1.3 电场强度导学案
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课题:电场强度 【学习目标】1.学生 理解电场的客观存在及其基本性质。
2. 学生知道电场强度的定义,场强的矢量性。
3.学生能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能应用。
4.学生知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简单的计算.5.学生知道电场线的特点,几种常见电场的电场线分布情况。
6.学生知道匀强电场的特点和电场线分布情况。
【学习重点】电场强度的概念及其定义式、电场的叠加原理,知道电场线的特点,掌握几种典型场的电场线分布情况【学习难点】电场强度【学法建议】 阅读、讨论、合作探究【知识衔接】自主学习一、电场1.电场存在于哪里?有什么基本性质?二、电场强度1.对试探电荷有什么要求?2.同一试探电荷,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?3.从数学角度上看,F q的大小表示什么? 4.根据公式E =F q可以得出E 与F 成正比、与q 成反比的结论吗? 合作探究三、点电荷的电场真空中孤立点电荷形成的电场中,某点的场强大小由哪些因素决定?表达式是什么?四.电场强度的叠加空间同时存在几个电场时,如何求某点的场强?五、电场线1、什么是电场线?2、如何用电场线形象描述电场?3、电场线有哪些特点?4、请画出下列电荷电场线的分布。
并说出有何特点?(1)正点电荷 (2)负点电荷 (3)等量同种电荷 (4)等量异种电荷5、什么是匀强电场?匀强电场电场线分布特点【练习反馈】1、电场强度的定义式E =F/q ,下列说法正确的是:( )A 、该定义式只适用于点电荷形成的电场B 、F 是试探电荷所受到的力,q 是产生电场电荷的电荷量C 、电场强度的方向与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2、下列关于点电荷的场强公式2r kQ E 的说法中,正确的是:( ) A 、 在点电荷Q 的电场中,某点的场强大小与Q 成正比,与r 2成反比B 、 Q 是产生电场的电荷,r 是场强为E 的点到Q 的距离C 、 点电荷Q 产生的电场中,各点的场强方向一定都指向点电荷QD 、点电荷Q 产生的电场中,各点的场强方向一定都背向点电荷Q3. 图所示的各电场中,A 、B 两点场强相同的是( )【归纳总结】【达标检测】1.下列说法中正确的是( )A 、只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场B 、电场是一种物质,它与其它物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C 、电荷间相互作用是通过电场而产生,电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用D 、电场是人为设想出来的,其实并不存在2.A 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D .A 点场强的大小、方向与q 的大小、正负、有无均无关3.如图为点电荷Q 产生的电场的三条电场线,下面说法正确的是( ).A .Q 为负电荷时,E A > EB B .Q 为负电荷时,E A < E BC .Q 为正电荷时,E A > E BD .Q 为正电荷时,E A < E B【例题1】1.真空中有一个点电荷+Q 1,在距其r 处的P 点放一电荷量为+Q 2的试探电荷,试探电荷受到的电场力为F ,则下列答案中正确的是:( )A 、 P 点的场强大小为 F/Q1B 、 B. P 点的场强大小等于F/Q 2也等于KQ 2/r 2C.试探电荷的电荷量变为2Q 2时,Q 2受到的电场力将变为2F ,而P 处的场强为F/Q 2D.若在P 点不放试探电荷,则无法确定该点的场强方向【变式1】将一电荷量为2×10-5的试探电荷放在点电荷Q 的电场中的P 点处,所受的电场力的大小为2×10-2N ,则P 点的电场强度的大小为 N/C ,如果P 点距点电荷Q 为10cm ,则Q 的电荷量为 C 。
§1.3电场强度 编号 002 使用人【学习目标】1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种特殊物质形态.2.理解电场强度的概念及其定义式,会根据电场强度的定义式进行有关的计算,知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的.3.能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能用此公式进行有关的计算.4.知道场强的叠加原理,并能应用这一原理进行简单的计算。
【学习重点】理解电场、电场强度的概念,并会根据电场强度的定义进行有关的计算。
【学习难点】探究描述电场强弱的物理量----电场强度的理解。
【学法指导】探究、讲授、讨论 、练习 【自主学习】 1、电场: 利用课本图1.3-1说明:电荷A 和B 是怎样通过电场与其他电荷发生作用.(1)电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质—— 发生的,电荷的周围都存在 . (2)基本性质:对放入电场中的任何带电体都将受到 的作用,且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样. 提出问题:同一电荷q 在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同,这是什么因素造成的? 2、电场强度 (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. 3.点电荷的电场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/r 2 (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。
第一章静电场第三节电场强度学习目标:自主学习(预习案):【教材导读】1.电场(1)概念:________的周围存在着一种特殊的物质,这种物质看不见、摸不着,我们把这种物质叫做电场.________的电荷在周围空间产生的是静电场,它的分布不随时间而改变.(2)力的性质:电场对放入其中的________有力的作用,电荷之间的相互作用就是通过________来实现的.2.电场强度(1)两个电荷的概念①场源电荷:激发________的电荷称为场源电荷.任何电荷均能激发电场.②试探电荷:用来检验电场是否________或研究电场的________的电荷称为试探电荷,试探电荷的特点是所带的________和尺寸必须很小,放入被研究的电场时,应该对原电场不产生明显的影响.(2)电场强度①定义: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.②定义式:________.③单位:国际单位制中的单位:________,符号为:________.④矢量:电场强度的方向跟该点________所受静电力的方向相同.⑤物理意义:描述电场________的物理量,从力的角度揭示了电场的性质.3.点电荷的电场电场强度的叠加(1)点电荷的电场①存在于________周围.②公式:________.③方向:当Q为正电荷时,在电场中的P点,电场强度E的方向________;Q是负电荷时,电场强度E的方向________.(2)电场强度的叠加:若场源电荷不唯一,电场中某点的电场强度等于各个点电荷________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,遵循________定则.4.电场线(1)定义:用来描述电场的曲线,曲线上每点的________表示该点的电场强度方向.(2)电场线的特点:①电场线总是起自________(或________),止于________(或________).即电场线不闭合,在无电荷处不中断.②任意两条电场线________.③电场线的________表示电场的强弱5.匀强电场(1)定义:如果电场中各点电场强度的________相等、________相同,这样的电场叫做匀强电场.(2)电场力:电荷在电场中受到的静电力又叫做电场力,公式为:F=________.【预习交流】1.既然电场用眼睛看不到,也无法用手触摸到,那么怎么能够证明某一空间中存在电场呢?2.本节我们用来定义电场强度的方法叫比值定义法,想一想:我们还学过哪些用比值定义的物理量?它们有什么共同点?3.在电场强度的定义式E=Fq中,我们知道电场强度E与静电力F、电荷量q无关,那么真空中点电荷的电场强度公式E=kQr2中电场强度E与电荷量Q和距离r是否有关?4.在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场吗?5.匀强电场有什么显著特点?电场线有什么特点?合作探究·交流展示(探究案):探究一对电场强度的理解【例1】点电荷Q产生的电场中有一A点,现在在A点放上一电荷量为q=+2×10-8 C的试探电荷,它受到的静电力为7.2×10-5 N,方向水平向左,则:(1)点电荷Q在A点产生的电场强度大小为E1=________,方向________.(2)若在A点换上另一电荷量为q′=-4×10-8 C的试探电荷,此时点电荷Q在A点产生的电场强度大小为E2=________.该试探电荷受到的静电力大小为________,方向________.(3)若将A点的试探电荷移走,此时点电荷Q在A点产生的电场强度大小E3=________,方向为________.【对点训练1】(多选)关于电场,下列说法中正确的是( )A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场B.电场是一种物质,它与其他物质一样,不依赖我们的感觉而客观存在C.电荷间的相互作用是通过电场而产生的,电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用D.电场只能存在于真空中和空气中,不可能存在于物体中探究二点电荷的场强电场强度的叠加【例2】(多选)AB和CD为圆上两条相互垂直的直径,圆心为O.将电荷量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如图所示.要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放一个适当的点电荷Q,则该点电荷( )A.应放在A点,Q=2q B.应放在B点,Q=-2qC.应放在C点,Q=-q D.应放在D点,Q=q导学案装订线【对点训练2】如图所示,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探究三对电场线的理解【例3】实线为三条未知方向的电场线,从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子,a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受电场力作用),则( )A.a一定带正电,b一定带负电 B.电场力对a做正功,对b做负功C.a的速度将减小,b的速度将增大 D.a的加速度将减小,b的加速度将增大【对点训练3】(多选)某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,粒子由M运动到N,以下说法正确的是( )A.粒子必定带正电荷 B.粒子在M点的加速度大于在N点的加速度C.粒子在M点的加速度小于在N点的加速度D.粒子在M点的动能小于在N点的动能探究四电场和力学知识的综合问题【例4】竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场,其电场强度为E,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m的带正电的小球,丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,如图所示,问:(1)小球所带的电荷量是多少?(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?【对点训练4】在如图所示的匀强电场中,有一轻质棒AB,A点固定在一个可以转动的轴上,B端固定有一个大小可忽略、质量为m,带电荷量为Q的小球,当棒静止后与竖直方向的夹角为θ,求匀强电场的场强.尝试应用:1.下列说法中正确的是( )A.电场强度反映了电场力的性质,因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比B.电场中某点的场强等于F/q,但与试探电荷的受力大小及电荷量无关C.电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向D.公式E=F/q和E=kQ/r2对于任何静电场都是适用的2.(多选)关于电场线的特征,下列说法中正确的是( )A.如果某空间中的电场线是曲线,那么在同一条电场线上各处的场强不相同B.如果某空间中的电场线是直线,那么在同一条电场线上各处的场强相同C.如果空间中只存在一个孤立的点电荷,那么这个空间中的任意两条电场线不相交;如果空间中存在两个以上的点电荷,那么这个空间中有许多电场线相交D.电场中任意两条电场线都不相交3.正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动,而且加速度越来越大,那么可以断定,它所在的电场是图中的哪一个( )4.在电场中某点引入电量为q的正电荷,这个电荷受到的电场力为F,则( )A.在这点引入电量为2q的正电荷时,该点的电场强度将等于F/2qB.在这点引入电量为3q的正电荷时,该点的电场强度将等于F/3qC.在这点引入电量为2e的正离子时,则离子所受的电场力大小为2eF/qD.若将一个电子引入该点,则由于电子带负电,所以该点的电场强度的方向将和在这一点引入正电荷时相反5.如图,一带电小球用丝线悬挂在水平方向的匀强电场中,当小球静止后把悬线烧断,则小球在电场中将做( )A.自由落体运动B.曲线运动C.沿着悬线的延长线做匀加速直线运动D.变加速直线运动个人自评。
1.3 电场强度(1)学习目标:1、通过对电场概念的学习,明确场的特点,描写场的方法,在脑中建立起场的模型。
2、理解场源电荷、检验电荷的概念,理解和掌握电场强度的概念。
3、掌握点电荷的电场强度公式。
4、理解和掌握电场的叠加原理,会计算简单的点电荷组产生的电场。
5、了解电场线的意义和特点。
6、知道匀强电场。
【自主学习】任务一:自主合作学习并说明什么是电场?电场看不见摸不着,怎么能知道电场的存在?电场有什么样性质?(一)电场:(1)电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的,电荷的周围都存在。
(2)电场的性质(二)电场强度(E):(1)场强定义式:(其中F为检验电荷所受电场力,q为检验电荷电量,但场强与F、q均无关,而由场源电荷及该点位置决定,本公式适用于任意电场)★单位:、★1N/C的意义。
★方向性:物理学中规定,电场中某点的场强方向跟方向相同。
我们也可以说,负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向。
典型例题1:电场中有一点p,下列说法正确的是()A. 若放在p点的试探电荷的电量减半,则p点的电场强度也减半B. 若p点没有试探电荷,则p点的电场强度为零C . p点的场强越大,则同一试探电荷在p点受到的静电力越大D. p点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向变式练习:1.电场强度的定义式为E=F/q ()A.该定义式只适用于点电荷产生的电场B.F是检验电荷所受到的力,q是产生电场的电荷电量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任务二:根据电场强度的定义和前面我们学习过的库仑定律,你能求出点电荷(真空中)的电场中某一点的电场强度大小和方向?典型例题2:真空中有一点电荷+Q,试求:距离+Q为r处的A点处的电场强度的大小。
针对真空中的点电荷电场,你能推导出电场中某点的电场强度吗?理论推导:方法总结:真空中点电荷电场场强:(本公式仅适用于真空中的点电荷)........注意:检验电荷是一种理想化模型,它是电量很小的点电荷,将其放入电场后对原电场强度无影响。
1.3 电场强度(2)学习目标:1、通过对电场概念的学习,明确场的特点,描写场的方法,在脑中建立起场的模型。
2、理解场源电荷、检验电荷的概念,理解和掌握电场强度的概念。
3、掌握点电荷的电场强度公式。
4、理解和掌握电场的叠加原理,会计算简单的点电荷组产生的电场。
5、了解电场线的意义和特点。
6、知道匀强电场。
【自主学习】任务一:阅读教材,自学电场线部分,完成以下问题和检测,小组内讨论并统一意见(1)电场线实际存在吗?电场线是用来做什么的?(2)电场线的特点:①场强方向:②场强大小:③电场线不是实际存在的线,是④静电场的电场线不,不,不,不是粒子运动轨迹。
⑤始于(或无穷远),终于(或无穷远)。
(3)匀强电场定义:电场中各点电场强度的大小、方向的电场.特点:①场强方向处处,电场线是.②场强大小处处相等,要求电场线相同,即电场线间隔相等.【小组研究】任务二:根据下图研究哪些点的电场强度相同。
等量同种电荷电场等量异种电荷电场【能力提升】例题:如图所示,实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线,若带电粒子q(|Q|≫|q|),由a运动到b.已知在a、b两点粒子所受静电力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是()A.若Q为正电荷,则q带正电,Fa>FbB.若Q为正电荷,则q带正电,Fa<FbC.若Q为负电荷,则q带正电,Fa>FbD.若Q为负电荷,则q带正电,Fa<Fb变式练习:1.如图所示是静电场的一部分电场分布,下列说法中正确的是() A.这个电场可能是负点电荷的电场B.点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大C.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)D.负电荷在B点处所受到的静电力的方向沿B点切线并指向斜向上的方向思考:1.电场线是否是电荷的运动轨迹?即时检测:1、如图1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E A、E B表示A、B两处的场强,则()A.A、B两处的场强方向相同B.因为A、B在一条电场上,且电场线是直线,所以E A=E BC.电场线从A指向B,所以E A>E BD.不知A、B附近电场线的分布情况,E A、E B的大小不能确定2、如图所示,在a、b两点固定着两个带等量异种性质电的点电荷,c、d两点将a、b两点的连线三等分,则:()A、c、d两点处的场强大小相等B、c、d两点处的场强大小不相等C、从c点到d点场强先变大后变小D、从c点到d点场强先变小后变大3、如图是点电荷Q周围的电场线,以下判断正确的是()A.Q是正电荷,A的电场强度大于B的电场强度B.Q是正电荷,A的电场强度小于B的电场强度C.Q是负电荷,A的电场强度大于B的电场强度D.Q是负电荷,A的电场强度小于B的电场强度【课时作业】1.在点电荷形成的电场中,其电场强度()A.处处相等B.与场源电荷等距的各点的电场强度都相等C.与场源电荷等距的各点的电场强度的大小都相等,但方向不同D.场中各点的电场强度与该点至场源电荷的距离r成反比2.将电荷量为q的正点电荷在电场中从静止释放,在它运动过程中如果不计重力,下述正确的是()A.点电荷运动轨迹必与电场线重合B.点电荷的速度方向必定和所在点的电场线的切线方向一致C.点电荷的加速度方向必与所在点的电场线的切线方向一致D.点电荷的受力方向必与所在点的电场线的切线方向一致3.以下关于电场和电场线的说法中正确的是()A.电场和电场线都是客观存在的物质,因此电场线不仅能在空间相交,也能相切B.在电场中,凡是电场线通过的点场强不为零,不画电场线区域内的点的场强为零C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大D.电场线是人们假设的,用以形象表示电场的强弱和方向,客观上并不存在4. 一负电荷从电场中A点由静止释放,只受静电力作用,沿电场线运动到B点,它运动的v-t图象如图所示,则两点A、B所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()5.在如图所示的匀强电场中,有一轻质棒AB,A点固定在一个可以转动的轴上,B端固定有一个大小可忽略、质量为m,带电荷量为Q的小球,当棒静止后与竖直方向的夹角为θ,求匀强电场的场强.6.如图9所示,正电荷Q放在一匀强电场中,在以Q为圆心、半径为r的圆周上有a、b、c三点,将检验电荷q放在a点,它受到的静电力正好为零,则匀强电场的大小和方向如何?b、c两点的场强大小和方向如何?图9。
第三节 电场强度【学习目标】1、知道电荷相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种特殊物质。
2、理解电场强度的概念,知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向如何规定。
3、能推导点电荷场强的计算式,并能用此公式进行有关的计算。
4、掌握电场叠加及叠加方法,初步了解电场线的作用【学习过程】现象观察与思考(一)观察:汽车拉拖车、磁铁吸引小球、带电体之间的相互作用(二)思考:电荷之间的相互作用力是如何发生的?一、电场1.电场——电荷周围存在的一种看不见、摸不着,但确是 的特殊物质。
2.如何检测电场的存在及相关物理量?【探究】如何描述电场的强弱已知:在真空中点电荷Q 的电场中,距场源为2r 和r 处有A 、B 两点,将同一试探电荷q ,放在电场中的A 和B 点,设在A 点所受电场力为F ,在B 点受到的电场力是多少?【思考】若将带电量分别为2q 、3q 、4q 的试探电荷放入电场中的A 和B 点,求出它所受的电场力。
二、电场强度(1)定义: 。
(2)定义式: 单位: 。
(3)场强方向的规定: 。
试探电荷 电荷量 电场力A 点qF 2q 3q4qB 点q2q 3q4q 结论:三、点电荷的电场分布研究1.真空中一正点电荷电量为Q,在距此点电荷r处的A点放入试探电荷q,已知静电力常量为k,求:⑴试探电荷所受库仑力⑵A点电场强度的大小和方向。
四、电场强度的叠加——平行四边形法则五.电场线——形象的描述电场【思考】1.如何利用电场线来判断电场强弱?2.电场线的起点和终点在哪里?3.有没有两条相交的电场线?4.如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同,这样的电场线是什么形状的?【小结】真空中,有一点电荷带电量为+Q,在其右侧r处的A点放入电量为q 的试探电荷,已知试探电荷受到的电场力大小为F,则()A、+Q周围存在电场,电场是人为想象的。
B、A处的电场强度向右,在A处放入任意试探电荷,均受到向右的力。
C、若在A处放入试探电荷的电量为2q,可知A处的电场强度为F/2q。
课题 1.3 电场强度学习目标1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种特殊物质形态.2.理解电场强度的概念及其定义式,会根据电场强度的定义式进行有关的计算,知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的.3.能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能用此公式进行有关的计算.4.知道场强的叠加原理,并能应用这一原理进行简单的计算。
学案内容教师备课(学生笔记)————课前自主学习————一.电场1、电荷的周围存在着由它产生的一种特殊__________。
2、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。
检验空间有无电场,就看该空间对放入其中的________有无力的作用。
3.场和分子、原子组成的实物一样具有_________和_________,是物质存在的另一种方式。
4.静电场是指___________电荷产生的电场。
二.电场强度1.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。
2.激发或产生我们正在研究的电场的电荷,是电场的___________。
3.电场强度(1)概念:放入电场中某点的点电荷所受的_________与它的________的比值叫做电场强度,简称场强。
(2)物理意义:表示电场的_________________。
(3)定义式及单位:E=_________,单位是________,符号是__________。
(4)理解:○1电场强度是____量,有大小也有方向,其方向与_________所受电场力的方向相同。
○2E=Fq是场强的定义式,E与F、q均_________,而是由___________决定的。
○3场强从__________描述电场的性质。
○4电场强度必须说明哪一个________。
不同______,场强往往不同。
第三节 电场强度学案导学(二)班级: 小组 姓名_____________学习目的:1、知道什么是电场线,知道用电场线可以形象的表示电场的方向和强弱。
2、知道几种典型电场的电场线分布。
3、知道什么是匀强电场,以及匀强电场的电场线分布。
4、以电场线描述电场为例,渗透用场线描述矢量场的方法。
5、以极度的热情投入到学习中,在合作探究学习过程中体验学习的乐趣。
使用说明:①用20分钟时间,通过阅读课本内容,独立完成自主学习部分的内容。
②独立完成自我检测。
③如遇到解决不了的问题,用红笔标注出来,以便在小组讨论时解决。
预习指导重点:电场强度的概念及其定义式难点:对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算类比引入:初中我们学习了磁场,磁场是一种看不见摸不着的特殊物质,为了形象的描述它,我们引入了磁感线。
电场也看不见摸不着,我们也可以引入一种直观形象的方法来描述电场,这就是英国物理学家法拉第首先提出的电场线。
今天我们就就来了解这种描述电场的方法。
自主学习:(请同学们阅读课本1312p p -自主完成下面的问题。
如遇到解决不了的问题,用红笔标注出来,以便在小组讨论时解决。
) 一.电场线:知识类比:磁感线是假想的一种模型, ,用疏密程度描述磁场的强弱。
如果让你设计一种模型来描述电场,你怎么做?(提示:要用一种模型描述一个事物,必须首先搞清事物的主要特点,要用模型描述出这个事物的所有主要特点。
) 思考:电场的特点: ① ②电场线的疏密表示 方向为看下面两组图,总结电场线的特点:电场线的特点:① ②③例1.如图7所示是某区域的电场线图,A 、B 、C 是电场中的三点。
(1)说明哪点的场强最大?(2)标出A 、B 两点的场强方向。
(3)若在C 点放一负电荷,标出负电荷受到的电场力的方向。
二.匀强电场:1.定义:2. 匀强电场的特点:① ② 因此,匀强电场的电场线是 。
例 2. 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球,小球质量为kg 2100.1-⨯,所带电荷量为C 8100.2-⨯+。
1.3电场强度导学案[目标定位] 1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种物质形态.2.知道电场强度的概念和定义式以及叠加原理,并会进行有关的计算.3.会用电场线表示电场,并熟记几种常见电场的电场线分布.一、预习填空:(一、)电场1.电场:周围存在的一种特殊物质,电荷间相互作用是通过发生的.2.静电场:电荷周围存在的电场称为静电场.3.性质:电场的基本性质是(二、)电场的描述1.试探电荷:2.电场强度:物理意义:定义式:,单位,符号 .方向:3.匀强电场:4.电场的叠加原理:想一想这里定义电场强度的方法叫比值定义法,你还学过哪些用比值定义的物理量?它们都有什么共同点?(三、)怎样“看见”电场1.电场线:2、电场线的特点:①②③④3.几种特殊的电场线熟记五种特殊电场电场线分布,如图想一想:①在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场吗?②在等量异种电荷的连线上以及连线的中垂线上电场强度有何特点?等量同种电荷呢?(四、)匀强电场1.定义:电场中各点电场强度大小相等、方向相同的电场.2.特点:(1)场强方向,电场线是直线.(2)场强大小,要求电场线疏密程度,即电场线间隔 .二、重点知识精讲(一、)对电场、电场强度的理解1.对电场的几点说明(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.电荷间的相互作用是通过电场发生的,不是超距作用.2.电场强度的理解(1)电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.(2)电场强度是矢量,电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同.(3)电场强度E=Fq决定于电场本身:①电场强度的大小是确定的,与该点放不放电荷、放入电荷的电荷量的大小均无关;②电场强度的方向是确定的,与放入该点的正试探电荷的受力方向相同,如果在该点放入负试探电荷,则场强方向与负试探电荷受力方向相反.例1真空中O点放一个点电荷Q=+1.0×10-9 C,直线MN通过O点,OM的距离r=30 cm,M点放一个点电荷q=-1.0×10-10 C,如图2所示.(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)M、N两点的场强哪点大.针对训练1、 A 为已知电场中的一固定点,在A 点放一电荷量为q 的试探电荷,所受电场力为F ,A 点的场强为E ,则( )A.若在A 点换上电荷量为-q 的电荷,A 点场强方向发生变化B.若在A 点换上电荷量为2q 的试探电荷,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D.A 点场强的大小、方向与q 的大小、正负、有无均无关 (二、)两个公式E =F q 与E =kQr2的对比1.公式E =F q 是定义式,适用任何电场,E 可以用Fq 来度量,但与F 、q 无关,其中q 是试探电荷.2.公式E =k Qr2是点电荷场强的决定式,仅适用于点电荷的电场强度求解,Q 是场源电荷,E 与Q 成正比,与r2成反比.例2 (双选)真空中距点电荷(电荷量为Q)为r 的A 点处,放一个电荷量为q(q ≪Q)的点电荷,q 受到的电场力大小为F ,则A 点的场强为( ) A.F Q B.F q C.k q r2 D.k Q r2(三、)电场强度的叠加1.电场强度是矢量,它遵循矢量的特点和运算法则.2.某空间中有多个电荷时,该空间某点的电场强度等于所有电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.3.可以根据对称性原理,灵活利用假设法、分割法等特殊方法进行研究.例3 如图所示,真空中带电荷量分别为+Q 和-Q 的点电荷A 、B 相距r ,则: (1)求两点电荷连线的中点O 处的场强;(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.针对训练2、N(N>1)个电荷量均为q(q>0)的小球,均匀分布在半径为R 的圆周上,如图6所示,若移去位于圆周上P 点的一个小球,则圆心O 点处的电场强度大小为________,方向为________.(已知静电力常量为k) (四、)电场线的理解和应用 1.电场线的特点(1)起始于正电荷或无限远,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. 注意:电场线不是带电体运动的轨迹.例4 如图4所示是某静电场的一部分电场线分布情况,下列说法中正确的是( ) A.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.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)D.负电荷在B 点处受到的电场力的方向沿电场线在B 点切线方向 2.电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下条件 (1)电场线是直线.(2)带电粒子只受电场力作用,或受其他力,且其他力的方向沿电场线所在直线. (3)带电粒子初速度的方向为零或初速度的方向沿电场线所在的直线.例5下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系说法中正确的是( ) A .带电粒子在电场中运动,如仅受电场力作用其加速度方向一定与电场线方向相同 B .带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合C .带电粒子仅受电场力作用,由静止开始运动,其运动轨迹一定与电场线重合D .带电粒子在电场中运动轨迹可能与电场线重合借题发挥: 带电粒子在电场中的运动轨迹,决定于粒子运动速度和受力情况,与电场线不一定重合.四、课堂对点练习:1.下列说法中正确的是( )A.电场强度反映了电场的力的性质,因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比B.场中某点的场强等于Fq ,但与检验电荷的受力大小及电荷量无关C.场中某点的场强方向是检验电荷在该点的受力方向D.公式E =F q 和E =k Qr2对于任何电场都是适用的2. 如图所示,在一带负电的导体A 附近有一点B ,如在B 处放置一个q 1=-2.0×10-8 C 的电荷,测出其受到的电场力F 1大小为4.0×10-6N ,方向如图,则B 处场强为多大?如果换用一个q 2=4.0×10-7 C 的电荷放在B 点,此时B 处场强为多大?其受力多大?3.(多选) 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,粒子由M 运动到N ,以下说法正确的是( ) A.粒子必定带正电荷B.粒子在M 点的加速度大于它在N 点的加速度C.粒子在M 点的加速度小于它在N 点的加速度D.粒子必带负电电场强度练习题1.(多选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是( )A.电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用B.电场是人为设想出来的,其实并不存在C.某点的场强越大,则同一电荷在该点所受到的电场力越大D.某点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向2.在电场中某点,当放入正电荷时受到的电场力方向向右;当放入负电荷时受到的电场力方向向左,则下列说法中正确的是( )A.当放入正电荷时,该点场强方向向右;当放入负电荷时,该点场强方向向左B.该点场强方向一定向右C.该点场强方向一定向左D.该点场强方向可能向右,也可能向左3. 在电场中的A、B两处分别引入不同的试探电荷q,得到试探电荷所受的电场力随电荷量变化的关系如图所示,则( )A.EA>EBB.EA<EBC.EA=EBD.不能判定EA、EB的大小4.真空中,A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r,则A、B两点的电场强度大小之比为( )A.3∶1B.1∶3C.9∶1D.1∶95.(多选)关于电场线的性质,以下说法正确的有( )A.电场线是正电荷在电场中的运动轨迹B.电场线的分布情况反映电场中不同点的场强的相对大小C.电场线的箭头方向表示场强减弱的方向D.空间中两条电场线不能相交6.下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )7.(多选) 某电场的电场线分布如图所示,则( )A.电荷P带正电B.电荷P带负电C.a点的电场强度大于b点的电场强度D.正检验电荷在c点的受到的电场力大于在d点受到的电场力8. A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在静电力作用下,以一定的初速度从A 点沿电场线运动到B点,其v-t图象如图3所示.则此电场的电场线分布可能是( )9.如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计,则电子除受电场力外,所受的另一个力的大小和方向变化情况是( )A.先变大后变小,方向水平向左B.先变大后变小,方向水平向右C.先变小后变大,方向水平向左D.先变小后变大,方向水平向右10、(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱.如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点: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对称.则(AC)A.B、C两点场强大小和方向都相同 B.A、D两点场强大小相等,方向相反C.E、O、F三点比较,O的场强最强 D.B、O、C三点比较,O点场强最强11.如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称.要使圆心O处的电场强度为零,可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷+Q,则该点电荷+Q应放在( )A.A点B.B点C.C点D.D点12.如图6所示,有一水平方向的匀强电场,场强大小为900 N/C,在电场内一水平面上作半径为10 cm的圆,圆上取A、B两点,AO沿E方向,BO⊥OA,另在圆心处放一电荷量为10-9 C的正点电荷,则A处场强大小EA=________N/C,B处的场强大小EB=________ N/C.13.在场强为E的匀强电场中,取O点为圆心,r为半径作一圆周,在O点固定一电荷量为+Q的点电荷,a、b、c、d为相互垂直的过圆心的两条直线和圆周的交点.当把一检验电荷+q放在d点恰好平衡时(如图所示).(1)匀强电场场强E的大小,方向如何;(2)检验电荷+q放在点c时,受力Fc的大小、方向如何;(3)检验电荷+q放在点b时,受力Fb的大小、方向如何.第3讲 电场强度[目标定位] 1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种物质形态.2.知道电场强度的概念和定义式以及叠加原理,并会进行有关的计算.3.会用电场线表示电场,并熟记几种常见电场的电场线分布.一、电场1.电场:电荷周围存在的一种特殊物质,电荷间相互作用是通过电场发生的.2.静电场:静止的电荷周围存在的电场称为静电场.3.性质:电场的基本性质是对放入其中的电荷有作用力. 二、电场的描述1.试探电荷:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷.2.电场强度:在电场中同一点的点电荷所受电场力的大小与它的电荷量的比值叫做该点的电场强度,简称场强.物理意义:表示电场的强弱和方向.定义式:E =Fq ,单位牛(顿)每库(仑),符号N/C.方向:电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同.3.匀强电场:如果电场中各点的场强大小和方向都相同,这种电场叫做匀强电场.4.电场的叠加原理:如果在空间同时存在多个点电荷,这时在空间某一点的电场强度等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫做电场的叠加原理.想一想 这里定义电场强度的方法叫比值定义法,你还学过哪些用比值定义的物理量?它们都有什么共同点?答案 如加速度a =Δv Δt ;密度ρ=MV 等.用比值定义的物理量可反映物质本身的某种属性,与用来定义的另外两个物理量并无直接关系. 三、怎样“看见”电场1.电场线:在电场中画出一系列曲线,使曲线上每一点的切线方向都和该处的场强方向一致. 这样的曲线就叫做电场线.2.几种特殊的电场线熟记五种特殊电场电场线分布,如图1所示.图1想一想 在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场吗?答案 电场线是法拉第为了形象描述电场的强弱及方向而假想的,如果在每个地方都画上电场线也就无法对电场进行描述了.所以在相邻的两条电场线之间没画上电场线的地方也有电场. 四、匀强电场1.定义:电场中各点电场强度大小相等、方向相同的电场.2.特点:(1)场强方向处处相同,电场线是平行直线.(2)场强大小处处相等,要求电场线疏密程度相同,即电场线间隔相等.一、对电场、电场强度的理解 1.对电场的几点说明(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. 电荷间的相互作用是通过电场发生的,不是超距作用. 2.电场强度的理解(1)电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.(2)电场强度是矢量,电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同. (3)电场强度E =Fq决定于电场本身:①电场强度的大小是确定的,与该点放不放电荷、放入电荷的电荷量的大小均无关;②电场强度的方向是确定的,与放入该点的正试探电荷的受力方向相同,如果在该点放入负试探电荷,则场强方向与负试探电荷受力方向相反.例1 真空中O 点放一个点电荷Q =+1.0×10-9 C ,直线MN 通过O 点,OM 的距离r =30 cm ,M 点放一个点电荷q =-1.0×10-10C ,如图2所示.求:图2(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)M 、N 两点的场强哪点大.答案 (1)大小为1.0×10-8 N ,方向沿MO 指向Q (2)大小为100 N/C ,方向沿OM 连线背离Q (3)大小为100 N/C ,方向沿OM 连线背离Q (4)M 点场强大解析 (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F M =k Qq r 2=9.0×109×1.0×10-9×1.0×10-100.32N =1.0×10-8 N.因为Q 为正电荷,q 为负电荷,库仑力是吸引力,所以力的方向沿MO 指向Q .(2)M 点的场强E M =F M q =1.0×10-81.0×10-10N /C =100 N/C ,其方向沿OM 连线背离Q ,因为它的方向跟负电荷所受电场力的方向相反.(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M 点的场强仍为100 N/C ,方向沿OM 连线背离Q . (4)由E ∝1r2得M 点场强大.借题发挥 公式E =F q 中的q 是试探电荷的电荷量,所以E =F q 不是场强的决定式;公式E =k Qr 2中的Q 是场源电荷的电荷量,所以E =k Qr2是点电荷场强的决定式.针对训练 A 为已知电场中的一固定点,在A 点放一电荷量为q 的试探电荷,所受电场力为F ,A 点的场强为E ,则( )A.若在A 点换上电荷量为-q 的电荷,A 点场强方向发生变化B.若在A 点换上电荷量为2q 的试探电荷,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D.A 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 电场强度E =Fq 是通过比值定义法得出的,其大小及方向与试探电荷无关;故放入任何电荷时电场强度的方向大小均不变,A 、B 、C 均错误.故选D. 二、两个公式E =F q 与E =kQr2的对比1.公式E =F q 是定义式,适用任何电场,E 可以用Fq 来度量,但与F 、q 无关,其中q 是试探电荷.2.公式E =k Qr 2是点电荷场强的决定式,仅适用于点电荷的电场强度求解,Q 是场源电荷,E 与Q成正比,与r 2成反比.例2 (双选)真空中距点电荷(电荷量为Q )为r 的A 点处,放一个电荷量为q (q ≪Q )的点电荷,q 受到的电场力大小为F ,则A 点的场强为( ) A.F Q B.F q C.k q r 2 D.k Q r 2 答案 BD解析 E =F q 中q 指的是试探电荷,E =kQr 2中Q 指的是场源电荷,故B 、D 正确.三、电场强度的叠加1.电场强度是矢量,它遵循矢量的特点和运算法则.2.某空间中有多个电荷时,该空间某点的电场强度等于所有电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.3.可以根据对称性原理,灵活利用假设法、分割法等特殊方法进行研究.例3 如图3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3(1)求两点电荷连线的中点O 处的场强;(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)8kQr2,方向由A 指向B(2)kQr2,方向与AB 连线平行,由A 指向B解析 (1)如图甲所示,A 、B 两点电荷在O 点产生的场强大小相同,方向由A 指向B .A 、B 两点电荷在O 点产生的电场强度E A =E B =kQ ⎝⎛⎭⎫r 22=4kQ r2.故O 点的合场强为E O =2E A =8kQ r 2,方向由A 指向B .(2)如图乙所示,E A ′=E B ′=kQ r 2,由矢量图所形成的等边三角形可知,O ′点的合场强E O ′=E A ′=E B ′=kQ r 2,方向与A 、B 的中垂线垂直,即E O ′与E O 同向. 四、电场线的理解和应用1.电场线的特点(1)起始于正电荷或无限远,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.注意:电场线不是带电体运动的轨迹.2.电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下条件(1)电场线是直线.(2)带电粒子只受电场力作用,或受其他力,且其他力的方向沿电场线所在直线.(3)带电粒子初速度的方向为零或初速度的方向沿电场线所在的直线.例4 如图4所示是某静电场的一部分电场线分布情况,下列说法中正确的是( )图4A.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.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)D.负电荷在B 点处受到的电场力的方向沿电场线在B 点切线方向答案 B解析 电场线的疏密反映了电场强度的大小,而加速度的大小关键是看电场力的大小.负点电荷的电场线是从四周无限远处不同方向指向负点电荷的直线,故A 错;电场线越密的地方场强越大,由题图知E A >E B ,又因F =qE ,得F A >F B ,故B 正确;由a =F m 知,a ∝F ,而F ∝E ,E A >E B ,所以a A >a B ,故C 错;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D 错;故选B.借题发挥 带电粒子在电场中的运动轨迹,决定于粒子运动速度和受力情况,与电场线不一定重合.对电场强度的理解及应用1.下列说法中正确的是( )A.电场强度反映了电场的力的性质,因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比B.场中某点的场强等于F q,但与检验电荷的受力大小及电荷量无关 C.场中某点的场强方向是检验电荷在该点的受力方向D.公式E =F q 和E =k Q r2对于任何电场都是适用的 答案 B2. 如图5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q 1=-2.0×10-8 C 的电荷,测出其受到的电场力F 1大小为4.0×10-6 N ,方向如图,则B 处场强为多大?如果换用一个q 2=4.0×10-7 C 的电荷放在B 点,其受力多大?此时B 处场强为多大?图5答案 200 N /C 8.0×10-5 N 200 N/C解析 由场强公式可得E B =F 1q 1=4.0×10-62.0×10-8 N /C =200 N/C ,因为是负电荷,所以场强方向与F 1方向相反.q 2在B 点所受电场力F 2=q 2E B =4.0×10-7×200 N =8.0×10-5 N ,方向与场强方向相同,也就是与F 1反向.此时B 处场强仍为200 N/C 不变,方向与F 1相反.电场强度的矢量性 电场的叠加原理3. N (N >1)个电荷量均为q (q >0)的小球,均匀分布在半径为R 的圆周上,如图6所示,若移去位于圆周上P 点的一个小球,则圆心O 点处的电场强度大小为________,方向为________.(已知静电力常量为k )图6答案 大小为kq R2 沿OP 指向P 点 解析 根据对称性可知,均匀分布在半径为R 的圆周上带电小球在圆心O 处的合场强E =0,那么移去位于圆周上P 点的一个小球后,圆心O 处的场强与P 点的小球所带电荷在圆心O 处产生的场强大小相等、方向相反,即大小为kq R2,方向沿OP 指向P 点. 电场线的特点及应用4.(双选) 某静电场中的电场线如图7所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,粒子由M 运动到N ,以下说法正确的是( )图7A.粒子必定带正电荷B.粒子在M 点的加速度大于它在N 点的加速度C.粒子在M 点的加速度小于它在N 点的加速度D.粒子必带负电答案 AC解析做曲线运动的物体合力指向曲线的内侧,又因为粒子只受电场力,所以粒子带正电,A正确;由于电场线越密,场强越大,粒子受电场力就越大,根据牛顿第二定律可知其加速度也越大,故此粒子在N点加速度大,C正确.(时间:60分钟)题组一对电场及电场强度的理解1.(双选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是()A.电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用B.电场是人为设想出来的,其实并不存在C.某点的场强越大,则同一电荷在该点所受到的电场力越大D.某点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向答案AC解析电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质,电荷间的相互作用是通过电场产生的,不是得F=Eq,当q一定时,E越大,F越大,故C正确;某假想的,故A正确,B错误;由E=Fq点场强方向规定为正电荷在该点受到的电场力方向,与负电荷受电场力的方向相反,故D错误.2.在电场中某点,当放入正电荷时受到的电场力方向向右;当放入负电荷时受到的电场力方向向左,则下列说法中正确的是()A.当放入正电荷时,该点场强方向向右;当放入负电荷时,该点场强方向向左B.该点场强方向一定向右C.该点场强方向一定向左D.该点场强方向可能向右,也可能向左答案 B解析电场中某一点的电场方向取决于电场本身,其方向与放在该点的正电荷的受力方向一致,与负电荷的受力方向相反,故只有B正确.3. 在电场中的A、B两处分别引入不同的试探电荷q,得到试探电荷所受的电场力随电荷量变化的关系如图1所示,则()图1A.E A >E BB.E A <E BC.E A =E BD.不能判定E A 、E B 的大小答案 A解析 根据电场强度的定义式E =F q,电场强度与图中图线的斜率相对应,故E A >E B ,A 项正确.4.真空中,A 、B 两点与点电荷Q 的距离分别为r 和3r ,则A 、B 两点的电场强度大小之比为( )A.3∶1B.1∶3C.9∶1D.1∶9答案 C解析 由点电荷场强公式有:E =k Q r 2∝r -2,故有E A E B =⎝⎛⎭⎫r B r A 2=⎝⎛⎭⎫3r r 2=9∶1,C 项正确. 题组二 电场线的特点及应用5.(双选)关于电场线的性质,以下说法正确的有( )A.电场线是正电荷在电场中的运动轨迹B.电场线的分布情况反映电场中不同点的场强的相对大小C.电场线的箭头方向表示场强减弱的方向D.空间中两条电场线不能相交答案 BD解析 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,B 正确.电场线的箭头方向表示场强的方向,C 错误.由于电场的具体方向与电场线上某点的切线方向相同,若两条电场线相交,则在该点可以作出两条切线,表明该点的电场不唯一,这与实际不符,D 正确.故选B 、D.6.下列各电场中,A 、B 两点电场强度相同的是( )答案 C解析A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、方向相同;D图中A、B两点场强大小、方向均不相同.故选C.7.(双选) 某电场的电场线分布如图2所示,则()图2A.电荷P带正电B.电荷P带负电C.a点的电场强度大于b点的电场强度D.正检验电荷在c点的受到的电场力大于在d点受到的电场力答案AD解析电场线从正电荷出发,故A正确,B错误;从电场线的分布情况可知,b点的电场线比a点的密,所以b点的电场强度大于a点的电场强度,故C错误;c点的场强大于d点的场强,所以正检验电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力,故D正确;故选A、D.8.A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在静电力作用下,以一定的初速度从A 点沿电场线运动到B点,其v-t图象如图3所示.则此电场的电场线分布可能是()图3答案 A。
1.3 电场强度导学案
【自主预习】
1、电场:
利用课本图1.3-1说明:电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用.
(1)电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——发生的,电荷的周围都存在.
(2)基本性质:对放入电场中的任何带电体都将受到的作用,且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.
提出问题:同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同,这是什么因素造成的?
【合作交流】
(学生阅读教材p10-11页,思考并回答问题)
(1)什么是场源电荷?什么是试探电荷?对试探电荷有何特殊的要求?
(2)用试探电荷所受的静电力能否直接表示电场的强弱?为什么?
下面我们研究电场的性质:
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q n的检验电荷放在A 点,测得它所受的电场力的大小为F n。
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。
2、电场强度
(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.
3.点电荷的电场
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/r 2 (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。
点电荷周围的电场
(1) 公式:
(2) 方向:
(3) 适用条件: 两个场强公式q
F E =和2r Q k E =的比较 (1) 2
r Q k 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;q
F 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.
4.电场强度的叠加
①电场中某点的电场强度为各个场源点电荷单独在该点产生的电场强
度的矢量和.这种关系叫做电场强度的叠加.例如,图l 一3—1中P 点的
电场强度,等于+ Q 1在该点产生的电场强度E 1与-Q 2在该点产生电场强度
2E 的矢量和. ②对于体积比较大的带电体产生的电场,可把带电体分割成若干小块,每小块
看成点电荷,用点电荷电场叠加的方法计算.
【实例探究】
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
图l 一3—1
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
点电荷的电场强度
【例2】如图1—3—2所示在真空中有两个点电荷q 1和q 2,分别位于A 和B ,q 1为4×10-8 C ,q 2为-8×10-8 C 。
AB=AD=20 cm ,求
(1)q 1在D 点产生的场强大小
(2)q 2在D 点产生的场强大小
图1—3—2
讨论:你能求出D 点场强大小、方向如何?
电场强度的叠加
例3 如图1—3—3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:
(1) 两点电荷连线的中点O 的场强多大? (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?
电场线
例4 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场,图1-3-4所示为点电荷a 、b 所形成电场的电场线分布图,以下说法中正确的是( )
A .a 、b 为异种电荷,a 带电量大于b 带电量
B .a 、b 为异种电荷,a 带电量小于b 带电量
C .a 、b 为同种电荷,a 带电量大于b 带电量
D .a 、b 为同种电荷,a 带电量小于b 带电量 匀强电场
例5 如图1-3-5所示,M N 是电场中的一条电场线,一电子从 a 点运动到b 点速度在不断地增大,则下列结论中正确的是( ) A .该电场是匀强电场 B .电场线的方向由N 指向M
C .电子在a 处的加速度小于在b 处的加速度
D .因为电子从a 到b 的轨迹跟M N 重合,所以电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹
【达标提升】
1、(多项)下列说法中正确的是:( )
A .电场强度反映了电场的力的性质,因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比
B .电场中某点的场强等于F/q ,但与检验电荷的受力大小及带电量无关
C .电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向
· ·
︱
+Q -Q O A B 图1—3—
3 1-3-
4 M N
a b 图1-3-5
D .公式E=F/q 和E=kQ/r 2对于任何静电场都是适用的
2、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:( )
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
3、(多项)下列说法中正确的是:( )
A .只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场
B .电场是一种物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C .电荷间的相互作用是通过电场而产生的,电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
D .场强的定义式E=F/q 中,F 是放入电场中的电荷所受的力,q 是产生电场的电荷的电量
4、以下关于电场和电场线的说法中正确的是 ( )
A .电场、电场线都是客观存在的物质,因此电场线不仅在空间相交,也能相切
B .在电场中,凡是电场线通过的点场强不为零,不画电场线的区域场强为零
C .同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大
D .电场线是人们假设的,用以表示电场的强弱和方向,客观上并不存在
5、在一个电场中a 、b 、c 、d 四个点分别引入试探电荷时,电荷所受到的电场力F 跟引入电荷的电荷量之间的函数关系如图1—3一6所示,下列说法中正确的是 ( ) A .这个电场是匀强电场
B .a 、b 、c 、d 四点的电场强度大小关系是E d >E b > E c > E a
C .同一点的电场强度随试探电荷电荷量的增加而增加
D .无法比较以上四点的电场强度值 6、相距为a 的A 、B 两点分别带有等量异种电荷Q 、-Q ,在A 、B 连线中点处的电场强度为 ( )
A .零
B .kQ/a 2,且指向-Q
C .2kQ/a 2,且指向-Q
D .8kQ/a 2,且指向-Q 7、如图1—3—7所示,A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点, ∠B =30°,现在A 、B 两点分别放置q A 和q B ,测得C 点场强的方向与 BA 方向平行;则q A 带 电,q A :q B = .
8、如图1—3—8所示,Q 1=2×10-12C ,Q 2=-4×10-12C ,Q 1、Q 2相距12cm ,求a 、b 、c 三点的
场强大小和方向,其中a 为Q 1、Q 2的中点,b 为Q 1左方6cm 处点,C 为Q 2右方6cm 的点.
a b
c d F q 图1—3一6 300 A
B C
E C 1—3—7 · b a c
Q 1 Q 2 · · · · 图1—3—8。