學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)電場強(qiáng)度問題探究1.在上一節(jié)內(nèi)容中我們了解到，兩個(gè)帶電體之間能發(fā)生靜電力的作用.雖然兩個(gè)帶電體沒有接觸，但是也可以彼此間產(chǎn)生力的作用.力怎樣產(chǎn)生的呢?答案：帶電體在周圍產(chǎn)生了看不見、摸不著的一種特殊的物質(zhì),即電場。某電荷對(duì)其他電荷的電場力就是通過它形成的電場對(duì)其中的電荷產(chǎn)生作用力的,所以我們說電場是傳遞電場力作用的一種媒介,電荷間不需要接觸也可以產(chǎn)生力的作用.如電荷A對(duì)B的靜電力就是電荷A產(chǎn)生的電場對(duì)場中B電荷產(chǎn)生作用力，而B電荷產(chǎn)生的電場也對(duì)其中的A電荷產(chǎn)生反作用力.2.既然我們看不見電場,也摸不著電場,那我們采用什么辦法間接地了解電場呢？答案：為了解看不見、摸不著的電場,我們可引入試探電荷，若測量試探電荷所受到的靜電力和試探電荷的電荷量，則會(huì)發(fā)現(xiàn):試探電荷所受到的靜電力與電荷量的比值僅與電場本身有關(guān),它反映了電場力的性質(zhì).自學(xué)導(dǎo)引1。什么是電場？它有哪些基本性質(zhì)?電場是_____________周圍存在的一種_____________（看不見，摸不著,無法稱量)；電場的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有_____________的作用,電荷間的相互作用是通過_____________實(shí)現(xiàn)的。答案：電荷特殊物質(zhì)力電場2。電場強(qiáng)度是描述電場哪方面性質(zhì)的物理量？電場強(qiáng)度是描述電場_____________的性質(zhì)的物理量.(1）定義：放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的_____________與它的_____________的比值,叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度。其定義式為：_____________，其單位為：_____________。(2）方向:規(guī)定放在電場中某點(diǎn)的_____________所受到的_____________的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場強(qiáng)度方向.答案:力（1)電場力電荷量E=F/qN/q（2)正電荷電場力3.什么是電場線？為描繪電場,在電場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的_____________都與該點(diǎn)的_____________一致，這樣的曲線為電場線。電場是客觀存在的物質(zhì)，但電場線只是人們?yōu)榱诵蜗竺枥L電場而人為地繪出的曲線.在電場中,電場線分布越密，則該區(qū)域_____________；電場線分布越稀疏，則_____________。電場線上某點(diǎn)的切線方向表示該_____________處方向.答案：切線方向場強(qiáng)方向場強(qiáng)越大場強(qiáng)越小場強(qiáng)4。電場為什么可以疊加？怎樣疊加？如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，它們的電場就互相疊加。合電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于各個(gè)電荷_____________時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的_____________。各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場稱為_____________,該點(diǎn)真實(shí)存在的電場場強(qiáng)為_____________.合場強(qiáng)與分場強(qiáng)之間遵循_____________.答案：單獨(dú)存在矢量和分場強(qiáng)合場強(qiáng)矢量合成定則疑難剖析電場強(qiáng)度的物理意義【例1】對(duì)電場強(qiáng)度的理解，下述正確的是（）A。由可知，電場強(qiáng)度E跟放入的電荷q所受的電場力成正比B。當(dāng)電場中存在試探電荷時(shí)，電荷周圍才出現(xiàn)電場這種特殊的物質(zhì),才存在電場強(qiáng)度C。由可知,在離點(diǎn)電荷很近、r接近于零處，電場強(qiáng)度達(dá)到無窮大D。電場強(qiáng)度是反映電場本身特性的物理量，與是否存在試探電荷無關(guān)解析:電場對(duì)處于其中的電荷施加電場力的作用是電場的一個(gè)基本性質(zhì)，我們?yōu)榱朔从畴妶鼍哂羞@一力的性質(zhì)，引入了物理量電場強(qiáng)度E,E反映了電荷周圍存在的特殊物質(zhì)-—電場本身的特性，試探電荷的引入僅僅是用來檢驗(yàn)這一特性，因此與試探電荷存在與否無關(guān).物理學(xué)中的點(diǎn)電荷是一種理想化的模型，對(duì)實(shí)際的帶電體在滿足它本身的線度遠(yuǎn)小于問題中所涉及的空間距離時(shí)，都可看成是點(diǎn)電荷,但當(dāng)r→0時(shí),就再也不能把電荷看成是點(diǎn)電荷了,即在r→0時(shí)已不適用.答案:D【例2】電場中有一點(diǎn)P,下列哪些說法是正確的（）A.若放在P點(diǎn)的試探電荷的電荷量減半,則P點(diǎn)的場強(qiáng)減半B。若P點(diǎn)沒有試探電荷，則P點(diǎn)的場強(qiáng)為零C。P點(diǎn)的場強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場力越大D。P點(diǎn)的場強(qiáng)方向?yàn)樵囂诫姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向解析：為了知道電場中某點(diǎn)的強(qiáng)度，我們可以把一個(gè)試探電荷放于該點(diǎn)，其受到的電場力F與自身的電荷量q的比值F/q可反映該點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，但該點(diǎn)的場強(qiáng)由電場本身決定，與試探電荷電荷量的多少、有無都無關(guān)，AB錯(cuò).由E=F/q得F=Eq，當(dāng)q一定時(shí)，E越大，F(xiàn)就越大，C選項(xiàng)正確.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)時(shí)受到的電場力的方向，與該點(diǎn)的負(fù)電荷受到的電場力的方向相反。而D選項(xiàng)中的試探電荷可以是正電荷也可以是負(fù)電荷,若是負(fù)試探電荷，D就錯(cuò)了。答案：C溫馨提示:（1)電場強(qiáng)度反映電場本身的性質(zhì),它是由場源電荷及其空間位置決定的，與引入的試探電荷無關(guān)。公式E=F/q是定義式而不是決定式,引入試探電荷只是間接地測量電場,不能僅憑它來討論電場強(qiáng)度與試探電荷受力、試探電荷的電荷量之間的數(shù)量關(guān)系。在物理學(xué)中，運(yùn)用這類方法定義的物理量比較多,如密度、速度、加速度、電阻等均是采用比值定義法描述物理意義的。(2)是真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度決定式,可從以下幾方面理解此式：它只適用于真空中的點(diǎn)電荷；它反映點(diǎn)電荷在周圍空間形成電場強(qiáng)度與場源電荷的帶電荷量（Q)有關(guān),與場中某點(diǎn)到場電荷的距離有關(guān).在處理這兩個(gè)電場強(qiáng)度的表達(dá)式時(shí)要注意區(qū)分形成電場的電荷和試探電荷的區(qū)別.電場線的基本特點(diǎn)【例3】如圖1—3-1所示,帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線,在這條直線上有a、b兩點(diǎn),用Ea圖1A。a、b兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相同B.由于電場線從a指向b,所以Ea>EbC.由于電場線是直線，所以Ea=EbD.由于不知a、b兩點(diǎn)附近的電場線的分布情況，故Ea、Eb的大小關(guān)系不確定解析：在電場中,電場線分布越密集，則該區(qū)域內(nèi)場強(qiáng)越大;電場線分布越稀疏，則場強(qiáng)越小.圖1—3—1中只給定一條電場線，無法了解該區(qū)域內(nèi)電場線的稀疏情況.a、b兩點(diǎn)附近區(qū)域的電場線分布可能有圖1-3-2所示的三種情況.因此a圖1答案：AD溫馨提示:從電場線的分布了解場強(qiáng)大小，從其分布的疏密程度來分析，而不是從電場線的方向等因素來分析。在處理過程中要逐步形成牢固的認(rèn)識(shí)。另外,這種將抽象的物理模型轉(zhuǎn)化為形象的物理模型，化難為易，化繁為簡的方法值得在以后的學(xué)習(xí)中遷移。疊加場場強(qiáng)的計(jì)算【例4】如圖1-3-3所示，求等量同種電荷連線的中垂線上，離垂足O點(diǎn)r遠(yuǎn)處的P點(diǎn)的場強(qiáng)的大小和方向.已知兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量均為Q圖1解析:根據(jù)點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度的合成得：所以，方向向上.溫馨提示：先分別求出兩個(gè)點(diǎn)電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E,并確定它的方向，再按矢量合成的方法求此點(diǎn)合場強(qiáng)E′。討論：（1）在垂足處，場強(qiáng)為0.(2）在中垂線上的無限遠(yuǎn)處，因r→∞，所以E也為0.所以，等量同種電荷在中垂線上產(chǎn)生的電場強(qiáng)度分布情況:從垂足到無限遠(yuǎn)處是先增大后減小，電場強(qiáng)度的方向總是沿中垂線而背離O點(diǎn)的。拓展遷移人類已探明宇宙中某星球帶負(fù)電,假設(shè)它是一個(gè)均勻帶電的球體。已知靜電常量為k。(1）科學(xué)家將一帶負(fù)電的粉塵置于離星球表面高度為h處，恰好處于懸浮狀態(tài).現(xiàn)設(shè)將同樣的帶電粉塵帶到距星球表面2h處無初速釋放，則此帶電粉塵將怎樣運(yùn)動(dòng)（)A.向星球地心方向下落B.被推向太空C.仍在那里懸浮D。沿星球自轉(zhuǎn)的線速度方向飛出（2)經(jīng)研究表面：該星球的表面電場強(qiáng)度不為零,若星球表面電場強(qiáng)度平均值為E,則星球表面每平方米所帶電荷量為多少?解析：由于星球表面均勻帶電,因此可將此星球帶電體處理為點(diǎn)電荷模型,該點(diǎn)電荷位置處在星球球心處,帶電荷量為星球表面所帶電荷量.同時(shí)力學(xué)分析中也可以將星球處理為質(zhì)點(diǎn)。設(shè)星球質(zhì)量為M,