第1節(jié)《電場電場強度》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、知道電場的概念3、掌握電場強度的定義及公式，并會進行簡單的計算。4、了解電場線及電場線的特點，能用電場線描述電場。5、了解勻強電場的概念、模型及其電場線的特點。二、學(xué)習(xí)過程：任務(wù)1：電荷及其相互作用1、在初中我們已經(jīng)學(xué)過，經(jīng)過摩擦的物體，如塑料筆桿、玻璃棒等，能夠吸引輕小物體，我們就說這些摩擦過的物體帶了電荷。帶電的基本粒子稱為電荷。2、電荷有兩種，分別為__________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1、存在于電荷周圍的看不見、摸不著的特殊物質(zhì)稱為___________。2、只要有電荷存在周圍就存在________。3、電場的基本性質(zhì)是：對處于其中的電荷有電場力的作用。4、電荷間的相互作用是通過電場來實施的。因此，電荷與電荷之間的靜電力（庫侖力）又稱為電場力。如圖所示，某空間存在A、B兩個電荷。由于A電荷的存在，在它周圍就一定存在電場，B電荷因為處于A電荷所產(chǎn)生的電場中，必受到電場力F1的作用；由于B電荷的存在，在它的周圍就一定存在電場，A電荷因為處于B電荷所產(chǎn)生的電場中，必受到電場力F2的作用。這樣兩個電荷不需要接觸就能發(fā)生了力的作用。注意：這兩個力大小相等、方向相反，是一對作用力與反作用力。任務(wù)3：電場強度1、電場的強弱通過剛才電場的學(xué)習(xí)我們知道：由于電荷Q的存在，周圍必產(chǎn)生電場，處于它的電場中的q必受到電場力的作用。通過庫侖定律我們知道，如果q離Q越近，受到的電場力越大，越遠受到的電場力越小。說明，Q電荷在離自己近的地方電場較強，離自己較遠的地方形成的電場較弱。也就是說，在電場的不同的地方，電場有強弱之分。▲既然電場有強弱之分，我們怎樣描述電場的強弱呢？2、檢驗電荷（我們知道任何物體都是有溫度的，但要知道溫度的高低，光靠看是看不來的，但我們可以借助溫度計來知道）（同樣）電場是看不見、摸不著的，不可能通過人體的感官來判斷它的強弱。但我們可以通過處于其中的電荷受力情況來判斷。為了檢測電場的強弱，我們常向其中引入一個很小的電荷來感測電場，這個電荷稱為檢驗電荷。3、電場強度放入電場中某一點的電荷__________________跟它的________________的比值叫做電場強度。用字母____表示。其公式為__________________。單位是________。電場強度是矢量。物理學(xué)中規(guī)定，電場中某點的電場強度的方向跟____電荷在該點所受的電場力的方向相同。重點注意：（1）電場強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關(guān)，后面的量只是用來計算大小，而不起決定作用。（2）電場中任一點電場強度E的大小和方向都是由電場本身的性質(zhì)決定的，與該點有無檢驗電荷或者放入的檢驗電荷q的大小和正負無關(guān)。（類比：一碗水，放入溫度計知道它是70℃，不放溫度計它同樣是70例題：課本P119例題任務(wù)4：電場線在初中我們講過磁場，也講過磁感線?，F(xiàn)在我想請同學(xué)們思考一個問題：為什么要在磁場中畫磁感應(yīng)線？——因為磁場是看不見、摸不著的，但又是客觀存在的，而且有強弱和方向。畫上磁感應(yīng)線就能很形象描述磁場的強弱和方向。再來思考一個問題：磁感應(yīng)線是怎樣描述磁場的強弱和方向的？1、磁感應(yīng)線上任一點的磁場方向就是磁感應(yīng)線在該點與箭頭一致的切線方向；2、磁感應(yīng)線密的地方磁場強，磁感應(yīng)線疏的地方磁場弱。如圖所示，通過磁感應(yīng)線我們可以知道磁場中A、B兩點的磁場方向（該點所在的磁感線與箭頭一致的切線方向），并能知道A點的磁場比B點磁場強（因為A點的磁感線比B點密）既然磁場中可以用磁感應(yīng)線來描述磁場的強弱和方向，我們很容易聯(lián)想到在電場中也可以用一系列的曲線來描述電場的強弱和方向，這些曲線就是我們下面所要學(xué)習(xí)的電場線。1、電場線的定義為了描述電場的強弱和方向，我們可以在電場中畫出一系列帶箭頭的曲線，使這些曲線上每一點處跟箭頭指向一致的切線方向,都和該點的電場強度方向相同。這些曲線叫做電場線。（注意，電場是客觀存在的，但電場線不是客觀存在的）2、幾種典型的電場線負點電荷形成的負點電荷形成的電場線+正點電荷形成的電場線等量同種等量同種電荷形成的電場線等量異種等量異種電荷形成的電場線3、電場線的特點：根據(jù)概念和上面所講的電場分布，我們總結(jié)一下電場線的特點：（1）電場線始于正電荷（或無限遠處），終止于負電荷（或無限遠處），（2）不閉合，不相交；（3）電場強度大的地方電場線密；電場強度小的地方電場線疏。思考題：電場線是怎樣描述電場的強弱和方向的？任務(wù)5：勻強電場1、概念：（P119）在電場某一區(qū)域里，如果各點的電場強度大小和方向都相同，這個區(qū)域的電場就叫做勻強電場。思考：一個正電荷或一個負電荷形成的電場是不是勻強電場？為什么？（沒有任何兩點的大小和方向完全相同）那么什么樣的電場才是勻強電場呢？2、模型（P119）兩塊面積相等、互相正對、彼此平行而又靠近的金屬板，分別帶上等量的異種電荷，就會在兩板之間形成勻強電場。（兩板邊緣附近除外）3、勻強電場的電場線的畫法（1）疏密均勻（因為大小相等）（2）互相平行、方向一致（因為方向相同）三、檢測反饋1、A為已知電場中的一固定點，在A點放一電量為q的電荷，所受電場力為F，A點的場強為E，則[]A、若在A點換上－q，A點場強方向發(fā)生變化B、若在A點換上電量為2q的電荷，A點的場強將變?yōu)?EC、若在A點移去電荷q，A點的場強變?yōu)榱鉊、A點場強的大小、方向與q的大小、正負、有無均無關(guān)2、電荷量為的電荷，在電場中某點所受的電場力是，求該點的電場強度大小。3、比較下列各圖中A、B兩點的電場強度的大小。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、理解電場的概念二、學(xué)習(xí)過程：任務(wù)1：理解電場的概念1、電場概念的建立前面我們已經(jīng)學(xué)過力的概念——力是物體間的相互作用。有些力必須通過接觸才能產(chǎn)生——彈力、摩擦力有些力不需要通過接觸就能產(chǎn)生——重力、磁場力、電荷間的力對于第二種情況，我們很難理解這些力是怎樣產(chǎn)生的。在我們的經(jīng)驗中，兩個不接觸的物體必須借助于第三個物體才能實施力的作用，比如：手要對講臺發(fā)生力的作用，可以采用兩種方法：（1）手直接跟講臺接觸，（2）手里拿一塊三角板，用三角板對講臺發(fā)生力的作用在第二種情況中，手雖然沒有跟講臺接觸，但是它通過三角板這個中介物質(zhì)使手與講臺之間的作用得以發(fā)生。由此，我們可以猜想一下，兩個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，實際上也是通過“看不見摸不著”的第三者來實施的。這種物質(zhì)就叫做場。如地球周圍存在重力場，磁鐵周圍存在磁場?！锿瑯拥?，存在于電荷周圍的特殊物質(zhì)稱為電場。2、電場的客觀性的理解強調(diào)“客觀性”，不是我們看不到、聽不到、摸不到的就是不存在的。空氣是看不見、摸不著的，但沒有人否定它的存在?！驗闆]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、摸不著，但它是客觀存在的?！驗槲覀兛梢酝ㄟ^它吹在物體上引起的振動的聲音，確定它的存在。紫外線、超聲波、次聲波、無線電波等都是看不見、摸不著的，但它們無一不是客觀存在的?！瑯?，盡管電場我們看不見、摸不著，但它也是客觀存在的。三、檢測反饋1、下列關(guān)于電場強度的敘述正確的是[]A．電場中某點的場強在數(shù)值上等于單位電荷受到的電場力B．電場中某點的場強與該點檢驗電荷所受的電場力成正比C．電場中某點的場強方向就是檢驗電荷在該點所受電場力的方向D．電場中某點的場強與該點有無檢驗電荷無關(guān)2、關(guān)于電場線的說法，正確的是[]A．電場線的方向，就是電荷受力的方向B．正電荷只在電場力作用下一定沿電場線運動C．電場線越密的地方，同一電荷所受電場力越大D．靜電場的電場線不可能是閉合的3．電場強度的定義式為E＝F／q[]A．該定義式只適用于點電荷產(chǎn)生的電場B．F是檢驗電荷所受到的力，q是產(chǎn)生電場的電荷電量C．場強的方向與F的方向相同D．由該定義式可知，場中某點電荷所受的電場力大小與該點場強的大小成正比4、如圖所示為某電場中的三條電場線，已知將負電荷放于A點時的受力方向向左，在圖中畫出各電場線的方向，并比較A、B兩點的電場強度的大小。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、了解點電荷的概念，知道點電荷是理想化的實體模型。2、掌握真空中的庫侖定律。3、了解點電荷的電場強度。二、學(xué)習(xí)過程：任務(wù)1：點電荷根據(jù)生活經(jīng)驗，我們不難得出：兩個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)。因為如圖所示，導(dǎo)體上的靜電荷總是分布在外表面上，而且一般來說分布是不均勻的，導(dǎo)體尖端的電荷特別密集。這樣計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之間的距離遠遠大小帶電體本身的大小，帶電體的大小和幾何形狀對相互作用力的影響就可以忽略不計，我們就可以把帶電體看成一個點來處理，問題就變得簡單多了?！锂?dāng)帶電體的大小遠遠小于它與其他帶電體的距離時，其形狀和大小對相互作用力的影響可忽略不計，為了研究問題方便，人們就把這種情況下的帶電體抽象為一個帶電的幾何點——點電荷。把帶電體看作點電荷的條件是：帶電體之間的距離遠遠大小帶電體本身的大小。一般來說，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電荷來處理。任務(wù)2：真空中的庫侖定律1、兩個電荷之間存在相互的作用力，作用力的大小可以通過庫侖定律來計算。在真空中，兩個點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。這個規(guī)律叫做真空中的庫侖定律。其公式是：式中：F為兩個電荷之間的相互作用力，單位為N。該作用力是庫侖首先發(fā)現(xiàn)的，因此兩個電荷之間的相互作用的靜電力又稱為“庫侖力”。Q1、Q2分別為兩個點電荷所帶的電量，單位為C。r為兩點電荷之間的距離。K為靜電力常量，2、使用庫侖定律及其公式時應(yīng)注意以下幾個問題：（1）兩個帶電體要符合看作點電荷的條件。（2）此公式只適用于真空或空氣用，其它情況下不適用。（3）計算代入時Q無須帶正負號，其方向可根據(jù)“同性相斥，異性相吸”來判斷。（4）兩個電荷帶電量可能不等，但每個電荷所受到的力的大小是相等的，因為它們是一對作用力與反作用力。（5）此公式與萬有引力公式有驚人的相似之處，注意對比理解。例題：在真空中有兩個相距0.3m的點電荷，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的2倍，它們之間的靜電力又是多大？解：由真空中的庫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，方向沿兩點電荷的連線，互指對方。因為F與成反比，所以當(dāng)時任務(wù)3：點電荷的電場強度1、“場源電荷”與“檢驗電荷”的概念所謂“場源電荷”就是形成電場的電荷。換句話說，為什么存在電場？是因為場源電荷的存在而產(chǎn)生的。所謂“檢驗電荷”就是用來檢驗場源電荷所產(chǎn)生的電場中某一點的電場強弱和方向的。如圖所示，Q是場源電荷，在周圍形成電場，q是檢驗電荷，是用來檢測它所在的點的電場強度的強弱與方向的。2、點電荷電場強度的公式由庫侖定律得所以即在點電荷Q形成的電場中，某點的電場強度通過此公式，我們可以得出如下結(jié)論：（1）電場中某點的電場強度與場源電荷所帶的電荷量有關(guān)，其它條件相同的情況下，場源電荷所帶的電荷量越大，電場強度越強；（2）電場中某點的電場強度還與該點在電場中的位置有關(guān)，該點離點電荷越近電場強度越大。（3）進一步證明，電場中某點的電場強度與檢驗電荷無關(guān)。3、點電荷電場強度的方向如果場源電荷為正電荷，假如在電場中A點放入帶正電的檢驗電荷，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)電場強度的方向的規(guī)定（電場強度的方向跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同）可知：A點的電場強度的方向為：沿著Q、A連線并背離Q（向外）。同樣的道理：如果場源電荷為負電荷，其電場中某點A的電場強度方向為：沿著Q、A連線并指向Q（向內(nèi)）。三、檢測反饋1、兩個點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，則甲對乙的作用力是乙對甲的作用力的_____倍；（2）若把每個電荷所帶的電荷量都增加為原來的2倍，那么它們之間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼腳______倍；（3）若保持電