電場強度教案

電場強度教案第1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一※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特殊物質(zhì)形態(tài)．※※理解電場強度的概念及其定義，會根據(jù)電場強度的定義進行有關(guān)的計算．知道電場強度是矢量，知道電場強度的方向是怎樣規(guī)定的．※知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這個原理進行簡單的計算.※※能識別常見電場的電場線特征，理解勻強電場的定義及電場線分布特征第2頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一打開自來水龍頭，然后將水流變細(xì)．再用帶電的氣球去靠近水流．發(fā)現(xiàn)水流偏向氣球一側(cè)(如下圖所示)．為什么氣球與水流沒有接觸，水流的方向卻發(fā)生了彎曲？第3頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一1．放入電場中某點的檢驗電荷所受的靜電力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點的

，電場強度是用來描述電場

的物理量．它是矢量，方向與

在該點受的靜電力的方向相同．2．如圖所示的是幾條電場線，A、B、C、D點的場強EA、EB、EC、ED的方向在

．電場強度正電荷各點所在處電場線的切線方向上強弱第4頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一第5頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一3．若場源電荷不唯一，空間某點的電場強度我們可以這樣處理，各點電荷

在該點產(chǎn)生的電場強度的

和，這種關(guān)系叫做電場強度的疊加．4．如果電場中各點電場強度的大小相等，方向相同，這個電場就叫

．5．在電場中的某點P放一帶電荷量為q的電荷，所受電場力為F，則P點的電場強度為

，若把此電荷q移開，則P點的電場強度為

.單獨矢量勻強電場F/qF/q第6頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一

(1)電荷的周圍存在著電場，帶電體間的相互作用是通過周圍的電場發(fā)生的．

(2)性質(zhì)：電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用．這也是檢驗空間是否存在電場的依據(jù)之一

(3)電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)，與客觀上的物質(zhì)不同．第7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一特別提醒：電場雖然看不見、摸不著，但是電場也跟由原子、分子組成的物質(zhì)一樣確實存在，而且具有能量等物質(zhì)屬性，故電場也是一種物質(zhì)，只不過是一種特殊的物質(zhì).第8頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(1)定義：放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電荷量的比值叫做該點的電場強度．(2)公式：

(3)單位：牛/庫，符號N/C.(4)方向：規(guī)定為正電荷在該點受的電場力的方向，所以電場強度是矢量．(5)某點的場強為1N/C，它表示1C的點電荷在此處會受到1N的電場力作用．(6)物理意義：電場強度是反映電場本身的力的性質(zhì)的物理量，其大小表示電場的強弱．第9頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一注意：公式是電場強度的比值定義式，適用于一切電場，電場中某點的電場強度僅與電場及具體位置有關(guān)，與試探電荷的電荷量、電性及所受電場力F大小無關(guān)．所以不能說E∝F，

特別提醒：由

變形為F＝qE表明：如果已知電場中某點的場強E，便可計算在電場中該點放任何電荷量的帶電體所受的靜電力的大?。?0頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一以上定義電場強度的方法叫比值定義法，想一想：你還學(xué)過哪些用比值定義的物理量？它們都有什么共同點？答案：如加速度

；電阻R＝U/I等．用比值定義的新物理量可反映物質(zhì)本身的某種屬性，與用來定義的另外兩個物理量并無直接關(guān)系.第11頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(1)公式：Q為真空中點電荷的帶電量，r為該點到點電荷Q的距離．(2)方向：若Q為正電荷，場強方向沿Q和該點的連線指向該點；若Q為負(fù)電荷，場強方向沿Q和該點的連線指向Q.(3)適用條件：真空中點電荷．特別提醒：可以由E＝F/q及F＝

來推導(dǎo)，而E僅由電場本身因素決定，與F、q無關(guān)，又可以以點電荷的電場為例，用公式F＝來說明電場本身因素的含義．第12頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一為了研究電場對電荷的作用力的性質(zhì)，需要在電場中引入一個電荷，結(jié)合教材圖1.2－1的實驗，說一說：什么是試探電荷？什么是場源電荷？答案：圖1.2－1實驗中的帶電小球是用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的稱為試探電荷或檢驗電荷；被檢驗的電場是帶電金屬球O所激發(fā)的，所以金屬球O所帶的電荷稱為場源電荷或源電荷.第13頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(1)如果場源電荷不只是一個點電荷，則電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和．這種關(guān)系叫做電場強度的疊加．(2)電場強度是矢量，場強的疊加本質(zhì)是矢量疊加，所以應(yīng)該用平行四邊形定則．(3)電場的疊加原理對任何電場都適用，注意只有同時共同形成電場時才能疊加．第14頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一特別提醒：①電場的可疊加性也是電場與普通物質(zhì)的重要區(qū)別之一．②因為場強是矢量，所以求場強時應(yīng)該既求出大小，也求出方向．第15頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一請你利用電場強度的疊加定性分析：(1)等量異種點電荷的中垂線上，各點的場強分布有何特點？兩電荷的連線上呢？(2)等量同種點電荷的中垂線上，各點的場強分布有何特點？兩電荷的連線上呢？第16頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一答案：(1)等量異號點電荷如圖所示．①兩電荷連線的中垂線上：各點的場強方向為由正電荷的一邊指向負(fù)電荷的一邊，且與中垂線垂直，O點的場強最大，從O點沿中垂線向兩邊逐漸減小，直到無窮遠(yuǎn)為零；中垂線上任意一點a與該點關(guān)于O點的對稱點b的場強大小相等，方向相同．第17頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一②兩電荷的連線上：各點的場強方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負(fù)電荷，O點的場強最小，從O點沿兩電荷的連線向兩邊逐漸增大；兩電荷的連線上，任一點c與該點關(guān)于O點的對稱點d的場強大小相等，方向相同．第18頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(2)等量同號點電荷如圖所示．①兩電荷連線的中垂線上：O點和無窮遠(yuǎn)處的場強均為零，所以在中垂線上，由O點的場強為零開始，場強先增大，后逐漸減小，到無窮遠(yuǎn)處時減小為零；中垂線上任一點a與該點關(guān)于O點的對稱點b的場強大小相等，方向相反．②兩電荷的連線上：在兩電荷的連線上，每點場強的方向由該點指向O點，大小由O點的場強為零開始向兩端逐漸變大；任意一點c與該點關(guān)于O點的對稱點d的場強大小相等，方向相反.第19頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(1)意義：如果在電場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向，都跟該點的場強方向一致，這樣的曲線就叫做電場線．第20頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(2)特點：①電場線不是電場里實際存在的線，而是為形象地描述電場而假想的線，因此電場線是一種理想化模型．②電場線始于正電荷，止于負(fù)電荷，在正電荷形成的電場中，電場線起于正電荷延伸到無窮遠(yuǎn)處；在負(fù)電荷形成的電場中，電場線起于無窮遠(yuǎn)處，止于負(fù)電荷．③電場線不閉合，不相交，也不是帶電粒子的運動軌跡．④在同一電場里，電場線越密的地方，場強越大，電場線越稀的地方，場強越?。?1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(3)幾種常見電場的電場線如圖所示．點電荷的電場線分布等量同種電荷的電場線等量異種電荷的電場線第22頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一

帶電平行金屬板第23頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一電場線是不是電荷的運動軌跡？在具備什么條件時，帶電粒子的運動軌跡可以和電場線重合？答案：如圖所示，正電荷在A點的受力方向沿著該點的電場線的切線方向，v0沿圖示方向，則圖中虛線反映了粒子的運動軌跡，并不和電場線重合，在A點，即使v0＝0，電荷也不會沿電場線運動．在下列特殊條件同時滿足時，帶電粒子的運動軌跡可以與電場線重合：a.電場線是直線．b.帶電粒子的初速度為零或初速度方向與電場線方向在同一直線上．c.帶電粒子所受合力方向與運動方向在同一直線上.第24頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(1)各點場強大小和方向都一樣的電場，叫做勻強電場．(2)勻強電場的電場線是疏密均勻的平行直線特別提醒：相距很近帶有等量異種電荷的一對平行金屬板之間的電場，可以看做勻強電場．第25頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一誤區(qū)1：由公式E＝F/q可知，電場中某確定點的電場強度大小與放在該點的檢驗電荷的電量成反比．點撥：電場中某確定點的電場強度是客觀存在的，它是由場源電荷產(chǎn)生的．因此，其大小、方向一定，與該點放不放檢驗電荷無關(guān)，與所放檢驗電荷的正負(fù)無關(guān)，與所放檢驗電荷電量的多少也無關(guān)．放在電場中某確定點的檢驗電荷所受電場力的大小與該檢驗電荷電量的大小成正比，即檢驗電荷的電量越大，它所受的電場力也越大，檢驗電荷所受電場力與所帶電量之比為一恒量，這個恒量就是電場強度．第26頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一誤區(qū)2：電場中某確定點電場強度的方向，就是置于該點的電荷所受電場力的方向．點撥：因為電場中某確定點電場強度的方向只能有一個，所以我們規(guī)定電場中該確定點電場強度的方向是正電荷放在該點時所受電場力的方向．這樣一來，電場中某點電場強度的方向跟負(fù)電荷放在該點所受電場力的方向相反．誤區(qū)3：電場線是電場中實際存在的線點撥：電場線是人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶龆傧氤鰜淼木€．用電場線上各點的切線方向表示該點的電場方向亦即場強方向，用電場線的疏與密表示電場的弱與強．實際上，電場線并不是真實存在的．第27頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一關(guān)于電場，下列敘述正確的是 (

)A．以點電荷為圓心，r為半徑的球面上，各點的場強都相同B．正電荷周圍的電場強度一定比負(fù)電荷周圍的電場強度大C．電場中某點放入試探電荷q，該點的場強E＝，取走q后，該點場強不變D．電荷所受電場力很大，該點電場強度一定很大第28頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一解析：A：場強是矢量，不僅有大小，而且有方向，以點電荷Q為圓心，半徑為r的球面上，場強的大小E＝kQ/r2，但方向不同，故A錯誤．B：在正電荷和負(fù)電荷周圍確定場強的方法相同，用試探電荷q放到被考察點，q所受的電場力為F，那么E＝F/q.由此可見，何處場強大，何處場強小，與電荷的正負(fù)并沒有什么關(guān)系，故B也錯誤．C：電場強度E是電場的性質(zhì)，試探電荷是用來體現(xiàn)這一性質(zhì)的“工具”，就像用溫度計測量水的溫度一樣，溫度計插入水中，水的溫度就由溫度計顯示出來，取走溫度計，水的溫度仍然如此，不會消失．故C正確．第29頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一D：E＝F/q一式中，E的大小并不是由F、q來決定的．在電場中某一點放入一試探電荷q，那么q越大，F(xiàn)越大，而F/q這一比值將不變．故D錯誤．答案：C點評：通過本例的分析，可使學(xué)生全面地理解場強的定義．場強是由電場本身決定的，與試探電荷q無關(guān)．第30頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(2009·福建仙游現(xiàn)代中學(xué)高二檢測)下列說法中正確的是 (

)A．電場強度反映了電場力的性質(zhì)，因此電場中某點的場強與試探電荷在該點所受的電場力成正比B．電場中某點的場強等于F/q，與試探電荷的受力大小及電荷量有關(guān)C．電場中某點的場強方向即帶正電的試探電荷在該點的受力方向D．公式E＝和E＝對于任何靜電場都是適用的答案：C第31頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一把質(zhì)量為m的正點電荷q，在電場中從靜止釋放，在它運動過程中如果不計重力，下述正確的是 (

)A．點電荷運動軌跡必與電場線重合B．點電荷的速度方向，必定和所在點的電場線的切線方向一致C．點電荷的加速度方向，必與所在點的電場線的切線方向一致D．點電荷的受力方向，必與所在點的電場線的切線方向一致第32頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一解析：雖正點電荷q由靜止釋放，在初始時刻沿受力方向(即該點電場線的切線方向)運動，但下一時刻正電荷的速度方向與此時所受電場力方向通常情況不一致(勻強電場中除外)，出現(xiàn)夾角，該粒子不再沿電場線方向運動．因此，其運動軌跡不再與電場線重合，其速度方向與電場力方向不再一致(初始時刻除外)，故A、B選項不正確；該點電荷的加速度方向，也即電荷所受電場力方向必與該點場強方向一致，即與所在點的電場線的切線方向一致，故C、D選項正確．答案：CD第33頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一點評：電場中某點的場強方向，規(guī)定為正電荷在該點的受力方向．場強的情況用電場線形象描述時，方向是電場線的切線方向．但一定要讓學(xué)生明確：電場線不是電荷在電場中的運動軌跡．第34頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(2008·東莞高二檢測)如圖所示，直線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，曲線是某一帶電粒子通過電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上兩點．若帶電粒子運動中只受電場力作用，根據(jù)此圖可以做出的判斷是 (

)A．帶電粒子所帶電荷的符號B．帶電粒子在a、b兩點的受力方向C．帶電粒子在a、b兩點的加速度何處大D．帶電粒子在a、b兩點的加速度方向第35頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一答案：BCD解析：由帶電粒子在電場中運動的軌跡可判定受力的方向，由電場線的疏密程度可判定電場力的大小，根據(jù)牛頓第二定律可判加速度的大小，所以BCD選項正確.第36頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一如圖所示，一電子沿等量異種電荷的中垂線由A→O→B移動，則電子所受的電場力的大小和方向變化情況是 (

)A．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，方向水平向右第37頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一解析：由電場的疊加原理，等量異種電荷在中垂線上的電場強度在O點最大，離O點越遠(yuǎn)場強越小，但各點的方向是相同的，都水平向右(如右圖)．電子在中垂線上移動時，受到的電場力與場強的方向相反，即水平向左．故正確選項是A.答案：A點評：通過本例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會正確解決電場疊加的問題．教師應(yīng)讓學(xué)生自己分析，先由平行四邊形定則對特殊點合成情況入手，進而弄清整個線上的情況．第38頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(2009·貴州興義市清華實驗中學(xué)高二檢測)在x軸上有兩個點電荷，一個帶正電Q1，一個帶負(fù)電－Q2，且Q1＝2Q2.用E1和E2分別表示兩個電荷所產(chǎn)生的場強的大小，則在x軸上 (

)A．E1＝E2之點只有一處，該處合場強度為0B．E1＝E2之點共有兩處：一處合場強為0，另一處合場強為2E2第39頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一C．E1＝E2之點共有三處：其中兩處合場強為0，另一處合場強為2E2D．E1＝E2之點共有三處：其中一處合場強為0，另兩處合場強為2E2答案：B解析：由場強的疊加原理知B選項正確.第40頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間有勻強電場．其電場強度為E，在該勻強電場中，用絲線懸掛質(zhì)量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時小球恰好平衡，如圖所示，請問：(1)小球帶電荷量是多少？(2)若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時間？第41頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一解析：(1)由于小球處于平衡狀態(tài)，對小球受力分析如下圖所示．Tsinθ＝qE①Tcosθ＝mg②(2)由第(1)問中的方程②知T＝，而剪斷絲線后小球所受電場力和重力的合力與未剪斷絲線時絲線的拉力大小相等，故剪斷絲線后小球所受重力、電場力的合力等于.小球的加速度a＝＝g/cosθ，小球由靜止開始沿著絲線拉第42頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一力的反方向做勻加速直線運動，當(dāng)碰到金屬板上時，它走的位移為

答案：q＝

點評：解答本題的方法和解力學(xué)題的方法完全一樣，只不過多了個電場力，同學(xué)們解答此題時注意分析清楚小球的位移為

第43頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一如圖所示，在固定的水平絕緣平板上有A、B、C三點，B左側(cè)的空間存在著場強大小為E，方向水平向右的勻強電場，在A點放置一個質(zhì)量為m，帶正電的小物塊，物塊與平板之間的動摩擦因數(shù)為μ，給物塊一個水平向左的初速度v0之后，該物塊能夠到達C點并立即折回，最后又回到A點靜止下來，求：

第44頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(1)此過程中物塊所走的總路程x有多大？(2)若那么物塊第一次到達B點時的速度vB是多大？(3)若

那么物塊所帶的電荷量q是多大？答案：解析：(1)對全程應(yīng)用動能定理有μmgx

得x＝(2)對AB段應(yīng)用動能定理有第45頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一(3)對A→C過程應(yīng)用動能定理有第46頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一如圖所示，帶正電小球質(zhì)量為m＝1×10－2kg，帶電量為q＝1×10－6C，置于光滑絕緣水平面上的A點．當(dāng)空間存在著斜向上的勻強電場時，該小球從靜止開始始終沿水平面做勻加速直線運動，當(dāng)運動到B點時，測得其速度vB＝1.5m/s，此時小球的位移為S＝0.15m.求此勻強電場場強E的取值范圍．(g＝10m/s2)第47頁，共53頁，2023年，2月20日，星期一某同學(xué)求解如下：設(shè)