1、學(xué)案3電場電場強(qiáng)度和電場線學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，知道電場是客觀存在的一種物質(zhì)形態(tài) 2知道電場強(qiáng)度的概念及其定義式，并會進(jìn)行有關(guān)的計算 3.會用電場線表示電場，并熟記幾種常見電場的電場線分布.知識儲備區(qū)、電場 電荷的周圍都存在電場電荷與電荷之間的相互作用力就是通過它們的電場而發(fā)生的.電場 對電荷的作用力稱為電場力.二、電場強(qiáng)度在電場中的同一點， 檢驗電荷受到的電場力 F 與檢驗電荷電荷量 q 的比值匕是一個與 q 無關(guān)的 q_量，它僅由該電荷在電場中的位置確定，這個比值可以反映電場中不同位置場的強(qiáng)弱，稱為 該處的電場強(qiáng)度.三、 點電荷的場強(qiáng)真空中點電荷在周圍形成的

2、電場的場強(qiáng)公式為：E= kQ2,其中 k 是靜電力常量,Q 是場源電荷的電荷量.四、 電場線1.英國物理學(xué)家法拉第創(chuàng)造性地在電場中引入電場線，它每一點的切線方向都和該處的場強(qiáng)方向一致，某一區(qū)域電場線的疏密反映了這一區(qū)域電場弓_2.勻強(qiáng)電場：各點場強(qiáng)的大小和方向都相同的電場叫勻強(qiáng)電場，勻強(qiáng)電場的電場線是相互平_ 行且分布均勻的直線.學(xué)習(xí)探究區(qū)基翎自卑落實“旦琲探案、電場電場強(qiáng)度問題設(shè)計1.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，該電荷受到的靜電力為 F.若把帶電荷量為 2q 的點電荷放在 A 點，則它受到的靜電力為多少？若把帶電荷量為nq的點電荷放在該點，它受到的靜電

3、力為多少?答案 2F nF2.結(jié)合問題設(shè)計 1 思考電荷在電場中某點受到的靜電力F 與電荷所帶電荷量 q 有何關(guān)系?答案 F 與 q 成正比，即 F 與 q 的比值為定值.要點提煉電場強(qiáng)度的定義式是 E= F/q，它是表示電場的強(qiáng)弱和方向的物理量:1.電場強(qiáng)度的唯一性：決定于電場本身，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)（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）.2.電場強(qiáng)度的矢量性：電場強(qiáng)度的方向與在該點的正電荷所受靜電力的方向相同，與負(fù)電荷 的受力方向相反.所以比較電場強(qiáng)度是否相同時，一定要考慮大小和方向兩個因素.延伸思考電場強(qiáng)度是比值法定義的物理量.比值法定義的特點是什么？請結(jié)合密度電

4、阻 R=半的公式加以說明.答案比值法定義的特點是被定義的物理量與作比值的兩個量無關(guān)， 只取決于物質(zhì)、 電阻、 電 場本身的性質(zhì).二、點電荷的電場 電場強(qiáng)度的疊加問題設(shè)計圖 11.如圖 1 所示，在正點電荷 Q 的電場中有一試探電荷q，已知 q 到 Q 的距離為 r, Q 對 q 的作 用力是多大？ Q 在 q 所在位置產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度是多大？方向如何？答案 根據(jù)庫侖定律有 F = kQ2q，所以Q在 q 所在位置產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度為E =F=方r q r向沿 Qq 的連線由 Q 指向 q.2如果再有一正點電荷 Q=Q,放在如圖 2 所示的位置，q 所在位置的電場的電場強(qiáng)度是多 大？答案

5、如圖所示，Q、Q 分別對 q 有力的作用，q 所受的靜電力為兩個力的合力F = . F1+ F2=，2k.所以 q 所在位置的電場的電場強(qiáng)度為E = F = .2kQ.圖 2要點提煉1.點電荷電場的場強(qiáng)： 公式 E =弓，適用條件：真空中的點電荷. 方向：沿某點和 Q 的連線，Q 為正電荷時，沿連線向外， Q 為負(fù)電荷時，沿連線向里.如果以 Q 為中心，r 為半 徑作一球面，則球面上各點的電場強(qiáng)度大小相等. _ Q 為正電荷時，E 的方向沿半徑向外；當(dāng) Q 為負(fù)電荷時，E 的方向沿半徑向里.2. 場強(qiáng)是矢量，當(dāng)空間存在多個點電荷產(chǎn)生的電場時，電場中某點的電場強(qiáng)度為各個點電荷 單獨(dú)在該點產(chǎn)生的電

6、場強(qiáng)度的矢量和.三、電場線勻強(qiáng)電場問題設(shè)計1. 電場線是如何表示電場方向和強(qiáng)弱的？答案在電場中，某點電場線的切線方向表示該點場強(qiáng)方向；電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的相 對大小，電場強(qiáng)度較大的地方電場線較密，反之較疏.2. 電場線是真實存在的嗎？能不能相交？答案 不是.如果相交，則在同一點的切線方向有兩個，電場強(qiáng)度的方向也有兩個，這與電場 強(qiáng)度的方向只有一個相矛盾，所以不可能.要點提煉1. 電場線的特點有：（1）起始于無限遠(yuǎn)或正電荷，終止于負(fù)電荷或無限 _（2）任意兩條電場線不相交.在同一幅圖中，電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小，電場線某點的切線方向表示該點電場強(qiáng)度的方向.2. 勻強(qiáng)電場中各點的電場強(qiáng)度大

7、小相等二向相同;且場線是間距相_延伸思考1點電荷、等量同號點電荷、等量異號點電荷電場的電場線有何特點？2.電場線和帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡相同嗎？答案 1點電荷的電場：正電荷的電場線從正電荷出發(fā)延伸到無限遠(yuǎn)處，負(fù)電荷的電場線由無 限遠(yuǎn)處延伸到負(fù)電荷，如圖所示，其特點有：（1）點電荷形成的電場中，不存在場強(qiáng)相同的點.（2）若以點電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直.在此球面上場強(qiáng)大小處處相等， 方向各不相同.等量同號點電荷的電場：電場線分布如圖所示（以等量正點電荷為例），其特點有：（1）兩點電荷連線上，中點 0 處場強(qiáng)為零，向兩側(cè)場強(qiáng)逐漸增大，方向指向中點.兩點電荷連線中點 0 沿中垂面

8、 仲垂線）到無限遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強(qiáng)先變大后 變小，方向背離中點.等量異號點電荷的電場：電場分布如圖所示，其特點有：（1）兩點電荷連線上的各點場強(qiáng)方向從正電荷指向負(fù)電荷，沿電場線方向場強(qiáng)先變小再變大， 中點處場強(qiáng)最小.兩點電荷連線的中垂面（中垂線）上，電場線的方向均相同，即電場強(qiáng)度方向都相同，總與中 垂面（或中垂線）垂直且指向負(fù)點電荷一側(cè).沿中垂面（中垂線）從中點到無限遠(yuǎn)處，場強(qiáng)大小一直減小，中點處場強(qiáng)最大.2不一定相同電場線是為了形象地描述電場而引入的假想曲線，規(guī)定電場線上每點的切線 方向為該點的場強(qiáng)方向，也是正電荷在該點的受力方向(與負(fù)電荷受力方向相反).運(yùn)動軌跡是帶電粒子在電場

9、中實際通過的徑跡，徑跡上每點的切線方向為粒子在該點的速度方向.在力 學(xué)的學(xué)習(xí)中我們就已經(jīng)知道，物體運(yùn)動速度的方向和它的加速度的方向是兩回事，不一定相 同，因此，電場線與運(yùn)動軌跡不能混為一談，不能認(rèn)為電場線就是帶電粒子在電場中運(yùn)動的 軌跡只有當(dāng)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(yùn)動軌跡才和電場線 重合，這只是一種特殊情況.X典例精析O 點的場強(qiáng)EA= EB=孑，方向與 A、B 的中垂線垂直，由 ATB.答案 攀，方向由 ATB4kQ，方向由 ATB(2)8kQ，方向由 ATB(3)，方向由 ATB

10、三、電場線的理解和應(yīng)用 【例 3】某電場的電場線分布如圖 5 所示，下列說法正確的是()A. c 點的電場強(qiáng)度大于 b 點的電場強(qiáng)度B .若將一試探電荷+ q 由 a 點靜止釋放，它將沿電場線運(yùn)動到b 點C. b 點的電場強(qiáng)度大于 d 點的電場強(qiáng)度圖 5D . a 點和 b 點的電場強(qiáng)度的方向相同答案 C籠課堂要點協(xié)結(jié)電場強(qiáng)弱與方向的描述電場強(qiáng)度-點電荷的場強(qiáng)公丈電場強(qiáng)度的疊加-平行四邊形定卿自我檢測區(qū)電場的形象描述電場線勻強(qiáng)電場電場線的性質(zhì)幾種常見電場的電場線分布和特點檢涼學(xué)習(xí)效果 體驗成功快樂F6X10-7N2解析E=F= k 兀=心10 N/C，場強(qiáng)是描述電場的物理量，跟試探電荷無關(guān)，所

11、以將試探電荷移走后，場強(qiáng)仍是41.8X10-N1.5X102N/C.(3)F =qE=1.2X10-6X1.5X102N=一、對電場強(qiáng)度的理解圖 3【例 1 如圖 3 所示，在一帶負(fù)電的導(dǎo)體 A 附近有一點 B,若在 B 處放置一個 5 = 2.0X8C 的電6荷，測出其受到的靜電力Fi大小為 4.0X10N，方向如圖，則：(1)B 處場強(qiáng)是多少？方向如何？如果換成一個 q2= 4.0X107C 的電荷放在 B 點，其受力多大？此時 B 處場強(qiáng)多大？6Fl4.0X10解析 由場強(qiáng)公式可得 EB=L, =8N/C = 200 N/C附 2.0X108因為是負(fù)電荷，所以場強(qiáng)方向與F1方向相反7c(

12、2)q2在 B 點所受靜電力 F2= q2EB= 4.0X10X200 N = 8.0X10N，方向與場強(qiáng)方向相同，也就是與 F1反向.此時 B 處場強(qiáng)仍為 200 N/C 不變，方向與 F1相反.答案(1)200 N/C 方向與 F1相反(2)8.0X105N 200 N/C針對訓(xùn)練 A 為已知電場中的一固定點，在 A 點放一電荷量為 q 的試探電荷，所受電場力為 F,A 點的場強(qiáng)為 E,則()A .若在 A 點換上電荷量為一 q 的試探電荷，A 點場強(qiáng)方向發(fā)生變化B .若在 A 點換上電荷量為 2q 的試探電荷，A 點的場強(qiáng)將變?yōu)?2EC.若在 A 點移去電荷 q, A 點的場強(qiáng)變?yōu)榱鉊

13、. A 點場強(qiáng)的大小、方向與q 的大小、正負(fù)、有無均無關(guān)答案 D解析 電場強(qiáng)度 E= F/q 是通過比值定義法得出的，其大小及方向與試探電荷無關(guān)；故放入任何電荷時電場強(qiáng)度的方向、大小均不變，故A、B、C 均錯誤；故選 D.二、點電荷的電場電場強(qiáng)度的疊加【例 2 如圖 4 所示，真空中，帶電荷量分別為+Q 和一 Q 的點電荷 A、B 相距 r，則：圖 4(1)點電荷 A、B 在中點 O 產(chǎn)生的場強(qiáng)分別為多大？方向如何？(2)兩點電荷連線的中點 O 的場強(qiáng)為多大？在兩點電荷連線的中垂線上，距 A、B 兩點都為 r 的 O點的場強(qiáng)如何？解析 分別求+ Q 和一 Q 在某點的場強(qiáng)大小和方向，然后根據(jù)電

14、場強(qiáng)度的疊加原理，求出該點的合場強(qiáng).(1)如圖甲所示，A、B 兩點電荷在 O 點產(chǎn)生的場強(qiáng)方向相同，均由ATB.A、B 兩點電荷在 O點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度EA=EB=血=卻.2* 1 2r8kQO 點的場強(qiáng)為：EO=EA+EB=-，方向由 ATB.kQ如圖乙所示，EA= EB=2,由矢量圖所形成的等邊三角形可知,1.(對電場強(qiáng)度的理解)下列說法中正確的是()A .電場強(qiáng)度反映了電場的力的性質(zhì)，因此場中某點的場強(qiáng)與試探電荷在該點所受的靜電力成正比B .場中某點的場強(qiáng)大小等于F/q,但與試探電荷的受力大小及電荷量無關(guān)C .場中某點的場強(qiáng)方向是試探電荷在該點的受力方向D .公式 E = F/q 和 E=

15、 kQ對于任何電場都是適用的答案 B圖 62.(對電場線的理解)如圖 6 所示，帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線，在這條線上有 A、B 兩點，用 EA、EB表示 A、B 兩處的場強(qiáng)，則()A . A、B 兩處的場強(qiáng)方向相同B .因為 A、B 在一條電場線上，且電場線是直線，所以EA=EBC .電場線從 A 指向 B，所以 EAEBD .不知 A、B 附近電場線的分布情況，EA、EB的大小不能確定答案 AD圖 7解析 電場線的切線方向即場強(qiáng)方向，所以A 對；電場線的疏密程度表示場強(qiáng)大小，只有一條電場線的情況下不能判斷場強(qiáng)大小，所以B、C 錯誤，D 正確.3.(電場強(qiáng)度矢量的疊加)N(N 1)個電荷量均為 q(q0)的小球，均勻分布在半徑為R 的圓周上，如圖 7 所示.向右移去位于圓周上P 點的一個小球，則圓