1、第3節(jié)電場及其描述學 習 目 標知 識 脈 絡(luò)1.知道電荷間的相互作用是通過電場實現(xiàn)的，初步了解場是物質(zhì)存在的形式之一2體會用比值定義物理量的方法，理解電場強度的定義、公式、單位、方向(重點、難點)3能推導點電荷的電場強度公式，并進行簡單計算(重點)4知道電場線的定義和特點，會用電場線描述各種典型電場(難點)電 場 、 電 場 力 及 電 場 強 度1電場：電荷周圍存在電場，電荷之間的相互作用力是通過電場傳遞的圖1312電場力：電場對于處在其中的電荷的作用力3電場強度(1)場源電荷和試探電荷：電場最明顯的特征就是對置入其中的電荷有力的作用，激發(fā)電場的電荷被稱為場源電荷或源電荷，檢驗電場是否存在

2、或強弱分布的電荷稱為試探電荷或檢驗電荷(2)放入電場中某點的電荷受到的電場力F與它的電荷量q的比值，叫做該點的電場強度，簡稱場強，用E表示(3)公式：E.(4)方向：跟正電荷在該點所受電場力的方向相同(5)單位：牛/庫，符號：N/C.(6)物理意義：描述電場力的性質(zhì)的物理量，反映電場的強弱1電場是人們?yōu)榱私忉岆姾砷g的作用力，人為創(chuàng)造的，并不是真實存在的()2電場看不見、摸不著，因此電場不是物質(zhì)()3公式E是電場強度的比值定義式，適用于一切電場()4電場強度定義式E為我們提供了一種計算靜電力的方法，即FqE.()根據(jù)電場強度的定義式E，是不是只有試探電荷q存在時，電場才存在？【提示】不是，電場是

3、由場源電荷產(chǎn)生的，與試探電荷的存在與否沒有關(guān)系把同一試探電荷放在電場中的不同位置，由圖132可知，該試探電荷在不同點所受的電場力的大小和方向不相同，這說明各點的電場的強弱和方向不相同圖132探討1：用什么物理量表征電場的強弱？如何定義這個物理量？【提示】電場強度，可以通過試探電荷受力來定義探討2：同一位置，放不同試探電荷，試探電荷受力越大，則該位置場強越強嗎？【提示】E與F無關(guān)，E與試探電荷q無關(guān)1對電場的認識電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)，并非由分子、原子組成場和實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式2對電場強度的三點理解(1)矢量性：場強有大小和方向，是矢量(2)唯一性：電場中某點的電場強度是唯一的，

4、是由電場本身的性質(zhì)即形成電場的源電荷與空間位置決定的電場中某點的電場強度，既與該點試探電荷的電荷量q無關(guān)，又與該點試探電荷受力無關(guān)即使無試探電荷存在，該點的電場強度依然是原有的值(3)疊加性：某空間中有多個電荷時，該空間某點的場強等于所有電荷在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和3電場強度與電場力比較物理量電場力電場強度區(qū)別物理意義電荷在電場中所受的力反映電場的力的屬性決定因素由電場和電荷共同決定僅由電場自身決定大小FqEE方向正電荷受力與E同向負電荷受力與E反向規(guī)定E的方向為正電荷在該點的受力方向單位NN/C聯(lián)系FqE(普遍適用)1關(guān)于電場強度的概念，下列說法正確的是() 【導學號：】A由E可知，某電

5、場的場強E與q成反比，與F成正比B正、負試探電荷在電場中同一點受到的電場力方向相反，所以某一點場強方向與放入試探電荷的正負有關(guān)C電場中某一點的場強與放入該點的試探電荷的正負無關(guān)D電場中某一點不放試探電荷時，該點場強等于零【解析】電場中某點場強的大小由電場本身決定，與試探電荷的受力情況及電荷性質(zhì)無關(guān)，故A、D錯誤，C正確；而電場強度的方向與正電荷所受電場力方向相同，與負電荷所受電場力方向相反，與放入試探電荷的正負無關(guān)，B錯誤【答案】C2一檢驗電荷q4109 C，在電場中某點P受到的電場力大小為F6107 N，方向水平向右求：(1)P點的電場強度；(2)沒有檢驗電荷時P點的電場強度；(3)若將檢驗

6、電荷換為q1.2106 C，再放于P點，此檢驗電荷所受的電場力F.【解析】(1)根據(jù)電場強度的定義式E，得P點的電場強度大小為E N/C1.5102 N/C.由于檢驗電荷電性為正，則P點電場強度的方向與其所受電場力的方向相同，為水平向右(2)電場強度是描述電場的物理量，跟有無檢驗電荷無關(guān)，所以沒有檢驗電荷時，P點的電場強度大小仍為1.5102 N/C，方向為水平向右(3)由E得FqEFqE1.51021.2106 N1.8104 N負電荷所受電場力的方向與該點場強的方向相反，所以F方向為水平向左【答案】(1)1.5102 N/C，方向水平向右(2)1.5102 N/C，方向水平向右(3)1.8

7、104 N，方向水平向左對E的深刻認識(1)對于電場強度的公式E不能僅從數(shù)學的角度理解成EF，E，這是錯誤的(2)產(chǎn)生電場的電荷，通常被稱為場源電荷，簡稱源電荷，而試探電荷正是用來檢驗場源電荷產(chǎn)生的電場的強弱和方向的點 電 荷 的 電 場 與 勻 強 電 場1點電荷的電場(1)公式：Ek.(2)含義：點電荷Q的電場中任意點的電場強度的大小，與點電荷的電荷量成正比，與該點到點電荷距離的平方成反比2勻強電場：電場中各點的電場強度的大小和方向都相同的電場1根據(jù)Ek，點電荷電場強度與場源電荷Q成正比，與距離r的平方成反比()2E適用于計算一切電場中的電場強度()3E與Q無關(guān)()以點電荷為球心的球面上各

8、點電場強度處處相同嗎？為什么？【提示】不同以點電荷為球心的球面上電場強度處處大小相等，但方向不同，所以場強不同如圖133所示，OMON.在O點固定一點電荷Q，在M點放一點電荷q1.01010 C測得Q對q的作用力為F1.0108 N，方向沿直線指向O.圖133探討1：點電荷Q在M點的場強大小和方向？【提示】由E得E N/C100 N/C，方向沿直線指向O.探討2：點電荷在N點的場強大小和方向？【提示】由E知，EN2100 N/C25 N/C.方向沿直線指向O.公式E與E的區(qū)別公式EF/qEkQ/r2本質(zhì)區(qū)別定義式?jīng)Q定式意義及用途給出了一種量度電場強弱的方法指明了點電荷場強大小的決定因素適用范圍

9、一切電場真空中點電荷的電場Q或q意義q表示引入電場的檢驗(或試探)電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場的點電荷的電荷量關(guān)系理解E用F與q的比值來表示，但E的大小與F、q大小無關(guān)E不僅用Q、r來表示，且EQ，E3下列關(guān)于電場強度的說法中正確的是() 【導學號：】A公式E只適用于真空中點電荷產(chǎn)生的電場B由公式E可知，電場中某點的電場強度E與試探電荷在電場中該點所受的電場力成正比C在公式Fk中，k是點電荷Q2產(chǎn)生的電場在點電荷Q1處的場強大?。欢鴎是點電荷Q1產(chǎn)生的電場在點電荷Q2處場強的大小D由公式Ek可知，在離點電荷非常近的地方(r0)，電場強度E無窮大【解析】電場強度的定義式E適用于任何電場，故A錯；電

10、場中某點的電場強度由電場本身決定，而與電場中該點是否有試探電荷或引入試探電荷所受的電場力無關(guān)(試探電荷所受電場力與其所帶電荷量的比值僅反映該點場強的大小，不能決定場強的大小)，故B錯；點電荷間的相互作用力是通過電場產(chǎn)生的，故C對；公式E是點電荷產(chǎn)生的電場中某點場強的計算式，當r0時，所謂“點電荷”已不存在，該公式已不適用，故D錯【答案】C4如圖134所示，真空中帶電荷量分別為Q和Q的點電荷A、B相距r.求：圖134(1)兩點電荷連線的中點O的場強的大小和方向；(2)在兩電荷連線的中垂線上，距A、B兩點都為r的O點的場強大小和方向【解析】(1)如圖甲所示，A、B兩點電荷在O點產(chǎn)生的場強方向相同，

11、由AB.A、B兩點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度為EAEB，故O點的合場強為EO2EA，方向由AB.甲乙(2)如圖乙所示，EAEB，由矢量圖所形成的等邊三角形可知，O點的合場強EOEAEB，方向與AB的中垂線垂直指向右方，即EO與EO同向【答案】(1)方向由AB(2)方向與EO同向?qū)的深刻認識(1)由E知，離某點電荷越遠的地方電場強度越小以點電荷為圓心，半徑為r的球面上，各點的電場強度大小相等，方向不同(2)正點電荷的電場方向由電荷指向無窮遠，負點電荷的電場方向由無窮遠指向電荷電 場 線1電場線的概念電場線是這樣一種線：它每一點的切線方向都和該處的場強方向一致，某一區(qū)域電場線的疏密反映這一區(qū)域電場

12、強度的大小2幾種常見電場的電場線電場電場線形狀簡要描述正點電荷光芒四射，發(fā)散狀負點電荷眾矢之的，會聚狀電場電場線形狀簡要描述等量同種點電荷勢不兩立，相斥狀等量異種點電荷手牽手，心連心，相吸狀勻強電場平行的、等間距的，平行狀3.電場線的特點(1)電場線是為了形象描述電場而假想的曲線，實際并不存在(2)任意兩條電場線不相交(3)電場線的疏密表示電場的強弱(4)電場線總是起自正電荷(或無窮遠)，止于負電荷(或無窮遠)，即電場線不閉合，在無電荷處不中斷(5)電場線不表示電荷在電場中運動的軌跡1電場線、電場都是真實存在的()2根據(jù)點電荷電場線分布，可以確定以點電荷為圓心的圓上各點電場強度相同()3沿電場

13、線的方向電場強度越來越小()如圖135為正點電荷周圍的電場線，試問在相鄰的兩條電場線之間沒有畫出電場線的地方有電場嗎？圖135【提示】有如圖135所示為等量異種點電荷，等量同種點電荷的電場分布圖，其中a、b關(guān)于點電荷連線對稱甲乙圖135探討1：甲圖中a、b兩點場強相同嗎？【提示】相同探討2：乙圖中a、b兩點場強相同嗎？【提示】不相同方向相反1等量異種點電荷與等量同種點電荷形成的電場場強分布特點的比較比較項目等量異種點電荷等量同種(正)點電荷電場線分布圖連線上的場強大小O點最小，從O點沿連線向兩邊逐漸變大O點為零，從O點沿連線向兩邊逐漸變大中垂線上的場強大小O點最大，從O點沿中垂線向兩邊逐漸變小

14、O點為零，從O點沿中垂線向兩邊先變大后變小關(guān)于O點對稱的點A與A、B與B的場強等大同向等大反向2.電場線與帶電粒子運動軌跡的關(guān)系(1)電場線不是帶電粒子的運動軌跡(2)同時具備以下條件時運動軌跡與電場線重合：電場線為直線；帶電粒子的初速度為零，或初速度沿電場線所在直線；帶電粒子只受電場力，或其他力的合力沿電場線所在直線(3)只在電場力作用下，以下兩種情況帶電粒子都做曲線運動，且運動軌跡與電場線不重合：電場線為曲線；電場線為直線時，帶電粒子有初速度且與電場線不共線5如圖136所示，M、N為兩個等量同種電荷，在其連線的中垂線上的P點放一靜止的負電荷q(點電荷)，不計重力，下列說法中正確的是()【導

15、學號：】圖136A點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大B點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越小，速度越來越大C點電荷運動到O點時加速度為零，速度達最大值D點電荷越過O點后，速度越來越小，加速度越來越大，直到粒子速度為零【解析】由等量同種電荷周圍的電場線的分布可知，O點場強為零，從O點沿著中垂線向無窮遠處延伸，場強先增大后減小，所以點電荷在從P到O的過程中，加速度可能先增大后減小，選項A、B錯；負電荷q所受電場力的合力方向豎直向下，到O點一直加速，選項C對；同理點電荷越過O點后，速度越來越小，加速度可能先增大后減小，選項D錯【答案】C6如圖137所示，一電子沿等量異種電荷的

16、中垂線由AOB勻速飛過，電子的重力不計，則電子所受另一個力的大小和方向的變化情況是() 【導學號：】圖137A先變大后變小，方向水平向左B先變大后變小，方向水平向右C先變小后變大，方向水平向左D先變小后變大，方向水平向右【解析】等量異種電荷的電場線分布如圖甲所示，由圖中電場線的分布可以看出，從A到O，電場線由疏到密；從O到B，電場線由密到疏，所以從AOB，電場強度應(yīng)由小變大，再由大變小，而電場強度的方向沿電場線的切線方向，為水平向右，如圖乙所示由于電子處于平衡狀態(tài)，所受的合外力必為零，故另一個力應(yīng)與電子所受的電場力大小相等、方向相反電子所受的電場力與場強方向相反，即水平向左，電子從AOB過程中，電場力由小變大，再由大變小，故另一個力方向應(yīng)水平向右，其大小先變大后變小，所以選項B正確甲乙【答案】B7(多選)某靜電場中的電場線如圖138所示，帶電粒子在電場中僅受電場力作用，由M運動到N，其運動軌跡如圖中虛線所示，以下說法正確的是() 【導學號：】圖138A粒子必定帶正電荷B粒子在M點的加速度大于它在N點的加速度C粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度D粒子在M點的動能小于它在N點的動能【解析】根據(jù)粒子運動軌跡彎曲的情況，可以確定粒子所受電場力的方向沿著電場線方向，故此粒子必