 刘怀潮

教学目标

（一）知识与技能

1、知道点电荷的概念。

2、知道常见静电场的电场线分布。

3、理解库仑定律及适用条件。

4、理解电场强度的概念及点电荷的场强公式。

（二）过程与方法

1、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电的实质。

2、通过让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律的物理规律过程

3通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。

（三）情感态度与价值观

1.通过学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质

2.培养学生的观察和探索能力

3.培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。

【重点难点】

1、库仑定律及适用条件；

2、电场强度的概念；

3、常见静电场的特点

【教具】投影仪 电脑

【课前复习】内容略

教学过程：

【知识梳理】

一、电荷

(1)两种电荷：.

（2）元电荷：

（3）点电荷： 点电荷是理想化的物理模型，实际不存在.

说明：（1）电荷量，用Q（或q）表示.通常，正电荷量用正数表示，负电荷量用负数表示.

（2）验电器是一种最简单的检验物体是否带电，并能粗略判断所带电荷量多少的仪器.

二、库仑定律

1.内容： 即122QQFk.r，k为静电力常量，k=9.0×109 N·m2/C2.

说明：（1）库仑定律适用于真空中点电荷之间的相互作用，点电荷在空气中的相互作用也可以应用该定律.

①对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离.

②对于两个带电金属球，要考虑金属表面电荷的重新分布.

③库仑力在r=10-15～10-11 m的范围内均有效，所以根据公式不要推出错误的结论：当r→0时，F→∞，其实，在这样的条件下，两个带电体也已经不能再看做点电荷.

（2）122QQFkr，可采用两种方法计算：

①采用绝对值计算.库仑力的方向由题意判断得出.

②Q1、Q2带符号计算.库仑力F的正、负符号不表示方向，只表示两点电荷之间的引力或斥力.

（3）当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍然遵循库仑定律，任一点电荷同时受到多个库仑力的作用，可利用力的合成或者平行四边形定则求合力.

三、电场强度

1.定义:

2.对电场强度的理解

(1)电场强度E是矢量,规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度方向.

(2)场强三个表达式的比较

定义式 决定式 关系式

表达式 E=F/q E=kQ/r2 E=U/d

适用范围 任何电场E的大小及方向，与检验电荷的电荷量大小及存在与否无关 真空中的点电荷Q：场源电荷电荷量

r:研究点到场源电荷的距离 匀强电场

U：电场中两点的电势差

d:两点沿电场线方向的距离

附注 检验电荷q:带电荷量很小的电荷，放入场源电荷电场后，不影

响原电场的分布

（3）电场的叠加：若空间中几个电场同时存在，它们的场就互相叠加，形成电场.这时某点的场强等于它们单独存在时在该点产生场强的矢量和.

四、电场线

（1）概念：

（2）特点：①；②；③；④电场线不同于电荷的运动轨迹.电场线反映的是电场中各点的力的性质方面的情况，力的情况，和电荷的运动轨迹是两回事.

说明：（1）电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线.

（2）电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹.

【巩固练习】

1.下列关于点电荷的说法正确的是()

A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷

B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C.由公式122qqFkr可以知,r→0时，F→∞

D.当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷

2.半径为R的两个较大的金属球，带电均为同种电荷q，放在绝缘的桌面上，两球间的距离为2R，若两球间的作用力为F1，222qFk4R，则下列说法正确的是( )

A.F1>F2 B.F1

3.关于电场强度，下列说法正确的是( )

A.以点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强相同

B.正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大

C.在电场中某点放入试探电荷q,该点的电场强度为FEq,取走q后，该点的场强不为零

D.电荷所受到的电场力很大，即该点的电场强度很大

4.下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系的说法正确的是（ ）

A.带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合

B.带电粒子只在电场力的作用下，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合

C.带电粒子在电场中的运动轨迹可能与电场线重合

D.电场线上某点的切线方向与该处的电荷的受力方向相同

【突出重点】

一、库仑定律的应用

应用库仑定律解题时，首先，应注意库仑定律的适用条件.公式122FkQQ/r仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用.在理解库仑定律时，常有人根据公式F=kQ1Q2/r2，设想当r→0时，得出库仑力F→∞结论.从数学的角度分析这是必然的结论；但从物理学的角度分析，这一结论是错误的. 错误的原因是，当r→0时，两电荷已失去了为点电荷的前提条件，何况电荷都有一定大小，根本不会出现r=0的情况.也就是说，在r→0时，电荷已不能再看成是点电荷，所以违背了库仑定律的适用条件，不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力.其次，应注意将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行，即应用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2的带电性质的符号代入公式中，只将其电荷量绝对值代入公式中，从而计算出力的大小；库仑力的方向再依据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引加以判别.这样分别加以处理的方法，可以避免将表示带电性质的符号代入公式中一起运算，根据运算结果是正、负号再判定而带来的麻烦.

例1 两个电荷量分别为Q和4Q的负电荷a、b，在真空中相距为l，如果引入另一点电荷c,正好能使这三个电荷都处于静止状态，试确定电荷c的位置、电性及它的电荷量.

二、割补法

库仑定律公式适用于两点电荷或两均匀绝缘带电球体的相互作用力，但有些时候题中给出的并不满足以上两种情况，这时应用“割”或“补”的办法来满足上述情况，但“割”或“补”上去的部分也必须很容易来解，这样再求两力的和或差就比较容易了，这就是物理学中的“割补法”.

例2 如图所示，用金属丝AB弯成半径r=1 m的圆弧，但在A、B之间留出宽度为d=2 cm、相对来说很小的间隙.将电荷量Q=3.13×10-9 C的正电荷均匀分布于金属丝上，求圆心O处的电场强度.

三、带电体在电场中的平衡问题

这里说的“平衡”是指带电体加速度为零的静止或匀速直线运动状态，仍属“静力学”范畴，只是带电体受的外力中多一项电场力而已（电场力与重力、弹力、摩擦力一样，是一种性质力，受力分析时不能漏掉），解题的一般思维程序为：

1.确定研究对象，如果相互作用的有几个物体时，要依据题意，适当选择“整体法”或“隔离法”灵活求解，一般是“先整体后隔离”；

2.将研究对象隔离开来，分析其所受的全部外力，顺序是先电场力后接触力，其中的电场力要根据电荷的正、负及电场的方向来判定；

3.列平衡方程（F合=0或Fx=0，Fy=0）或用平衡条件推论分析.

例3 如图所示，上、下两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为q和-q，两球间用绝缘细线连接，上球又用绝缘细线悬挂在天花板上.在两球所在空间有方向向左的匀强电场，电场强度E，平衡时细线都被拉紧.

(1)平衡时的可能位置是图中的哪一个（ ）

（2）两根绝缘线张力大小为（ ）

A.T1=2mg，T2=22mgEq（）（） B.T1＞2mg，T2＞22mgEq（）（）

C.T1＜2mg，T2＜22mgEq（）（） D.T1=2mg，T2＜22mgEq（）（）

【小结】

【作业】

1.关于电场线的以下说法，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.沿电场线方向，电场强度越来越小

C.电场线越密的地方同一检验电荷受的电场力越大

D.顺着电场线移动电荷，电荷受到的电场力大小一定不变

2.电场因为看不见，摸不着，所以同学们对电场的理解不清楚，下面关于电场的叙述中不正确的是( )

A.当电荷Q1、Q2间距离r→0时，由122QQFkr，可知两电荷间相互作用力F→∞

B.由公式FEq可知，电场中某确定点的电场强度大小与放在该点的检验电荷的电量成反比

C.电场中某确定点电场强度的方向，就是置于该点的电荷所受电场力的方向

D.电场线是电场中实际存在的线

3.如图所示，在等量正点电荷连线中垂线上取A、B、C、D四点，B、D两点关于O点对称，则下列关于各点场强大小关系的说法中正确的是（ ）

. ,.,.,ABDAABBDACBBDAEEEBEEEEEDEEEEEBBBC＞E＜E,E＜EC.可能有＜＜

4.如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点.下列说法正确的是（ ）

A.M点电势一定高于N点电势

B.M点场强一定大于N点场强

C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能

D.将电子从M点移动到N点，电场力做正功

5.如图所示,A\,B两个带异种电荷的小球分别被两根绝缘细线系在木盒内的一竖直线上,静止时木盒对地面的压力为FN,细线对B的拉力为F.若将系B的细线断开,下列说法中正确的是（ ）

A.刚断开时木盒对地的压力等于FN

B.刚断开时木盒对地的压力等于(FN+F)

C.刚断开时木盒对地的压力等于(FN-F)