第三节电场强度及课后练习.docx
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第三节电场强度及课后练习
第三节电场强度
教学三维目标
知识与技能
1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态．
2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的．
3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算．
4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算．
过程与方法
通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。
情感态度与价值观
培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
重点
电场强度的概念及其定义式
难点
对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算
课型、课时
新课，两课时
教学手段
教材，黑板，粉笔
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学过程
引入新课
电荷间的相互作用力是怎样产生的？
新课内容
1、电场：
（1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围都存在电场.
特殊性：
不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加.
物质性：
是客观存在的，具有物质的基本属性——质量和能量.
（2）基本性质：
主要表现在以下几方面
①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.
②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.
③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量.
可见，电场具有力和能的特征
同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？
因为电场具有方向性以及各点强弱不同，所以靠成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电场强度来表示电场的强弱和方向．
2、电场强度（E）：
由图1.2-1可知带电金属球周围存在电场。
且从小球受力情况可知，电场的强弱与小球带电和位置有关。
引出试探电荷和场源电荷----
（1）关于试探电荷和场源电荷-（详见P15）
注意：
检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无影响
指出：
虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱，但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表示电场的强弱．实验表明：
在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱．
（2）电场强度
①定义：
电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强．用E表示。
公式（大小）：
E=F/q（适用于所有电场）
单位：
N/C意义P13
提出问题：
电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？
②方向性：
物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同．
指出：
负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反．
带领学生讨论真空中点电荷周围的电场，说明研究方法：
将检验电荷放入点电荷周围的电场中某点，判断其所受的电场力的大小和方向，从而得出该点场强．．
◎唯一性和固定性
电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关.
带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向．在此过程中注意引导学生总结公式E=F/q和E=kQ/r2的区别及联系．
3、（真空中）点电荷周围的电场、电场强度的叠加
（1）点电荷周围的电场
①大小：
E=kQ/r2（只适用于点电荷的电场）
②方向：
如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷：
E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q．（参见课本图2.3.1）
说明：
公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离．从而使学生理解：
空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关．
提出问题：
如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是怎样的呢？
带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性，分析出电场的叠加原理．
（2）电场强度的叠加原理：
某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和．
先分析方法（P13-14）后举例：
先在同一直线再不在同一直线。
例如：
课本图1.3-3中P点的场强，等于＋Q1在该点产生的场强E1和Q2在该点产生的场强E2的矢量和．从而使学生进一步理解到，任何带电体都可以看做是有许多点电荷组成的．利用点电荷场强的计算公式及叠加原理就可以计算出其周围各点场强．
【例题】（课本P9例题演变）在真空中有两个点电荷Q1=＋3.0×10-8C和Q2=－3.0×10-8C，它们相距0.1m，求电场中A点的场强．A点与两个点电荷的距离相等，r=0.1m
分析：
点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，它们大小相等，方向如图所示，合场强E在E1和E2的夹角的平分线上，此平分线跟Q1和Q2的连线平行．
解：
E=E1cos60°＋E2cos60°=2E1cos60°=2kQ1cos60°/r2代入数值得E=2.7×104N/C
可以证明：
一个半径为R的均匀球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点和电场强度一样
即：
E=kQ/r2
◎组织学生讨论课本中的【说一说】，由学生讨论后归纳：
（1）关于静电平衡
（2）静电平衡后导体内部电场的特点：
①处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零（注意：
这时的场强是合场强，即外电场和感应电场的叠加）
②处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。
4、电场线
（1）电场线：
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向。
（2）电场线的基本性质
①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.
②电场线的疏密反映电场强度的大小（疏弱密强）.
③静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远.它不封闭，也不在无电荷处中断.
④任意两条电场线不会在无电荷处相交（包括相切）
介绍各种点电荷电场线的分布情况。
【演示】模拟电场线
指出：
电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。
5、匀强电场
（1）定义：
电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.
（2）匀强电场的电场线：
是一组疏密程度相同（等间距）的平行直线.例如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场.如图14.3-1.
6、常见电场的电场线
电场
电场线图样
简要描述
正点电荷
发散状
负点电荷
会聚状
等量同号电荷
相斥状
等量异号电荷
相吸状
匀强电场
平行的、等间距的、同向的直线
（三）【小结】对本节内容做简要的小结
◎巩固练习
1．下列说法中正确的是：
[ABC]
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
2．下列说法中正确的是：
[BC]
A．电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比
B．电场中某点的场强等于F/q，但与检验电荷的受力大小及带电量无关
C．电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向
D．公式E=F/q和E=kQ/r2对于任何静电场都是适用的
3．下列说法中正确的是：
[ACD]
A．场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电量
B．场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电量
C．在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中kq2/r2是电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，此场对q1作用的电场力F=q1×kq2/r2，同样kq1/r2是电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强的大小，此场对q2作用的电场力F=q2×kq1/r2
D．无论定义式E=F/q中的q值（不为零）如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值始终不变
4．讨论电场力与电场强度的区别于联系
板书设计
1.电场
2.电场强度
3.（真空中）点电荷周围的电场、电场强度的叠加
4.电场线
5.匀强电场
6.常见电场的电场线
课后作业
1、问题与练习第（6）、（7）题．
课后反思
二、电场电场强度电场线练习题
一、选择题
1．下面关于电场的叙述正确的是[]
A．两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的
B．只有电荷发生相互作用时才产生电场
C．只要有电荷存在，其周围就存在电场
D．A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用
2．下列关于电场强度的叙述正确的是[]
A．电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力
B．电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比
C．电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向
D．电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关
3．电场强度的定义式为E＝F／q[]
A．该定义式只适用于点电荷产生的电场
B．F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷电量
C．场强的方向与F的方向相同
D．由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比
4．A为已知电场中的一固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则[]
A．若在A点换上－q，A点场强方向发生变化
B．若在A点换上电量为2q的电荷，A点的场强将变为2E
C．若在A点移去电荷q，A点的场强变为零
D．A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关
A．当r→0时，E→∞
B．发r→∞时，E→0
C．某点的场强与点电荷Q的大小无关
D．在以点电荷Q为中心，r为半径的球面上，各处的电场强度都相同
6．关于电场线的说法，正确的是[]
A．电场线的方向，就是电荷受力的方向
B．正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动
C．电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大
D．静电场的电场线不可能是闭合的
7．如图1所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强，则[]
A．A、B两处的场强方向相同
B．因为A、B在一条电场上，且电场线是直线，所以EA＝EB
C．电场线从A指向B，所以EA＞EB
D．不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定
8．真空中两个等量异种点电荷电量的值均为q，相距r，两点电荷连线中点处的场强为[]
A．0B．2kq／r2
C．4kq／r2D．8kq／r2
9．四种电场的电场线如图2所示．一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大．则该电荷所在的电场是图中的[]
10．图3表示一个电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受电场力与电量间的函数关系图像，那么下列说法中正确的是[]
A．该电场是匀强电场
B．这四点场强的大小关系是Ed＞Ea＞Eb＞Ec
C．这四点场强的大小关系是Ea＞Eb＞Ec＞Ed
D．无法比较这四点场强大小关系
11．如图4，真空中三个点电荷A、B、C，可以自由移动，依次排列在同一直线上，都处于平衡状态，若三个电荷的带电量、电性及相互距离都未知，但AB＞BC，则根据平衡条件可断定[]
A．A、B、C分别带什么性质的电
B．A、B、C中哪几个带同种电荷，哪几个带异种电荷
C．A、B、C中哪个电量最大
D．A、B、C中哪个电量最小
二、填空题
12．图5所示为某区域的电场线，把一个带负电的点电荷q放在点A或B时，在________点受的电场力大，方向为______．
13．如图6，正点电荷Q的电场中，A点场强为100N／C，C点场强为36N/C，B是AC的中点，则B点的场强为________N／C．
14．真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为4.0×10-9C的检验电荷，它受到的电场力为2.0×10-5N，则P点的场强为________N／C；把检验电荷电量减小为2.0×10-9C，则该电荷在P点受到的电场力为__________N
15．在空间某一区域，有一匀强电场，一质量为m的液滴，带正电荷，电量为q，在此电场中恰能沿竖直方向作匀速直线运动，则此区域的电场强度的大小为______N／C，方向_________．
16．在x轴上有两个点电荷，一个带正电荷Q1，另一个带负电荷Q2，且Q1＝2Q2，用E1、E2表示这两个点电荷所产生的场强的大小，则在x轴上，E1＝E2的点共有____处，其中_______处的合场强为零，______处的合场强为2E2。
17．如图7，有一水平方向的匀强电场，场强为9×103N／C．在电场内的竖直平面内作半径为1m的圆，圆心处放置电量为1×10-6C的正点电荷，则圆周上C点处的场强大小为______N／C，方向________．
三、计算题
18．如图8所示，A、B为体积可忽略的带电小球，QA＝2×10-8C，QB＝－2×10-8C，A、B相距3cm．在水平外电场作用下，A、B保持静止，悬线都沿竖直方向．试求：
（1）外电场的场强大小和方向？
（2）AB中点处总电场的场强大小和方向．
19．如图9，A、B两小球带等量同号电荷，A固定在竖直放置的10cm长的绝缘支杆上，B平衡于光滑的绝缘斜面上与A等高处，斜面倾角为30°，B的质量为52g，求B的带电量．
电场电场强度电场线练习题答案
一、选择题
1．ACD
2．AD
3．D
4．D
5．ACD
6．CD
7．AD
8．D
9．D
10．B
11．BCD
二、填空题
12．A，与电场线相切且与电场线方向相反
13．56.3
14．5×103，1×10－5
15．mg/q，竖直向上
16．2，1，1
17．1.27×104，与水平方向成45°角
18．
（1）2×105N/C，水平向左。
（2）1.6×106N/C，水平向右
19．1×10－6C
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