人教人教版高中物理選修3-1第一章第3節(jié)電場強度學案版高中物理選修3-1第一章第3節(jié)電場強度學案

1、人教版高中物理選修3-1第一章第3節(jié)電場強度學案學員姓名： 年 級：高二 輔導科目：物理課時數(shù)： 學科教師： 授課日期2020授課時段組長簽字授課類型TCT星級教學目的1.知道電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)2理解電場強度的定義及物理意義，知道它的矢量性(重點)3會推導點電荷場強的計算式并能進行有關(guān)的計算4知道電場強度的疊加原理，會應(yīng)用該原理進行簡單計算(難點)5理解電場線的概念、特點，了解常見的電場線的分布，知道什么是勻強電場(重點)重點難點1、知道電場強度的疊加原理，會應(yīng)用該原理進行簡單計算(難點)教學內(nèi)容T同步課堂導入電荷周圍有什么？知識模塊1、電場和電場強度1電場(1)概念：存在于

2、電荷周圍的一種特殊物質(zhì)，場與實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式(2)性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用，電荷間通過電場發(fā)生相互作用(3)靜電場：靜止的電荷產(chǎn)生的電場2電場強度(1)兩種不同功能的電荷：試探電荷：用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的電荷，電荷量和尺寸必須較小場源電荷：產(chǎn)生電場的電荷(2)定義：試探電荷在電場中某個位置所受的力與其電荷量成正比，即FEq，在電場的不同位置，比例常數(shù)E一般不一樣，它反映了電場在這點的性質(zhì)，叫做電場強度(3)公式：E.(4)單位：N/C或V/m.(5)方向電場強度是矢量，規(guī)定電場中某點的電場強度的方向跟正電荷在該點所受的靜電力的方向相同1電場看不見，摸不著，因

3、此電場實際不存在(×)2根據(jù)E，由于q有正負，故電場中某點的場強有兩個方向(×)3據(jù)公式E可計算場強大小，但場強由場本身決定，與F、q大小無關(guān)()1有同學認為：電場就是電場強度，你怎樣認為？【答案】電場是一種特殊的物質(zhì)，電場強度是描述電場強弱的物理量，二者不同2根據(jù)電場強度的定義式E，是不是只有試探電荷q存在時，電場才存在？【答案】不是，電場是由場源電荷產(chǎn)生的，與試探電荷的存在與否沒有關(guān)系在空間中有一電場，把一帶電荷量為q的試探電荷放在電場中的A點所受的電場力為F.探討1：電場中A點的電場強度EA為多大？【答案】EA探討2：將電荷量為2q的試探電荷放在電場中的A點所受的電場

4、力為多大？此時A點的電場強度EA為多大？【答案】2F1試探電荷與場源電荷的比較定義大小要求試探電荷用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的電荷尺寸和電荷量必須充分小，放入電場后，不影響原電場場源電荷產(chǎn)生電場的電荷無要求，可大可小2.電場強度的兩個性質(zhì)(1)唯一性：電場中某點的電場強度E是唯一的，是由電場本身的特性(形成電場的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān) .電場中不同的地方，電場強度一般是不同的(2)矢量性：電場強度描述了電場的方向，是矢量，其方向與在該點的正電荷所受電場力的方向相同，與在該點的負電荷所受電場力的方向相反經(jīng)典例題1由電場強度的定義式

5、E可知，在電場中的同一點()A電場強度E跟F成正比，跟q成反比B無論放入的試探電荷所帶的電荷量如何變化，始終不變C電場中某點的場強為零，放入該點的電荷受到的靜電力不一定為零D試探電荷在該點受到的靜電力的方向就是該點的電場強度方向【答案】電場中某點電場強度，與形成電場的場源電荷和空間位置有關(guān)，與有無試探電荷無關(guān)，其方向是正電荷在該點的受力方向，故B正確 2如圖1­3­1所示，在一帶負電的導體A附近有一點B，如在B處放置一個q12.0×108 C的點電荷，測出其受到的靜電力F1大小為4.0×106 N，方向如圖所示，則B處場強是多少？如果換用一個q24.0&

6、#215;107 C的點電荷放在B點，其受力多大？方向如何？ 圖1­3­1【答案】由場強公式可得EB N/C200 N/C因為是負電荷，所以場強方向與F1方向相反q2在B點所受靜電力F2q2EB4.0×107×200 N8.0×105 N因為q2是正電荷，F(xiàn)2方向與場強方向相同，也就是與F1反向 200 N/C，方向與F1相反8.0×105 N方向與F1相反知識模塊2、點電荷的電場，電場的疊加1真空中點電荷的場強(1)大?。篍k.(2)方向：Q為正電荷時，在電場中的某點P，E的方向由Q指向P；Q是負電荷時，E的方向由P指向Q.2電場強

7、度的疊加如果場源電荷不只是一個點電荷，則電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和1用正、負兩種試探電荷，檢驗電場中某點場強方向時，由于受力方向相反，則得到同一點場強有兩個方向(×)2在E中場強大小與q無關(guān)，同樣在E中場強大小與Q也無關(guān)(×)3公式E對于任何靜電場都成立(×)4場強的疊加滿足平行四邊形定則()在計算式E中，當r0時，電場強度E將趨近于無窮大，這種說法對嗎？為什么？【答案】不對因為當r0時，電荷量為Q的物體就不能看做點電荷了，計算式E也就不適用了如圖1­3­2所示，Q和Q均為正點電荷，且QQ.圖1­

8、3­2探討1：正點電荷Q在q處產(chǎn)生的場強為多大？沿什么方向？【答案】強場大小為，方向沿Q、q的連線，水平向右探討2：正點電荷Q和Q在q處產(chǎn)生的合場強為多大？沿什么方向？【答案】場強大小為，方向斜向右上方，與水平方向夾角為45°.1電場強度公式E與Ek的比較公式物理含義引入過程適用范圍E是電場強度大小的定義式Fq，但E與F、q無關(guān)，E是反映某點處電場的性質(zhì)適用于一切電場Ek是真空中點電荷電場強度的決定式由E和庫侖定律導出，E由Q、r決定在真空中，場源電荷Q是點電荷2.求解電場強度常用的三種方法(1)等效法：均勻帶電球等一些帶電體有時可等效為點電荷，因此可以應(yīng)用點電荷電場強度公

9、式(2)對稱法：點電荷、均勻帶電板等帶電體周圍的電場強度上下、左右可能出現(xiàn)對稱性，利用對稱性可確定某點場強的大小(3)疊加法：電場強度是矢量，求解多個電荷產(chǎn)生的電場的電場強度，可以根據(jù)電荷的分布情況，采用不同的合成方法求解經(jīng)典例題3(多選)真空中距點電荷(電量為Q)為r的A點處，放一個帶電量為q(qQ)的點電荷，q受到的電場力大小為F，則A點的場強為()AF/Q BF/q Ck Dk【答案】由電場強度的定義可知A點場強為EF/q，又由庫侖定律知F，代入后得Ek，B、D對，A、C錯 BD4直角坐標系xOy中，M、N兩點位于x軸上，G、H兩點坐標如圖1­3­3.M、N兩點各固定

10、一負點電荷，一電量為Q的正點電荷置于O點時，G點處的電場強度恰好為零靜電力常量用k表示若將該正點電荷移到G點，則H點處場強的大小和方向分別為() A.，沿y軸正向B.，沿y軸負向C.，沿y軸正向D.，沿y軸負向 圖1­3­3【答案】處于O點的正點電荷在G點處產(chǎn)生的場強E1k，方向沿y軸負向；又因為G點處場強為零，所以M、N處兩負點電荷在G點共同產(chǎn)生的場強E2E1k，方向沿y軸正向；根據(jù)對稱性，M、N處兩負點電荷在H點共同產(chǎn)生的場強E3E2k，方向沿y軸負向；將該正點電荷移到G處，該正點電荷在H點產(chǎn)生的場強E4k，方向沿y軸正向，所以H點的場強EE3E4，方向沿y軸負向B歸納

11、和總結(jié)合場強的求解技巧(1)電場強度是矢量，合成時遵循矢量運算法則，常用的方法有圖解法、解析法、正交分解法等；對于同一直線上電場強度的合成，可先規(guī)定正方向，進而把矢量運算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運算(2)當兩矢量滿足大小相等、方向相反、作用在同一直線上時，兩矢量合成疊加，合矢量為零，這樣的矢量稱為“對稱矢量”，在電場的疊加中，注意圖形的對稱性，發(fā)現(xiàn)對稱矢量可簡化計算C專題知識模塊3、電場線、勻強電場勢1 電場線：畫在電場中的有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向與該點電場強度的方向一致2電場線特點：(1)起始于無限遠或正電荷，終止于負電荷或無限遠(2)任意兩條電場線不相交(3)電場線的疏密表示電場的強弱(4)

12、電場線不是實際存在的線，是為了形象地描述電場而假想的線3勻強電場(1)定義：各點電場強度的大小相等、方向相同的電場(2)勻強電場的電場線：間隔相等的平行直線1電場線可以描述電場的強弱，也能描述電場的方向()2電場線在實際中并不存在()3只要電場線是平行的直線，該電場一定是勻強電場(×)1有同學認為，由于兩條電場線之間無電場線故無電場你認為對嗎？【答案】不對，電場線是人們?yōu)樾蜗笱芯侩妶觯藶楫嫵龅囊恍┚€，在電場中任何區(qū)域均可畫電場線2為什么電場中電場線不會相交？【答案】如果電場中電場線相交，在交點處有兩個“切線方向”，就會得出電場中同一點電場方向不唯一的錯誤結(jié)論探討1：電場線怎樣描述電

13、場的強弱和方向？電場線實際存在嗎？【答案】電場線的疏密描述電場的強弱，電場線上某一點的切線方向是該點的電場強度的方向電場線不是實際存在的探討2：電場線和帶電粒子在電場中的運動軌跡相同嗎？二者在什么條件下才重合？【答案】不相同電場線是為了形象地描述電場而引入的假想曲線，帶電粒子在電場中的運動軌跡是帶電粒子在電場中實際通過的徑跡，只有當電場線是直線，且?guī)щ娏Ｗ又皇莒o電力作用(或受其他力，但方向沿電場線所在直線)，同時帶電粒子的初速度為零或初速度方向沿電場線所在直線時，運動軌跡才和電場線重合1點電荷的電場線圖1­3­4(1)點電荷的電場線呈輻射狀，正電荷的電場線向外至無限遠，負電

14、荷則相反(2)以點電荷為球心的球面上，電場線疏密相同，但方向不同，說明電場強度大小相等，但方向不同(3)同一條電場線上，電場強度方向相同，但大小不等實際上，點電荷形成的電場中，任意兩點的電場強度都不同2等量異種點電荷與等量同種點電荷的電場線比較等量異種點電荷等量同種(正)點電荷電場線分布圖連線上的場強大小O點最小，從O點沿連線向兩邊逐漸變大O點為零，從O點沿連線向兩邊逐漸變大中垂線上的場強大小O點最大，從O點沿中垂線向兩邊逐漸變小O點為零，從O點沿中垂線向兩邊先變大后變小關(guān)于O點對稱的點A與A、B與B的場強等大同向等大反向3.電場線與帶電粒子運動軌跡的關(guān)系(1)電場線不是帶電粒子的運動軌跡(2

15、)同時具備以下條件時運動軌跡與電場線重合：電場線為直線；帶電粒子的初速度為零，或初速度沿電場線所在直線；帶電粒子只受電場力，或其他力的合力沿電場線所在直線(3)只在電場力作用下，以下兩種情況帶電粒子都做曲線運動，且運動軌跡與電場線不重合：電場線為曲線；電場線為直線時，帶電粒子有初速度且與電場線不共線經(jīng)典例題5.如圖1­3­5所示，M、N為兩個等量同種電荷，在其連線的中垂線上的P點放一靜止的點電荷q(負電荷)，不計重力，下列說法中正確的是() 圖1­3­5A點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大B點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越小，

16、速度越來越大C點電荷運動到O點時加速度為零，速度達最大值D點電荷越過O點后，速度越來越小，加速度越來越大，直到粒子速度為零【答案】由等量同種電荷周圍的電場線的分布可知，O點場強為零，從O點沿著中垂線向無窮遠處延伸，場強先增大后減小，所以點電荷在從P到O的過程中，加速度可能先增大后減小，選項A、B錯；但負電荷所受M、N點點電荷庫侖力的合力方向豎直向下，到O點一直加速，選項C對；同理點電荷越過O點后，速度越來越小，但加速度可能先增大后減小，選項D錯C6如圖1­3­6所示，直線是一簇未標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，曲線是某一帶電粒子通過電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上兩點若

17、帶電粒子運動中只受電場力作用，根據(jù)此圖可以作出的判斷錯誤的是()圖1­3­6A帶電粒子所帶電荷的符號B帶電粒子在a、b兩點的受力方向C帶電粒子在a、b兩點的加速度何處大D帶電粒子在a、b兩點的加速度方向【答案】如圖所示，由于帶電粒子在電場力作用下做曲線運動，所以電場力應(yīng)指向軌跡的凹側(cè)，且沿電場線，即沿電場線向左，B正確；由于電場線方向未知，故不能確定帶電粒子的電性，A錯誤；加速度由電場力產(chǎn)生，由于a處電場線較b處密，所以a處電場強度大，由FEq知，帶電粒子在a處受電場力大，故加速度大，且方向與電場力方向相同，C、D正確【答案】A總結(jié)和歸納帶電粒子在電場中運動時的分析思路(1

18、)根據(jù)帶電粒子運動軌跡彎曲方向，判斷出電場力情況(2)把電場線方向、電場力方向與電性相聯(lián)系(3)把電場線疏密和受力大小、加速度大小相聯(lián)系T能力課后作業(yè)1如圖1­3­7所示是電場中某區(qū)域的電場線分布圖，A是電場中的一點，下列判斷中正確的是() 圖1­3­7AA點的電場強度方向向左BA點的電場強度方向向右C因A點無電場線，所以A點電場強度是零D正點電荷在A點受力向左【答案】由電場線分布特點可知，該電場為勻強電場，方向水平向右，在A點放正點電荷所受電場力的方向與電場方向相同，故B正確，A、D均錯誤；勻強電場各處電場強度均相同，與該點是否有電場線經(jīng)過無關(guān)，C錯誤

19、 B2下列說法中正確的是() A電場強度反映了電場力的性質(zhì)，因此場中某點的場強與試探電荷在該點所受的電場力成正比B電場中某點的場強等于，但與試探電荷的受力大小及電荷量無關(guān)C電場中某點的場強方向即試探電荷在該點的受力方向D公式E和E對于任何靜電場都是適用的【答案】電場強度由比值定義法求得，E，但電場強度是電場本身的一種性質(zhì)，和試探電荷及電場力無關(guān)，故A錯誤，B正確；電場中的場強方向是正電荷在該點的受力方向，負電荷受力沿電場的反方向，故C錯誤；公式E是定義式，適用于任意電場，而E只能適用于真空中的點電荷的電場，故D錯誤 B3點電荷A和B，分別帶正電和負電，電量分別為4Q和Q，在AB連線上，如圖1&

20、#173;3­8所示，電場強度為零的地方在() 圖1­3­8AA和B之間BA右側(cè)CB左側(cè)DA的右側(cè)及B的左側(cè)【答案】點電荷電場線的分布特點：正電荷電場的電場線從正電荷出發(fā)到無窮遠終止，負電荷電場的電場線從無窮遠出發(fā)到負電荷終止A和B之間兩點電荷產(chǎn)生的電場強度方向均向左，合場強不可能為零，故A錯誤；A的右側(cè)，A產(chǎn)生的電場強度向右，B產(chǎn)生的電場強度向左，電場強度方向相反，而且由題A的電量大于B的電量，且A較近，由點電荷場強公式Ek可知，在同一點電場強度大小不可能相等，所以合場強不可能為零，故B錯誤；在B的左側(cè)，A產(chǎn)生的電場強度向左，B產(chǎn)生的電場強度向右，電場強度方向相

21、反，但由于A的電量大于B的電量，且A較遠，由點電荷場強公式Ek可知，在同一點電場強度大小可能相等，所以合場強可能為零，故C正確由上可知D錯誤 C4如圖所示的四個電場的電場線，其中A和C圖中小圓圈表示一個點電荷，A圖中虛線是一個圓(M、N為圓上的不同點)，B圖中幾條直線間距相等且互相平行，則在圖中M、N處電場強度相等的是() A B C D【答案】電場強度為矢量，電場強度相等，必須同時滿足電場強度大小相同，方向也相同，對應(yīng)各選項，結(jié)合電場線的分布特點可知，只有B正確 5如圖1­3­9所示，A、B、C、D、E是半徑為r的圓周上等間距的五個點，在這些點上各固定一個點電荷，除A點處

22、的電荷量為q外，其余各點處的電荷量均為q，則圓心O處() 圖1­3­9A場強大小為，方向沿OA方向B場強大小為，方向沿AO方向C場強大小為，方向沿OA方向D場強大小為，方向沿AO方向【答案】A處放一個q的點電荷與在A處同時放一個q和2q的點電荷的效果相當因此可以認為O處的場強是五個q和一個2q的點電荷產(chǎn)生的場強合成的，五個q處于對稱位置上，在圓心O處產(chǎn)生的合場強為0，所以O(shè)點的場強相當于A處放一個2q的點電荷，在O處產(chǎn)生的場強故選C. 6(多選)如圖1­3­10所示，把A、B兩個相同的導電小球分別用長為0.10 m的絕緣細線懸掛于OA和OB兩點用絲綢摩擦

23、過的玻璃棒與A球接觸，棒移開后將懸點OB移到OA點固定兩球接觸后分開，平衡時距離為0.12 m已測得每個小球質(zhì)量是8.0×104 kg，帶電小球可視為點電荷，重力加速度g取10 m/s2，靜電力常量k9.0×109 N·m2/C2，則() 圖1­3­10A兩球所帶電荷量相等BA球所受的靜電力為1.0×102 NCB球所帶的電荷量為4×108 CDA、B兩球連線中點處的電場強度為0【答案】用絲綢摩擦過的玻璃棒接觸A球，使A球帶正電，由題意知A、B兩球接觸后分開，則兩球所帶電荷量相等，選項A正確；兩球平衡后受力如圖所示，球B所受

24、靜電力Fmgtan 6.0×103 N，球A、B所受靜電力大小相等，選項B錯誤；由F及q1q2知，小球所帶電荷量q4×108 C，選項C正確；A、B兩球所帶電荷在其連線的中點處產(chǎn)生的電場強度大小相等、方向相反，場強為0，選項D正確 ACD7有一個負點電荷只受電場力的作用，從電場中的a點由靜止釋放，在它沿直線運動到b點的過程中，動能Ek隨位移s變化的關(guān)系圖如圖1­3­11所示，則能與圖線相對應(yīng)的電場的電場線分布圖是下圖中的() 圖1­3­11【答案】由于負電荷受靜電力方向與場強方向相反，圖線為曲線，動能隨位移增加的不均勻(越來越快)，電

25、場力應(yīng)該越來越大且做正功，由圖知C符合 8(多選)如圖1­3­12甲所示，在x軸上有一個點電荷Q(圖中未畫出)，O、M、N為軸上三點，放在M、N兩點的試探電荷受到的靜電力跟試探電荷所帶電荷量的關(guān)系如圖乙所示，則() 圖1­3­12AM點的電場強度大小為2×103 N/CBN點的電場強度大小為2×103 N/CC點電荷Q在M、N之間D點電荷Q在M、O之間【答案】設(shè)M、N兩點的電場強度分別為EM、EN，根據(jù)題圖乙可知，圖線的斜率即為電場強度，則EM2×103 N/C；EN500 N/C，M、N兩點電場強度方向相反由點電荷電場強度的特點知，點電荷Q應(yīng)在M、N之間，故選項A、C正確 9如圖1­3­13所示，在豎直放置的光滑半圓形絕緣細管的圓心O處放一點電荷，將質(zhì)量為m，帶電量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放，小球沿細管滑到最低點B時，對管壁恰好無壓力，則放于圓心處的點電荷在AB弧中點處的電場強度的大小是()圖1­3­13AEBECED不能確定【答案】帶電小球從A到B的過程中，只有重力做功，機械能守恒，則mgRmv，在