人教版物理（中職）類 5.1《電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度》 導(dǎo)學(xué)案（無(wú)答案）

第1節(jié)《電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度》課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)單基礎(chǔ)層次（A層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解電荷及其相互作用。2、知道電場(chǎng)的概念3、掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及公式，并會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。4、了解電場(chǎng)線及電場(chǎng)線的特點(diǎn)，能用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)。5、了解勻強(qiáng)電場(chǎng)的概念、模型及其電場(chǎng)線的特點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)過(guò)程：任務(wù)1：電荷及其相互作用1、在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)，經(jīng)過(guò)摩擦的物體，如塑料筆桿、玻璃棒等，能夠吸引輕小物體，我們就說(shuō)這些摩擦過(guò)的物體帶了電荷。帶電的基本粒子稱為電荷。2、電荷有兩種，分別為_(kāi)_________和__________。3、同種電荷相互________，異種電荷相互__________。4、電荷的多少叫做_________，常用______和______表示。其單位是_______。通常正電荷用_____表示，負(fù)電荷用______表示。5、自然界中存在的最小電荷是_____和______所帶的電荷。我們把這個(gè)最小的電荷叫做__________，用e表示：e=_____________C。即質(zhì)子的帶電量為，電子的帶電量為。任務(wù)2：電場(chǎng)1、存在于電荷周圍的看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì)稱為_(kāi)__________。2、只要有電荷存在周圍就存在________。3、電場(chǎng)的基本性質(zhì)是：對(duì)處于其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。4、電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)實(shí)施的。因此，電荷與電荷之間的靜電力（庫(kù)侖力）又稱為電場(chǎng)力。如圖所示，某空間存在A、B兩個(gè)電荷。由于A電荷的存在，在它周圍就一定存在電場(chǎng)，B電荷因?yàn)樘幱贏電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)中，必受到電場(chǎng)力F1的作用；由于B電荷的存在，在它的周圍就一定存在電場(chǎng)，A電荷因?yàn)樘幱贐電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)中，必受到電場(chǎng)力F2的作用。這樣兩個(gè)電荷不需要接觸就能發(fā)生了力的作用。注意：這兩個(gè)力大小相等、方向相反，是一對(duì)作用力與反作用力。任務(wù)3：電場(chǎng)強(qiáng)度1、電場(chǎng)的強(qiáng)弱通過(guò)剛才電場(chǎng)的學(xué)習(xí)我們知道：由于電荷Q的存在，周圍必產(chǎn)生電場(chǎng)，處于它的電場(chǎng)中的q必受到電場(chǎng)力的作用。通過(guò)庫(kù)侖定律我們知道，如果q離Q越近，受到的電場(chǎng)力越大，越遠(yuǎn)受到的電場(chǎng)力越小。說(shuō)明，Q電荷在離自己近的地方電場(chǎng)較強(qiáng)，離自己較遠(yuǎn)的地方形成的電場(chǎng)較弱。也就是說(shuō)，在電場(chǎng)的不同的地方，電場(chǎng)有強(qiáng)弱之分?！热浑妶?chǎng)有強(qiáng)弱之分，我們?cè)鯓用枋鲭妶?chǎng)的強(qiáng)弱呢？2、檢驗(yàn)電荷（我們知道任何物體都是有溫度的，但要知道溫度的高低，光靠看是看不來(lái)的，但我們可以借助溫度計(jì)來(lái)知道）（同樣）電場(chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著的，不可能通過(guò)人體的感官來(lái)判斷它的強(qiáng)弱。但我們可以通過(guò)處于其中的電荷受力情況來(lái)判斷。為了檢測(cè)電場(chǎng)的強(qiáng)弱，我們常向其中引入一個(gè)很小的電荷來(lái)感測(cè)電場(chǎng)，這個(gè)電荷稱為檢驗(yàn)電荷。3、電場(chǎng)強(qiáng)度放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷__________________跟它的________________的比值叫做電場(chǎng)強(qiáng)度。用字母____表示。其公式為_(kāi)_________________。單位是________。電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟____電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同。重點(diǎn)注意：（1）電場(chǎng)強(qiáng)度的定義是一種比值定義法，凡比值定義法所定義的物理量與后面的量無(wú)關(guān)，后面的量只是用來(lái)計(jì)算大小，而不起決定作用。（2）電場(chǎng)中任一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向都是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的，與該點(diǎn)有無(wú)檢驗(yàn)電荷或者放入的檢驗(yàn)電荷q的大小和正負(fù)無(wú)關(guān)。（類比：一碗水，放入溫度計(jì)知道它是70℃，不放溫度計(jì)它同樣是70例題：課本P119例題任務(wù)4：電場(chǎng)線在初中我們講過(guò)磁場(chǎng)，也講過(guò)磁感線?，F(xiàn)在我想請(qǐng)同學(xué)們思考一個(gè)問(wèn)題：為什么要在磁場(chǎng)中畫(huà)磁感應(yīng)線？——因?yàn)榇艌?chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著的，但又是客觀存在的，而且有強(qiáng)弱和方向。畫(huà)上磁感應(yīng)線就能很形象描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。再來(lái)思考一個(gè)問(wèn)題：磁感應(yīng)線是怎樣描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的？1、磁感應(yīng)線上任一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向就是磁感應(yīng)線在該點(diǎn)與箭頭一致的切線方向；2、磁感應(yīng)線密的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，磁感應(yīng)線疏的地方磁場(chǎng)弱。如圖所示，通過(guò)磁感應(yīng)線我們可以知道磁場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的磁場(chǎng)方向（該點(diǎn)所在的磁感線與箭頭一致的切線方向），并能知道A點(diǎn)的磁場(chǎng)比B點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)（因?yàn)锳點(diǎn)的磁感線比B點(diǎn)密）既然磁場(chǎng)中可以用磁感應(yīng)線來(lái)描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，我們很容易聯(lián)想到在電場(chǎng)中也可以用一系列的曲線來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，這些曲線就是我們下面所要學(xué)習(xí)的電場(chǎng)線。1、電場(chǎng)線的定義為了描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，我們可以在電場(chǎng)中畫(huà)出一系列帶箭頭的曲線，使這些曲線上每一點(diǎn)處跟箭頭指向一致的切線方向,都和該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同。這些曲線叫做電場(chǎng)線。（注意，電場(chǎng)是客觀存在的，但電場(chǎng)線不是客觀存在的）2、幾種典型的電場(chǎng)線負(fù)點(diǎn)電荷形成的負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線+正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線等量同種等量同種電荷形成的電場(chǎng)線等量異種等量異種電荷形成的電場(chǎng)線3、電場(chǎng)線的特點(diǎn)：根據(jù)概念和上面所講的電場(chǎng)分布，我們總結(jié)一下電場(chǎng)線的特點(diǎn)：（1）電場(chǎng)線始于正電荷（或無(wú)限遠(yuǎn)處），終止于負(fù)電荷（或無(wú)限遠(yuǎn)處），（2）不閉合，不相交；（3）電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電場(chǎng)線密；電場(chǎng)強(qiáng)度小的地方電場(chǎng)線疏。思考題：電場(chǎng)線是怎樣描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的？任務(wù)5：勻強(qiáng)電場(chǎng)1、概念：（P119）在電場(chǎng)某一區(qū)域里，如果各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)就叫做勻強(qiáng)電場(chǎng)。思考：一個(gè)正電荷或一個(gè)負(fù)電荷形成的電場(chǎng)是不是勻強(qiáng)電場(chǎng)？為什么？（沒(méi)有任何兩點(diǎn)的大小和方向完全相同）那么什么樣的電場(chǎng)才是勻強(qiáng)電場(chǎng)呢？2、模型（P119）兩塊面積相等、互相正對(duì)、彼此平行而又靠近的金屬板，分別帶上等量的異種電荷，就會(huì)在兩板之間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。（兩板邊緣附近除外）3、勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線的畫(huà)法（1）疏密均勻（因?yàn)榇笮∠嗟龋?）互相平行、方向一致（因?yàn)榉较蛳嗤┤?、檢測(cè)反饋1、A為已知電場(chǎng)中的一固定點(diǎn)，在A點(diǎn)放一電量為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)2、電荷量為的電荷，在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力是，求該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。3、比較下列各圖中A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。應(yīng)用層次（B層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（在A層次的基礎(chǔ)上增加）1、理解電場(chǎng)的概念二、學(xué)習(xí)過(guò)程：任務(wù)1：理解電場(chǎng)的概念1、電場(chǎng)概念的建立前面我們已經(jīng)學(xué)過(guò)力的概念——力是物體間的相互作用。有些力必須通過(guò)接觸才能產(chǎn)生——彈力、摩擦力有些力不需要通過(guò)接觸就能產(chǎn)生——重力、磁場(chǎng)力、電荷間的力對(duì)于第二種情況，我們很難理解這些力是怎樣產(chǎn)生的。在我們的經(jīng)驗(yàn)中，兩個(gè)不接觸的物體必須借助于第三個(gè)物體才能實(shí)施力的作用，比如：手要對(duì)講臺(tái)發(fā)生力的作用，可以采用兩種方法：（1）手直接跟講臺(tái)接觸，（2）手里拿一塊三角板，用三角板對(duì)講臺(tái)發(fā)生力的作用在第二種情況中，手雖然沒(méi)有跟講臺(tái)接觸，但是它通過(guò)三角板這個(gè)中介物質(zhì)使手與講臺(tái)之間的作用得以發(fā)生。由此，我們可以猜想一下，兩個(gè)不需要接觸的物體間之所以能發(fā)生力的作用，是不是中間也存在著一種“看不見(jiàn)但又客觀存在”的中介物質(zhì)呢？▲現(xiàn)代科學(xué)研究表明：這些不需要接觸的物體之間產(chǎn)生的力，實(shí)際上也是通過(guò)“看不見(jiàn)摸不著”的第三者來(lái)實(shí)施的。這種物質(zhì)就叫做場(chǎng)。如地球周圍存在重力場(chǎng)，磁鐵周圍存在磁場(chǎng)?！锿瑯拥?，存在于電荷周圍的特殊物質(zhì)稱為電場(chǎng)。2、電場(chǎng)的客觀性的理解強(qiáng)調(diào)“客觀性”，不是我們看不到、聽(tīng)不到、摸不到的就是不存在的?？諝馐强床灰?jiàn)、摸不著的，但沒(méi)有人否定它的存在?！?yàn)闆](méi)有空氣，人就活不了，現(xiàn)在人活著，證明它的存在。風(fēng)，我們看不見(jiàn)、摸不著，但它是客觀存在的?！?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^(guò)它吹在物體上引起的振動(dòng)的聲音，確定它的存在。紫外線、超聲波、次聲波、無(wú)線電波等都是看不見(jiàn)、摸不著的，但它們無(wú)一不是客觀存在的?！瑯?，盡管電場(chǎng)我們看不見(jiàn)、摸不著，但它也是客觀存在的。三、檢測(cè)反饋1、下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的敘述正確的是[]A．電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于單位電荷受到的電場(chǎng)力B．電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與該點(diǎn)檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力成正比C．電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向就是檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向D．電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與該點(diǎn)有無(wú)檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)2、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3．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)的電荷電量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4、如圖所示為某電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線，已知將負(fù)電荷放于A點(diǎn)時(shí)的受力方向向左，在圖中畫(huà)出各電場(chǎng)線的方向，并比較A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。拓展層次（C層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（在A、B兩層次的基礎(chǔ)上增加）1、了解點(diǎn)電荷的概念，知道點(diǎn)電荷是理想化的實(shí)體模型。2、掌握真空中的庫(kù)侖定律。3、了解點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度。二、學(xué)習(xí)過(guò)程：任務(wù)1：點(diǎn)電荷根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，我們不難得出：兩個(gè)帶電體之間的相互作用力，首先與帶電體所帶電量的多少有關(guān)，帶電越多，作用力越大；其次還與它們之間的距離有關(guān)，距離越大作用力越小。除此之外，還與帶電體的大小和幾何形狀有關(guān)。因?yàn)槿鐖D所示，導(dǎo)體上的靜電荷總是分布在外表面上，而且一般來(lái)說(shuō)分布是不均勻的，導(dǎo)體尖端的電荷特別密集。這樣計(jì)算兩帶電體之間電荷間的平均距離就相當(dāng)困難?！绻麅蓭щ婓w之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大小帶電體本身的大小，帶電體的大小和幾何形狀對(duì)相互作用力的影響就可以忽略不計(jì)，我們就可以把帶電體看成一個(gè)點(diǎn)來(lái)處理，問(wèn)題就變得簡(jiǎn)單多了?！锂?dāng)帶電體的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它與其他帶電體的距離時(shí)，其形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可忽略不計(jì)，為了研究問(wèn)題方便，人們就把這種情況下的帶電體抽象為一個(gè)帶電的幾何點(diǎn)——點(diǎn)電荷。把帶電體看作點(diǎn)電荷的條件是：帶電體之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大小帶電體本身的大小。一般來(lái)說(shuō)，距離是帶電體本身大小的10倍以上就可以把帶電體看作點(diǎn)電荷來(lái)處理。任務(wù)2：真空中的庫(kù)侖定律1、兩個(gè)電荷之間存在相互的作用力，作用力的大小可以通過(guò)庫(kù)侖定律來(lái)計(jì)算。在真空中，兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們之間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。這個(gè)規(guī)律叫做真空中的庫(kù)侖定律。其公式是：式中：F為兩個(gè)電荷之間的相互作用力，單位為N。該作用力是庫(kù)侖首先發(fā)現(xiàn)的，因此兩個(gè)電荷之間的相互作用的靜電力又稱為“庫(kù)侖力”。Q1、Q2分別為兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶的電量，單位為C。r為兩點(diǎn)電荷之間的距離。K為靜電力常量，2、使用庫(kù)侖定律及其公式時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）兩個(gè)帶電體要符合看作點(diǎn)電荷的條件。（2）此公式只適用于真空或空氣用，其它情況下不適用。（3）計(jì)算代入時(shí)Q無(wú)須帶正負(fù)號(hào)，其方向可根據(jù)“同性相斥，異性相吸”來(lái)判斷。（4）兩個(gè)電荷帶電量可能不等，但每個(gè)電荷所受到的力的大小是相等的，因?yàn)樗鼈兪且粚?duì)作用力與反作用力。（5）此公式與萬(wàn)有引力公式有驚人的相似之處，注意對(duì)比理解。例題：在真空中有兩個(gè)相距0.3m的點(diǎn)電荷，它們的電荷量。求電荷之間的靜電力。如果兩電荷之間的距離增大到原來(lái)的2倍，它們之間的靜電力又是多大？解：由真空中的庫(kù)侖定律得由于兩電荷是異種電荷，所以，它們之間的靜電力是引力，方向沿兩點(diǎn)電荷的連線，互指對(duì)方。因?yàn)镕與成反比，所以當(dāng)時(shí)任務(wù)3：點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度1、“場(chǎng)源電荷”與“檢驗(yàn)電荷”的概念所謂“場(chǎng)源電荷”就是形成電場(chǎng)的電荷。換句話說(shuō)，為什么存在電場(chǎng)？是因?yàn)閳?chǎng)源電荷的存在而產(chǎn)生的。所謂“檢驗(yàn)電荷”就是用來(lái)檢驗(yàn)場(chǎng)源電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的。如圖所示，Q是場(chǎng)源電荷，在周圍形成電場(chǎng)，q是檢驗(yàn)電荷，是用來(lái)檢測(cè)它所在的點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱與方向的。2、點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的公式由庫(kù)侖定律得所以即在點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中，某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度通過(guò)此公式，我們可以得出如下結(jié)論：（1）電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與場(chǎng)源電荷所帶的電荷量有關(guān)，其它條件相同的情況下，場(chǎng)源電荷所帶的電荷量越大，電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)；（2）電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度還與該點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置有關(guān)，該點(diǎn)離點(diǎn)電荷越近電場(chǎng)強(qiáng)度越大。（3）進(jìn)一步證明，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)。3、點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的方向如果場(chǎng)源電荷為正電荷，假如在電場(chǎng)中A點(diǎn)放入帶正電的檢驗(yàn)電荷，根據(jù)“同種電荷相斥”的原理，其受力方向必在Q、A的連線上，且背離Q（即向外）。根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向的規(guī)定（電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同）可知：A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)椋貉刂鳴、A連線并背離Q（向外）。同樣的道理：如果場(chǎng)源電荷為負(fù)電荷，其電場(chǎng)中某點(diǎn)A的電場(chǎng)強(qiáng)度方向?yàn)椋貉刂鳴、A連線并指向Q（向內(nèi)）。三、檢測(cè)反饋1、兩個(gè)點(diǎn)電荷甲和乙同處于真空中，（1）甲的電荷量是乙的電荷量的4倍，則甲對(duì)乙的作用力是乙對(duì)甲的作用力的_____倍；（2）若把每個(gè)電荷所帶的電荷量都增加為原來(lái)的2倍，那么它們之間的相互作用力變?yōu)樵瓉?lái)的_______倍；（3）若保持電