高中物理 第1章 3 电场强度学案 新人教版选修3-1
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第一章静电场1.3电场强度【教学目标】1、知道电荷相互作用是通过电场发生的;2、理解电场强度和电场线的概念。
3、用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度;4、知道几种典型电场的电场线分布。
5、以电场线描述电场为例,渗透用场线描述矢量场的方法重点: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【自主预习】1.英国物理学家、化学家首先提出场的概念。
他指出:电荷的周围存在,带电体间的相互作用是通过它们各自产生的传递的。
电场是一种特殊形态的,电场最基本的特征是,这也是检验空间是否存在电场的依据之一。
2.为研究电场而放进电场的电荷称为;产生电场的电荷称为。
3.电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量。
电场中某处的电场强度大小定义为放在该处的电荷受到的电场力跟该电荷的电量的。
电场强度的大小表示电场的,电场强度的方向就是电场的,且物理学中规定:电场中某点的电场强度的方向跟电荷在该点所受的电场力的方向。
电场强度的单位是或。
4.是电场强度的,适用于电场;仅适用于真空中点电荷的电场。
5.如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相,形成合电场。
这时某点的场强等于各个点电荷存在时在该点产生的场强的。
6.等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及中垂线上电场强度各有怎样的规律?(1)等量异种点电荷连线上以中点O场强最小,中垂线上以中点O的场强为最大;等量同种点电荷连线上以中点电场强度最小,等于零.因无限远处场强E∞=0,则沿中垂线从中点到无限远处,电场强度先增大后减小,之间某位置场强必有最大值.(2)等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同;等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反.【典型例题】一、场强的公式【例1】下列说法中,正确的是( )A.在一个以点电荷为中心,r为半径的球面上各处的电场强度都相同B.E=仅适用于真空中点电荷形成的电场C.电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的静电力的方向D.电场中某点场强的方向与试探电荷的正负无关二、电场线的理解【例2】如图1 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(≫),由a运动到b,静电力做正功.已知在a、b两点粒子所受静电力分别为、,则下列判断正确的是( )A.若Q为正电荷,则q带正电,>B.若Q为正电荷,则q带正电,<C.若Q为负电荷,则q带正电,>D.若Q为负电荷,则q带正电,<三、电场强度【例3】.场源电荷Q=2×10-4 C,是正点电荷;检验电荷q=-2×10-5 C,是负点电荷,它们相距r=2 m,且都在真空中,如图2所示.求:(1)q在该点受的静电力.(2)q所在的B点的场强.(3)只将q换为q′=4×10-5 C的正点电荷,再求q′在B点的受力及B点的场强.(4)将检验电荷移去后再求B点场强.四、电场强度的叠加【例4】如图3所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q,且=,∠=60°.根据上述说明,在x轴上场强为零的点为.如果C点没有电荷的存在,x轴上电场强度为零的点是.【课后练习】1.由电场强度的定义式E=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,始终不变C.电场中某点的场强为零,则在该点的电荷受到的静电力一定为零D.一个不带电的小球在P点受到的静电力为零,则P点的场强一定为零2.如图4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点切线方向3.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4.电场强度E的定义式为E=,下面说法中正确的是( )A.该定义只适用于点电荷产生的电场B.上式中,F是放入电场中的点电荷所受的静电力,q是放入电场中的点电荷的电荷量C.上式中,F是放入电场中的点电荷所受的静电力,q是产生电场的电荷的电荷量D.库仑定律的表达式F=可以说是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的库仑力大小;而可以说是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小5.将质量为m的正点电荷q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6.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7.如图5所示是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时,电荷所受的静电力F跟引入的电荷的电荷量之间的函数关系,下列说法正确的是( ) A.这个电场是匀强电场B.这四点的电场强度大小关系是>>>C.这四点的场强大小关系是>>>D.无法比较E值大小8.一负电荷从电场中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6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( )9.在如图7所示的匀强电场中,有一轻质棒,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.10.如图8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?答案:例1.解析因为电场强度是矢量,有方向,故A错误;E=仅适用于真空中点电荷形成的电场,B正确;电场强度的方向就是放入电场中的正电荷受到的静电力的方向,C错误;电场中某点的场强仅由电场本身决定,与试探电荷无关,故D正确.例2. A解析从电场线分布可以看出,a点电场线密,故>,所以带电粒子q在a点所受静电力大,即>;若Q带正电,正电荷从a到b静电力做正功,若Q带负电,正电荷从a到b静电力做负功,故A项正确.例3解析(1)由库仑定律得F==9×109× N=9 N方向在A与B的连线上,且指向A.(2)由电场强度的定义:E==所以E=9×109×=4.5×105方向由A指向B.(3)由库仑定律F′==9×109× N=18 N方向由A指向B,E===4.5×105方向由A指向B.(4)因E与q无关,q=0也不会影响E的大小与方向,所以移去q后场强不变.例4.解析在x轴上由-Q产生的电场强度方向沿水平方向,在C点右侧水平向左,左侧水平向右,要想和等量的正电荷在x轴上产生的合场强为零,该点应该出现在C点的右侧,距离A、B、C三个电荷相同的D点上.答案D点拓展探究如果C点没有电荷的存在,x轴上电场强度为零的点是.答案O点解析C点如果没有电荷存在,则变成等量同种电荷的电场,应该是O点处的场强为零.课后练习1答案解析电场强度是由电场本身所决定的物理量,是客观存在的,与放不放试探电荷无关.电场的基本性质是它对放入其中的电荷有静电力的作用,F=.若电场中某点的场强E=0,那么F=0,若小球不带电q=0,F也一定等于零,选项B、C正确.场强是描述电场强弱和方向的物理量,是描述电场本身性质的物理量.2. 答案 B解析负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的直线,故A错.电场线越密的地方场强越大,由图知>,又因F=,得>,故B正确.由a=,a∝F,而F∝E,>,所以>,故C错.B点的切线方向即B点场强方向,而负电荷所受静电力方向与其相反,故D 错.3. 答案 C4. 答案5.答案解析正点电荷q由静止释放,如果电场线为直线,电荷将沿电场线运动,但如果电场线是曲线,电荷一定不沿电场线运动(因为如果沿电场线运动,其速度方向与受力方向重合,不符合曲线运动的条件),故A选项不正确;由于点电荷做曲线运动时,其速度方向与静电力方向不再一致(初始时刻除外),故B选项不正确;而点电荷的加速度方向,即电荷所受静电力方向必与该点场强方向一致,即与所在点的电场线的切线方向一致,故C、D选项正确.6. 答案解析电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线;我们规定电场线上某点的切线方向就是该点电场的方向,电场线的疏密反映电场的强弱.所以利用电场线可以判断电场的强弱和方向以及带电粒子在电场中的受力大小及方向.7. 答案 B解析对图象问题要着重理解它的物理意义,对于电场中给定的位置,放入的试探电荷的电荷量不同,它受到的静电力不同.但是静电力F与试探电荷的电荷量q的比值即场强E 是不变的量,因为F=,所以F跟q的关系图线是一条过原点的直线,该直线斜率的大小即表示场强的大小,由此可得:>>>,故B正确.8.答案 C解析由图象知,负电荷由A点运动到B点做变加速直线运动,说明它所受静电力方向由A 指向B,且静电力逐渐增大,所以电场线上电场方向B→A,且E变大.9.答案解析小球受重力、棒拉力,还应受到水平向右的静电力F,故Q为正电荷,由平衡条件:θ-F=0,θ=所以F=θ又由F=,得E=10.答案,方向向右=,方向向右=,方向指向右上方,与连线成45°角解析点电荷Q周围空间的电场是由两个电场叠加而成的.根据题意可知,Q在a点的场强和匀强电场的场强大小相等、方向相反,所以匀强电场的场强大小为E=,方向向右.在b点,两个电场合成可得=,方向向右.在c点,两个电场合成可得=,方向指向右上方,与连线成45°角.。
安徽省合肥市32中高中物理选修3-1?电场强度?教案教学三维目标〔一〕知识与技能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.知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简单的计算.〔二〕过程与方法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〕情感态度与价值观培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
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教学过程〔一〕引入新课问题引入:电荷间的相互作用力是怎样产生的?〔二〕新课教学----- 第3节电场电场强度1、电场:启发学生从哲学角度认识电场,理解电场的客观存在性,不以人的意识为转移,但能为人的意识所认识的物质属性.利用课本图14-5说明:电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用.电荷A对电荷B的作用,实际上是电荷A的电场对电荷B的作用;电荷B对电荷A的作用,实际上是电荷B的电场对电荷A的作用.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,电荷的周围都存在电场.特殊性:不同于生活中常见的物质,看不见,摸不着,无法称量,可以叠加.物质性:是客观存在的,具有物质的根本属性——质量和能量.2〕根本性质:主要表现在以下几方面①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用,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.②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.③当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体做功,这表示电场具有能量.可见,电场具有力和能的特征提出问题: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?引出电场强度的概念:因为电场具有方向性以及各点强弱不同,所以靠成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同,我们用电场强度来表示电场的强弱和方向.2、电场强度(E):由图可知带电金属球周围存在电场。
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 。
人教版物理选修3-1第一章第三节《电场强度》《电场强度》教学设计教学分析学生从本节课开始接触电场的概念,由于它的抽象性,故可先把它接受下来,在学习中逐渐加深对它的认识。
本节的主要内容包括电场及其力的性质,以及定义了电场强度来反映电场的强弱及其特点。
本节的主要特点就是抽象性强,场的概念较难理解,再就是引入点场强度这个物理量的时候采用了比值定义法,有方法论的介绍总结。
另外关于场的叠加要通过类比(类比波的叠加)进行研究,所以说本节还有方法性强的特点。
结合本节的特点和地位现定位本节的教学目标如下:1.使学生能初步接受场的客观存在的特殊物质性。
2.能够深入理解电场强度的物理意义、定义式、矢量性,也能应用其来分析计算一些简单问题。
3.通过知识的学习掌握科学的思维方式和研究问题的方法。
教学过程:(表一)(表二)(表三)第三节电场强度第一课时学案学习任务:理解电场的客观存在,理解电场强度,点电荷场强计算式,场强的叠加原理。
新课学习:①请进入角色,想象“假如你是一名乘客”情景,思考什么是“场”?②怎样解释电荷没有接触也能产生力呢?知识:电场:基本性质:③既然电荷是通过电场产生力的作用,那么电场又有哪些规律呢?怎么去研究这些规律呢?怎样描述各个不同位置的电场的强弱以及数量关系呢?场源电荷:试探电荷:电场强度:定义:公式:单位:方向:物理意义:巩固理解:1.电场中某点放一试探电荷,电荷量为q,受到电场力为F,则该点的场强为E=F/q, 则A.若移去试探电荷q,则该点的场强为零。
B.若在该点放一个电荷量为2q的试探电荷,该点的场强变为E/2.C.若在该点放一个电荷量为-2q的试探电荷,该点的场强仍为E,场强方向与原来相反。
D.若在该点放一个电荷量为-q/2的试探电荷,则该点的场强仍为E,场强方向也还是原来的方向,但-q/2的试探电荷受电场力F/2,方向与F相反。
2.由电场强度的定义式E=F/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.无论检验电荷所带的电量如何变化,F/q 始终不变C.电场中某点的场强为零,则在该点的电荷受到的电场力一定为零D.一个不带电的小球在P点受到的电场力为零,则P点的场强一定为零3.电场中有一点P,下列说法中正确的是:A.若放在P点电荷的电量减半,则P点的场强减半。
电场强度1 .知道电荷间的相互作用是通过电场实现的。
知道场与实物是物质存在的两种不同性质。
2.理解电场强度的定义、单位、方向。
体会用比值法定义物理量的方法。
3.能推导点电荷的电场强度计算公式 ,并能使用公式进行相关的计算。
4.知道电场强度的叠加原理 ,并能应用这个原理进行简单的分析和计算。
5.知道电场线的定义和特点 ,会用电场线分析、描述电场的强弱和方向,知道几种特殊电场的电场线的分布特征。
1.电场(1)带电体周围存在一种物质 ,这种物质是①电场 ,电荷间的相互作用就是通过②电场发生的 ,它是一种看不见的客观存在的物质,它具有力和能的特性。
(2)电场最基本的性质是③对放入其中的电荷有力的作用。
2.电场强度(1)引入电场强度的目的是描述电场的强弱 ,它所描述的是放入电场中的电荷所受力的性质;放入电场中某点的电荷所受的④静电力与⑤ 电荷量的比值 ,叫电场强度。
(2)电场强度定义式为⑥,电场强度的单位为⑦牛顿/库仑或 N/C。
(3)电场强度是矢量 ,规定电场强度方向与⑧ 正(填“正”或“负”)电荷在该点所受到的静电力的方向相同。
(4)电场的叠加 :在同一空间 ,如果有几个静止电荷同时产生电场,那么空间某点的场强是各电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和。
合场强的计算应遵守⑨平行四边形定则3.电场线(1)为了直观地描述电场 ,英国物理学家⑩ 法拉第 (填人名 )提出了用电场线描述电场的方法。
(2)电场线 :就是在电场中画出一些有方向的曲线,在这些曲线上 ,每一点的切线方向表示该点的电场强度方向。
电场线的疏密程度表示电场强度的大小。
电场线并不是实际存在的,它只是为了形象地描述电场而引入的一种假想的曲线。
(3)匀强电场 :场强的大小和方向都相同的电场叫匀强电场。
匀强电场的电场线是一簇等间距的平行 直线。
主题 1:电场阅读教材中 “电场 ”部分的内容 ,回答下列问题。
(1) 法拉第是在什么情况下提出 “电场”概念的 ?(2) 变化的电磁场具有什么性质使我们说它具有物质性主题 2:电场强度 (重点探究 ) 阅读教材中 “电场强度 ”部分的内容 ,回答下列问题。
第3节电场强度一、电场┄┄┄┄┄┄┄┄①1.概念:电荷周围存在的一种特殊的物质,由电荷产生。
场和实物是物质存在的两种不同形式.2.基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
电荷之间通过电场相互作用。
3.静电场:静止电荷产生的电场。
[说明]关于电场的三点说明(1)特殊物质性:电场是一种特殊的物质,虽然电场看不见摸不着,但它与实物一样客观存在着,也具有动量、能量等重要属性。
(2)客观存在性:电荷的周围一定存在电场,静止电荷的周围存在着静电场。
(3)“桥梁纽带"作用:电场是电荷间相互作用的桥梁,故电荷间不直接接触就能发生相互作用。
①[判一判]1.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在电场(√)2.电场是一种物质,与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西(√)3.电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的性质是对处在它里面的其他电荷有力的作用(√)二、电场强度┄┄┄┄┄┄┄┄②1.试探电荷(检验电荷):用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷,是研究电场的工具。
2.场源电荷(源电荷):激发或产生我们正在研究的电场的电荷。
3.电场强度(1)概念:放入电场中某点的点电荷所受静电力F与它的电荷量q的比值,简称场强.(2)物理意义:表示电场的强弱和方向.(3)定义式及单位:E=F/q,单位牛/库仑,符号N/C。
(4)矢量性:电场强度的方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同。
[说明]关于电场强度的三点说明(1)电场强度反映了电场的力的性质。
(2)唯一性: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,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。
(3)矢量性:电场强度描述了电场的强弱,是矢量,其运算遵循平行四边形定则。
②[选一选]电场中有一点P,下列哪种说法是正确的( )A.若放在P点试探电荷的电荷量减半,则P点场强减半B.若P点没有试探电荷,则P点场强为零C.P点场强越大,则同一电荷在P点所受静电力越大D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向解析:选C 电场中某点的电场强度与试探电荷无关,故A、B错误;由电场强度的定义可知C对;电场强度方向与正试探电荷受力方向相同,故D错.三、点电荷的电场电场强度的叠加┄┄┄┄┄┄┄┄③2.电场强度的叠加:如果场源电荷不只是一个点电荷,则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
第1章第3节电场强度一.教学目标1.知识与技能目标(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、定义式及有关的计算,知道电场强度是矢量及方向是怎样规定的;2.过程与方法目标(1)通过分析电场中不同点的电场力F与电荷电量q的比例关系,使学生理解比值反映的是电场的强弱。
通过类比方法、比值法定义物理量,提高学生研究问题的能力;3.情感态度与价值观目标(1)使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法;培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
(2)通过电场的教学,培养学生对物质的认识观。
(3)使学生从一些特殊事物找出它们的共性而得到一般的规律二、重点、难点重点:电场、电场强度的概念,电场强度的定义式难点:电场概念的理解、电场强度定义的理解三、教学方法启发法、合作探究法四、教学媒介教学媒体、课件;五、教学过程:一、导入新课举例:推桌子,桌子受推力,手离开桌子,推力消失;桌子在地面受支持力,与地面分开,不再受地面的支持力,以上两个例子因为相互接触才受到力,但电荷与电荷之间不需要接触就有力的作用,请问是如何实现的——电场观看视频:物理学家法拉第的观点;问:他的观点是正确的吗?学生答:是。
过渡:今天我们就来学习电荷周围的这种特殊物质—电场二、出示学习目标1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的2.体会比值定义物理量的方法,理解电场强度的定义公式、单位、方向三、对课前自学的检测思考:1.电场看不见摸不着是不是法拉第假想出来的?2.什么是电场?提问学生展示自学成果:1.定义:电场是存在于电荷周围的一种特殊物质,是有电荷产生老师举例:风看不见摸不着但能感受到帮助学生理解电场。
3.如何证实空间有电场或者说如何检验空间有电场?提问学生:对放入其中的电荷有力的作用过渡语:既然电场是看不见摸不着但真实存在的,接下来我们就来研究这个特殊的物质。
《电场强度》教学设计【教学目标】一、知识与技能1.知道电场的物质性;电荷间的相互作用是通过电场发生的。
2.理解电场强度,会根进行有关的计算。
知道电场强度是矢量及方向规定。
3.能根据库仑定律和电场强度的定义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。
5.会用电场线描述电场。
二、过程与方法1.经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程,获得探究活动的体验。
2.领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。
三、情感态度与价值观1.体验探究物理规律的艰辛与喜悦。
2.学习科学家严谨科学的态度。
【教学重点】1.电场强度的概念2.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。
【教学难点】电场强度的概念【教学过程】一、复习导入复习:库仑定律的内容是什么?教师:我们不免会产生这样的疑问:1:真空中?它们之间相隔一定的距离这种相互作用是如何产生的呢?难道能够不需介质超越空间?看课本“探究影响电荷间相互作用力的因素”(1.2-1)。
2.本质原因又是什么呢?带着这两个疑问学习第三节电场强度。
二、新课教学(一)电场学生自学“电场”内容并解决以下问题:(1)电荷间的相互作用是如何发生的?(2)请用自己的语言描述一下什么是电场?(3)电场有什么本领?学生回答问题。
(电场是)存在于电荷周围的一种特殊的物质。
特点:物质性、看不见摸不着、存在于电荷周围。
场与实物是物质存在的两种不同形式。
电场的基本性质:对放入其中的电荷有静电力的作用。
(二)科学探究描述电场强弱的方法依次投影问题:①相同的小球在不同的位置所受作用力不一样的原因是什么呢?②如何来描述电场的强弱呢?③怎么来研究电场?启发引导:电场的本领是对场中的其他电荷具有作用力,这也是电场的最明显、最基本的特征之一。
因此在研究电场的性质时,我们可以从静电力入手。
教师:对于像电场这样,看不见,摸不到,但又客观存在的物质,可以根据它表现出来的性质来研究它,这是物理学中常用的研究方法。
电场电场强度教学设计【教学目的】1、知道电荷相互作用是通过电场发生的;2、理解电场强度的定义,并能;3、用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度;【能力目标】1、能运用已学过的知识来帮助理解,理解电荷作用靠电场传递。
2、通过实验及对实验结果的观察、分析,得出对有关现象的本质认识【教学重点】深刻理解电场和电场强度的概念【教学难点】熟练应用电场强度的概念【教学方法】1、复习导入新课,提出新课题;2、设问激疑,通过引导,充分调动学生积极思考,体现学生主体地位;3、类比释疑,由已知的相类似知识,通过类比、分析,使得抽象概念能够较顺利地建立;4、实验分析,定性与定量相互结合,使具体现象直观表达抽象概念,并充分运用多媒体辅助,动画模拟扩大实验成效。
【教具】幻灯片,计算机,牙签70支,50cm长的铜丝70支,电场感应器,三角板和圆规,塑料笔。
【教学过程】一、复习提问:师:上一节,我们认识了电现象中的电荷,包括点电荷,元电荷及电荷之间存在的相互作用。
什么是点电荷?电荷相互作用有什么规律?哪位同学来帮我们回顾一下?(请)这位同学回答得真不错!电荷之间有相互作用,我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。
电荷之间的作用力是怎样发生的呢?今天我们就来研究这个问题。
二、新课学习:踢足球时,脚要直接接触球(看图片),实验演示:两个带电小球靠近,生答:带电小球受到原电荷的作用力。
电荷间的作用没有“接触”,难道电荷作用是“超距作用”?生答:不接触类比重力、磁力的产生,可总结出是场的作用,叫做电场。
1、电场.(1)任何带电体周围产生的一种特殊物质。
电场看不见,又摸不着,怎样去认识它、研究它?动手实验:每个同学一根牙签和铜丝,利用手中的塑料笔。
塑料笔吸引铜丝,铜丝偏角可达到60度。
(2)基本性质:电场能对处在其中的电荷有力的作用,进一步介绍使用电场感应器,用带电的塑料笔靠近,氖管发光,抖动衣服靠近。
提示学生:电场分布强弱不同。
进一步研究电场分布。
《电场强度》教学设计一、教学目标1.知识与技能(1)掌握电场强度的定义及物理意义。
(2)了解电场是一种物质,知道电荷之间是通过电场发生相互作用的。
(3)掌握点电荷的场强公式, 知道场强的叠加原理,了解电场线, 知道匀强电场的性质。
2.过程与方法(1)体验建立场强概念的过程。
(2)学习用比值定义物理量的方法。
3.情感、态度、价值观(1)通过观察实验现象, 体验自然现象的神奇。
(2)经历场强概念的建立过程,积淀严谨求实的科学态度, 培养学生对电学的兴趣。
二、教学重难点1.教学重点(1)掌握电场强度的定义及物理意义。
(2)学习用比值定义物理量的方法。
2.教学难点了解电场是一种物质。
三、教学过程教学环节一:活动一:教师:让同学甲尝试在不允许触碰学生乙,且用任何工具的规则下去拉乙。
学生:尝试教师发布的任务,发现不接触就不能施力。
(意图:引出电场)教师:引导学生猜想“电荷的周围存在着由它产生的电场”。
(板书:一、电场)活动二:教师:做关于电场中绝缘轻线飘起的演示实验。
(意图:让学生直观的感受到电场的存在)教学环节二:活动一:学生:观察图一,发现同一电荷在电场不同位置所受电场力大小有所不同。
教师:引入“电场强度”的概念。
(包括试探电荷、场源电荷等概念)(板书标题:电场强度;副板书:场源电荷Q,试探电荷q)活动二:教师:提问:能否根据直接电荷在电场不同位置所受电场力大小有所不同来判断该点的电场强度?学生:表示不可以,还与电场中电荷的电荷量的大小有关。
教师:引导给出:可以用单位电荷量的电荷在电场不同位置所受电场力大小表示电场强度。
教师:定义电场强度,给出定义式q F E =,及其物理意义。
(意图:让学生体验建立场强概念的过程。
)(板书:二、电场强度:定义式、物理意义)活动三:教师:提问:电场强度的大小和方向有什么决定?它与什么有关?学生:被引导回答:电场强度决定于电场本身,与场源电荷和点的位置有关,与检验电荷无关。
3 电场强度[学习目标] 1.知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。
2.理解电场强度的定义及物理意义,知道它的矢量性。
(重点)3.会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算。
4.知道电场强度的叠加原理,会应用该原理进行简单计算。
(难点)5.理解电场线的概念、特点,了解常见的电场线的分布,知道什么是匀强电场。
(重点)一、电场1.电场的产生:电荷在其周围产生电场,电场是电荷周围存在的一种特殊物质。
2.基本性质:电场对放入其中的电荷产生力的作用。
3.电场和磁场统称为电磁场,电磁场是一种客观存在的特殊物质,也有能量、动量。
二、电场强度1.试探电荷与场源电荷(1)试探电荷:如图所示,带电小球q是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的,称为试探电荷,或检验电荷。
(2)场源电荷:被检验的电场是电荷Q 所激发的,电荷Q 称为场源电荷,或源电荷。
2.电场强度(1)定义:放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的比值,叫作该点的电场强度。
(2)定义式:E =Fq。
(3)单位:牛/库(N/C),伏/米(V/m)。
1 N/C =1 V/m 。
(4)方向: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的静电力的方向相同。
(5)物理意义:电场强度是描述电场的力的性质的物理量,与试探电荷受到的静电力大小无关。
三、点电荷的电场 电场强度的叠加1.点电荷的电场如图所示,场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ,则它们的库仑力F =k Qq r 2=qk Q r 2,所以电荷q 处的电场强度E =F q =k Q r2。
(1)公式:E =k Q r。
(2)方向:若Q 为正电荷,电场强度方向沿Q 和该点的连线背离Q ;若Q 为负电荷,电场强度方向沿Q 和该点的连线指向Q 。
2.电场强度的叠加(1)电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
这种关系叫作电场强度的叠加。
例如,图中P 点的电场强度,等于电荷+Q 1在该点产生的电场强度E 1与电荷-Q 2在该点产生的电场强度E 2的矢量和。
(2)如图所示,均匀带电球体(或球壳)外某点的电场强度:E =k Q r2,式中r 是球心到该点的距离(r ≫R ),Q 为整个球体所带的电荷量。
(3)电场强度是矢量,电场强度的叠加本质是矢量叠加,所以应该用平行四边形定则。
四、电场线 匀强电场 1.电场线(1)定义:电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
(2)特点:①电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,是不闭合曲线。
②电场线在电场中不相交,因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。
③在同一幅图中,电场线的疏密反映了电场强度的相对大小,电场线越密的地方电场强度越大。
④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.匀强电场(1)定义:电场强度的大小相等、方向相同的电场。
(2)电场线特点:匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。
(3)实例:两块等大、靠近、正对的平行金属板,带等量异种电荷时,它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)试探电荷不产生电场。
(×)(2)电场强度的方向与试探电荷所受电场力的方向可能相同,也可能相反。
(√) (3)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同。
(×) (4)公式E =F q 与E =k Q r2中q 与Q 含义不同。
(√) (5)在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场。
(√)2.(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ABC [电荷周围存在着电场,电场对电荷有力的作用,电荷之间的相互作用就是通过电场而产生的,A 、C 正确;电场是一种特殊的物质,在真空中、导体中都能存在,B 正确,D 错误。
]3.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∶9C [由库仑定律F =kq 1q 2r 2和电场强度公式E =F q可知,点电荷在某点产生电场的电场强度E =k Qr2,电场强度大小与该点到场源电荷的距离的二次方成反比,则E A ∶E B =r 2B ∶r 2A =9∶1,故选项C 正确。
]电场强度的理解和计算(1)唯一性: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,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。
电场中不同的地方,电场强度一般是不同的。
(2)矢量性:电场强度描述了电场的强弱,是矢量,其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同,与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。
2.E =F q 与E =k Q r2的比较公式 E =F qE =k Q r2本质区别 定义式 决定式 适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q 或q 的意义q 表示引入电场的检验(试探)电荷的电荷量Q 表示产生电场的点电荷(场源电荷)的电荷量关系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 不仅用Q 、r 来表示,且E ∝Q ,E∝1r2-9电荷,直线MN 通过O 点,O 、M 的距离r =30 cm ,M 点放一个电荷量q=-1.0×10-10C 的试探电荷,如图所示。
(静电力常量k =9.0×109N ·m 2/C 2)(1)求试探电荷在M 点受到的作用力;(2)求M 点的场强;(3)求拿走试探电荷后M 点的场强;(4)拿走试探电荷后,M 、N 两点的场强哪个大?思路点拨:(1)电场强度由电场本身决定,而电场力由电场和电荷共同决定。
(2)试探电荷对场源电荷周围的电场分布没有影响。
[解析] (1)由库仑定律知,静电力F =⎪⎪⎪⎪⎪⎪kQq r 2=10-8N ,方向由M 指向O 。
(2)M 点的场强E =⎪⎪⎪⎪⎪⎪F q =100 N/C ,方向由O 指向M 。
(3)M 点的场强与试探电荷无关,由场源电荷决定,即E =100 N/C ,方向由O 指向M 。
(4)根据E =kQ r2知,M 点离场源电荷近,电场强度大。
[答案] (1)10-8N ,方向由M 指向O (2)100 N/C ,方向由O 指向M (3)100 N/C ,方向由O 指向M (4)M1.如图所示是在一个电场中A 、B 、C 、D 四点分别引入试探电荷时,测得的试探电荷的电荷量跟它所受静电力的函数关系图象,那么下列叙述正确的是( )A .A 、B 、C 、D 四点的电场强度大小相等B .A 、B 、C 、D 四点的电场强度大小关系是E D >E A >E B >E C C .A 、B 、C 、D 四点的电场强度大小关系是E A >E B >E D >E C D .无法确定这四个点的电场强度大小关系B [题图中给出了A 、B 、C 、D 四个位置上试探电荷所受静电力大小与其电荷量的变化关系,由电场强度的定义式E =Fq可知,F -q 图象的斜率代表电场强度。
斜率大的电场强度大,斜率小的电场强度小。
故选项B 正确,选项A 、C 、D 错误。
]电场强度的叠加点的电场强度时,应先分析每个电荷单独在该点所产生的场强的大小和方向,再根据平行四边形定则求合场强的大小和方向。
2.比较大的带电体产生的电场,可以把带电体分解为若干小块,每小块看作点电荷,用电场叠加的方法计算。
【例2】 直角坐标系xOy 中,M 、N 两点位于x 轴上,G 、H 两点坐标如图所示。
M 、N 两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q 的正点电荷置于O 点时,G 点处的电场强度恰好为零。
静电力常量用k 表示。
若将该正点电荷移到G 点,则H 点处场强的大小和方向分别为( )A.3kQ4a2,沿y 轴正向 B.3kQ4a2,沿y 轴负向 C.5kQ4a2,沿y 轴正向 D.5kQ4a2,沿y 轴负向 思路点拨:解答本题时要注意以下两点: (1)距离场源电荷相等的各点场强大小相等。
(2)弄清楚等量异种点电荷连线及中垂线上场强的分布特点。
B [由于对称性,M 、N 两处的负电荷在G 、H 处产生的场强大小相等,等于在O 点的正点电荷产生的场强E 1=kQ a 2,正点电荷放在G 处时,它在H 处产生的场强E 2=kQ(2a )2,所以,H 处的合场强E =E 1-E 2=3kQ4a2,方向沿y 轴负方向,B 正确。
]合场强的求解技巧(1)电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则,常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等;对于同一直线上电场强度的合成,可先规定正方向,进而把矢量运算转化成代数运算。
(2)当两矢量满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上时,两矢量合成叠加,合矢量为零,这样的矢量称为“对称矢量”,在电场的叠加中,注意图形的对称性,发现对称矢量可简化计算。
2.如图所示,有一水平方向的匀强电场,场强大小为9×103N/C 。
在电场内一水平面上作半径为10 cm 的圆,圆周上取A 、B 两点,AO 连线沿E 方向,BO ⊥AO ,另在圆心O 处放一电荷量为10-8C 的正点电荷。
则A 处场强大小E A 为多少?B 处场强的大小E B 为多少?[解析] 根据点电荷电场强度的公式E =kQ r2,可得点电荷在圆周上各点产生电场强度的大小E 1=9×103N/C ,方向沿半径向外,故在A 点两电场强度等大、反向,因此E A =0;B 点,根据平行四边形定则,如图所示,E B =2E 1≈1.27×104N/C ,方向与水平方向成45°角斜向右下。
[答案] 0 1.27×104N/C对电场线的理解及应用(1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,负电荷则相反,如图所示。
甲乙(2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,说明电场强度大小相等,但方向不同。
(3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等。
实际上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同。
2.等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线比较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场强大小中垂线上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的场强大小关于O点对称的点A与等大同向等大反向A′、B与B′的场强(1)电场线不是带电粒子的运动轨迹。