高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第3節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度 全國(guó)一等獎(jiǎng)

第一章靜電場(chǎng)第3節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．認(rèn)識(shí)電場(chǎng)；會(huì)用電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)線描述電場(chǎng)，知道幾種常見(jiàn)電場(chǎng)線的分布情況2．電場(chǎng)強(qiáng)度及靜電力大小的計(jì)算，電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加的有關(guān)計(jì)算【重點(diǎn)、難點(diǎn)】電場(chǎng)強(qiáng)度概念的理解及矢量性預(yù)習(xí)案【自主學(xué)習(xí)】1．電場(chǎng)：電荷的周?chē)嬖谥伤a(chǎn)生的一種特殊________．它的特征之一是對(duì)放入其中的________有力的作用．甲電荷對(duì)乙電荷的作用力，就是甲電荷的________對(duì)乙電荷的作用力．2．靜電場(chǎng)是指________的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)．3．試探電荷是用來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)__________及其________分布情況的電荷，是研究電場(chǎng)的工具．激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場(chǎng)的電荷是電場(chǎng)的________．4．放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受的________跟它的________的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度．簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng)．其定義式為E＝________，單位是________，符號(hào)是________．電場(chǎng)強(qiáng)度是______量，有大小也有方向，其方向與________在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同．5．真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)：E＝為正電荷時(shí)，在電場(chǎng)中的P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E的方向________；Q為負(fù)電荷時(shí)，E的方向__________．6．勻強(qiáng)電場(chǎng)：電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的____________都相同的電場(chǎng)．7．電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加：如果場(chǎng)源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為_(kāi)_________________在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的__________．8．電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條________________，曲線上每點(diǎn)的________表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向．電場(chǎng)線的特點(diǎn)有：(1)起始于無(wú)限遠(yuǎn)或______，終止于______或______．(2)任意兩條電場(chǎng)線________．(3)電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的______．【學(xué)始于疑】探究案【合作探究一】電場(chǎng)[問(wèn)題情境]天體之間沒(méi)有直接接觸，就有引力作用如圖1所示，這種作用是通過(guò)引力場(chǎng)傳遞的，電荷與電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的圖11．你知道哪里有電場(chǎng)嗎？2.電場(chǎng)具有怎樣的特征呢？答案1.電荷的周?chē)即嬖陔妶?chǎng).2.電場(chǎng)的基本特征是對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用．歸納總結(jié)]電場(chǎng)是存在于電荷周?chē)囊环N特殊物質(zhì)，并非由分子、原子組成，但客觀存在．電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的．【合作探究二】、電場(chǎng)強(qiáng)度[問(wèn)題情境]1．檢驗(yàn)電荷的作用是什么？2．同一檢驗(yàn)電荷，放在電場(chǎng)中的不同位置受力不同，表明不同位置電場(chǎng)的強(qiáng)弱不同．如何準(zhǔn)確描述這種性質(zhì)？歸納總結(jié)]電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量，是______量，其大小由E＝eq\f(F,q)來(lái)計(jì)算，其方向與______電荷的受力方向相同答案矢正[問(wèn)題延伸]根據(jù)公式E＝eq\f(F,q)可以得出E與F成正比或E與q成反比的結(jié)論嗎？例1如圖2所示，在一帶負(fù)電的導(dǎo)體A附近有一點(diǎn)B，如在B處放置一個(gè)q1＝－×10－8C的電荷，測(cè)出其受到的靜電力F1大小為×10－6N，方向如圖，則B處場(chǎng)強(qiáng)是多大？如果換用一個(gè)q2＝×10－7C的電荷放在B點(diǎn)，其受力多大？此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng)多大？圖2【合作探究三】點(diǎn)電荷的電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加[問(wèn)題情境]1．在點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小由哪些因素決定？2．公式E＝eq\f(F,q)與E＝eq\f(kQ,r2)有何區(qū)別？3．什么是電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加？它遵循什么原則？歸納總結(jié)]1．公式E＝eq\f(F,q)與E＝eq\f(kQ,r2)的對(duì)比理解項(xiàng)目意義適用條件Q或q的意義公式中各量的關(guān)系E＝eq\f(F,q)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式任何電場(chǎng)q是試探電荷E用F與q的比值來(lái)表示，但E大小與F、q大小無(wú)關(guān)E＝keq\f(Q,r2)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式點(diǎn)電荷在真空中Q是場(chǎng)源電荷E不僅由Q、r決定且E∝Q，E∝eq\f(1,r2)2.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，疊加時(shí)遵循平行四邊形定則．例2在真空中O點(diǎn)放一個(gè)電荷Q＝＋×10－9C，直線MN通過(guò)O點(diǎn)，OM的距離r＝30cm，M點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷q＝－×10－10C，如圖3所示，求：圖(1)q在M點(diǎn)受到的作用力；(2)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；(3)拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；(4)若MN＝30cm，則N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)多大？【合作探究四】、電場(chǎng)線[問(wèn)題情境]1．電場(chǎng)線是如何表示電場(chǎng)方向的？2．電場(chǎng)線能不能相交？3．電場(chǎng)線是如何表示電場(chǎng)強(qiáng)弱的？歸納總結(jié)1．電場(chǎng)線是為了描述電場(chǎng)而引入的一種假想曲線，曲線的______方向表示場(chǎng)強(qiáng)方向，曲線的________表示場(chǎng)強(qiáng)的相對(duì)大小．2．電場(chǎng)線從______電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無(wú)窮遠(yuǎn)或________電荷，電場(chǎng)線不相交．3．幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線畫(huà)法【合作探究五】勻強(qiáng)電場(chǎng)[問(wèn)題情境]1．勻強(qiáng)電場(chǎng)有什么顯著特點(diǎn)？電場(chǎng)線有什么特點(diǎn)？2.勻強(qiáng)電場(chǎng)通常存在于什么地方？2．勻強(qiáng)電場(chǎng)通常存在于帶有等量異號(hào)電荷的一對(duì)平行金屬板間．歸納總結(jié)1．勻強(qiáng)電場(chǎng)是電場(chǎng)強(qiáng)度的大小______，方向________的電場(chǎng)．2．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是________相等的________線．【課堂小結(jié)/本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】【思考】你學(xué)過(guò)的物理量還有哪些是用比值定義的？【當(dāng)堂檢測(cè)】1．電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式為E＝F/q()A．該定義式只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)B．F是檢驗(yàn)電荷所受到的力，q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的電荷量C．場(chǎng)強(qiáng)的方向與F的方向相同D．由該定義式可知，場(chǎng)中某點(diǎn)電荷所受的電場(chǎng)力大小與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小成正比2．A為已知電場(chǎng)中的一固定點(diǎn)，在A點(diǎn)放一電荷量為q的電荷，所受電場(chǎng)力為F，A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E，則()A．若在A點(diǎn)換上－q，A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向發(fā)生變化B．若在A點(diǎn)換上電荷量為2q的電荷，A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)將變?yōu)?EC．若在A點(diǎn)移去電荷q，A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)榱鉊．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小、方向與q的大小、正負(fù)、有無(wú)均無(wú)關(guān)3．關(guān)于電場(chǎng)線的說(shuō)法，正確的是()A．電場(chǎng)線的方向，就是電荷受力的方向B．正電荷只在電場(chǎng)力作用下一定沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)C．電場(chǎng)線越密的地方，同一電荷所受電場(chǎng)力越大D．靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不可能是閉合的4.如圖6所示，帶箭頭的直線是某一電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，在這條線上有A、B兩點(diǎn)，用EA、EB表示A、B兩處的場(chǎng)強(qiáng)，則()圖6A．A、B兩處的場(chǎng)強(qiáng)方向相同B．因?yàn)锳、B在一條電場(chǎng)線上，且電場(chǎng)線是直線，所以EA＝EBC．電場(chǎng)線從A指向B，所以EA＞EBD．不知A、B附近電場(chǎng)線的分布情況，EA、EB的大小不能確定【課后鞏固】1.如圖9所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A、B為一豎直線上的兩點(diǎn)，相距為L(zhǎng)，外力F將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子從A點(diǎn)勻速移到B點(diǎn)，重力不能忽略，則下列說(shuō)法中正確的是()圖9A．外力的方向水平B．外力的方向豎直向上C．外力的大小等于qE＋mgD．外力的大小等于eq\r(qE2＋mg2)2.如圖10所示，帶正電的金屬圓環(huán)豎直放置，其中心處有一電子，若電子某一時(shí)刻以初速度v0從圓環(huán)中心處水平向右運(yùn)動(dòng)，則此后電子將()圖10A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．以圓心為平衡位置振動(dòng)D．以上說(shuō)法均不對(duì)3.如圖11所示，把一帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使球a能靜止在斜面上，需在M、N間放一帶電小球b，則b應(yīng)()圖11A．帶負(fù)電，放在A點(diǎn)B．帶正電，放在B點(diǎn)C．帶負(fù)電，放在C點(diǎn)D．帶正電，放在C點(diǎn)4.如圖12所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體處于場(chǎng)強(qiáng)按E＝E0－kt(E0、k均為大于零的常數(shù)，取水平向左為正方向)變化的電場(chǎng)中，物體與豎直墻壁間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)t＝0時(shí)刻物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．若物體所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，且電場(chǎng)空間和墻面均足夠大，下列說(shuō)法正確的是()圖12A．物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后加速度先增大，后保持不變B．物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后加速度不斷增大C．經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝eq\f(E0,k)，物體在豎直墻壁上的速度達(dá)最大值D．經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝eq\f(μqE0－mg,μkq)，物體運(yùn)動(dòng)速度達(dá)最大值5.如圖13所示，A、B是某點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線．在電場(chǎng)線上P處自由釋放一個(gè)負(fù)檢驗(yàn)電荷時(shí)，它沿直線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)．對(duì)此現(xiàn)象，下列判斷正確的是(不計(jì)電荷重力)()圖13A．電荷向B做勻速運(yùn)動(dòng)B．電荷向B做加速度越來(lái)越小的運(yùn)動(dòng)C．電荷向B做加速度越來(lái)越大的運(yùn)動(dòng)D．電荷向B做加速運(yùn)動(dòng)，加速度的變化情況不能確定【答案】自主學(xué)習(xí)：答案1.物質(zhì)電荷電場(chǎng)2.靜止3.是否存在強(qiáng)弱場(chǎng)源電荷4.靜電力電荷量eq\f(F,q)牛頓每庫(kù)侖N/C矢正電荷\f(Q,r2)由Q指向P由P指向Q6.大小和方向7.各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)矢量和8.有方向的曲線切線方向(1)正電荷負(fù)電荷無(wú)窮遠(yuǎn)(2)不相交(3)大小當(dāng)堂檢測(cè):1．D解析定義式E＝eq\f(F,q)對(duì)任何電場(chǎng)都適用，所以A錯(cuò)；公式中F指檢驗(yàn)電荷在這一點(diǎn)所受的電場(chǎng)力大小，q是指檢驗(yàn)電荷的電荷量，所以B錯(cuò)；場(chǎng)強(qiáng)方向與正電荷在該點(diǎn)所受F的方向相同，與負(fù)電荷所受F的方向相反，所以C錯(cuò)；由定義式可得，F(xiàn)與E成正比，所以D對(duì)．2．D解析場(chǎng)強(qiáng)E是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定，與檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力F和檢驗(yàn)電荷帶電荷量q均無(wú)關(guān)，與這一點(diǎn)有無(wú)電荷也無(wú)關(guān)，所以A、B、C均錯(cuò)，D正確．3．CD解析正電荷的受力方向沿著電場(chǎng)線的切線方向，負(fù)電荷的受力方向沿著電場(chǎng)線切線的反方向，并且電場(chǎng)線不一定和電荷運(yùn)動(dòng)軌跡重合，所以A、B錯(cuò)；電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小，同一電荷所受電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)成正比，所以C對(duì)；靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)出發(fā)，到無(wú)窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷結(jié)束，且不閉合，所以D對(duì)．4.AD解析電場(chǎng)線的切線方向指場(chǎng)強(qiáng)方向，所以A對(duì)；電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小，只有一條電場(chǎng)線的情況下不能判斷場(chǎng)強(qiáng)大小，所以B、C錯(cuò)誤，D正確.課后鞏固：1.D解析由受力平衡知F＝eq\r(qE2＋mg2)，方向應(yīng)與重力和電場(chǎng)力的合力方向相反.解析電子某一時(shí)刻以初速度v0從圓環(huán)中心處水平向右運(yùn)動(dòng)，由于受到正電荷的作用力，所以減速運(yùn)動(dòng)到速度為零，然后在電場(chǎng)力作用下反向加速，到圓心處由對(duì)稱(chēng)性可知速度仍為v0，然后減速，再反向加速，以圓心為平衡位置振動(dòng)．解析對(duì)球a進(jìn)行受力分析知，小球受重力、彈力和庫(kù)侖力，由三力平衡知，庫(kù)侖力必偏向虛線右邊．解析物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，電場(chǎng)力不斷減小，則彈力、摩擦力不斷減小，所以加速度不斷增大，選