第3课时 电场强度.docx

1、第3课时 电场强度 第3课时 电场强度教材分析教材从电荷在电场中受力入手、引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场、电场强度的叠加”“电场线”“匀强电场”几部分内容组成对电场强度的理解是个重点也是个难点，教学中可以提出电场的物质性，但不必过分强调，只要求学生通过电场对电荷的作用来检验其存在，了解电场是物质存在的形式之一，知道电场具有确定性质，它对位于电场中的电荷有力的作用对电场强度的理解需要明确的还有：它不依赖于电场中的是否有检验电荷，也不依赖于检验电荷的性质用电场线形象描述电场的强弱和方向也是本节的重点内容教学要求1. 知道电荷间的相互作

2、用是通过电场实现的知道场与实物是物质存在的两种不同形式2. 体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义公式、单位和方向3. 能推导点电荷的电场强度公式，并能进行有关的计算知道电场强度的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算4. 知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小和方向教学过程以物理学史是否存在“超距作用”的讨论切入法拉第的观点：电场电场强度点电荷电场及电场强度的叠加电场的形象描述：电场线巩固练习新课导入介绍物理学史：在万有引力定律发现之后，引力作用靠什么传递这一问题就一直困扰着人们牛顿时代的人认为，引力作用和电荷相互作用可以不需要任何中介，也不需要时间，就能够由一个物体

3、传递到另一个物体，这就是所谓“超距作用”的观点19世纪30年代，法拉第在大量实验的基础上，提出了“近距作用”的观点他认为，电荷周围存在着由它产生的电场(electricfield)，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的电荷间的相互作用是靠电场产生的本节我们来学习电场的有关知识温故知新1. 库仑定律表达式：Fk.2. 万有引力定律表达式：FG.3. 万有引力是通过引力场产生的新知梳理1. 电场的产生电荷的周围存在一种特殊物质即_，带电体间的相互作用是通过周围的_发生的，静电场是由_的电荷产生的2. 实验与探究同一电荷在电场中不同点所受作用力的大小与方向(1) 相关概念试探电荷：电荷

4、量很小，不影响原电场的分布、大小，自身大小不计易于研究不同点的电场情况，它是用来检验_及其_，亦称检验电荷场源电荷：被检验的电场是带电体A所激发的，把带电体A称为_，或称源电荷(2)实验表明：试探电荷在电场中某个位置所受的静电力F，与试探电荷的电荷量q_，数学表达式为_，其中E为_，与试探电荷无关3. 电场强度场强(1) 物理意义：描述电场的_和_(2)定义方法：放入电场中某一点的电荷受到的静电力跟它的电荷量的_，定义式为_(3)单位：牛/库，符号_(4)矢标性：电场强度是_量物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与_4. 点电荷的电场(1) 大小：点电荷周围某点电场强度大小的计算式为_(2

5、)方向：以Q为中心作一球面，当Q为正电荷时，E的方向_，当Q为负电荷时，E的方向_5. 电场的叠加在同一空间，如果有几个静止的电荷同时产生电场，它们的电场互相叠加，形成合电场，某点的场强等于_，合场强的计算遵循_或三角形定则6. 电场线(1) 概念：电场线是画在电场中的一条条_曲线，曲线上每点的_表示该点的电场强度方向电场线不是实际存在的线，是为了_而假想的线(2)电场线的特点电场线从_(或_)出发，终止于_(或_)电场线在电场中不_在同一电场里，电场线的_反映了电场强度的大小7. 匀强电场(1) 在电场中的某一区域里，电场的_和_都相同(2)匀强电场的电场线特点：_，_.小试身手1. 电场中

6、有一点P，下列哪些说法是正确的是()A. 若放在P点的电荷的电量减半，则P点的场强减半B. 若P点没有试探电荷，则P点的场强为零C. P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大D. P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向2. 以下关于电场及电场线的说法中正确的是()A. 电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅可以在空间相交也能相切B. 电场是客观存在的，其最根本的性质是对放入电场中的电荷有力的作用C. 电场线是客观存在的，不仅反映了电场的分布，也是电荷之间产生相互作用的物质基础D. 电场线实质上就是电场的物质表现形式3. 关于匀强电场的下列说法中正确的是()A. 如果某空间有两

7、处电场强度相同，那么这个空间中的电场一定是匀强电场，各点的电场强度都相同B. 在匀强电场中，任意两点的电场强度一定相同C. 如果某空间的电场线是直线，那么这个空间的电场一定是匀强电场D. 匀强电场的电场线一定是一簇等间距的直线探究讨论有人认为，试探电荷在电场力作用下的运动轨迹就是该电场的电场线，你认为这种说法对吗？为什么？不对，电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点的加速度的方向，而电荷在电场中的运动轨迹是客观存在的实际径迹，轨迹上每一点的切线方向表示的是电荷在该点的速度方向，但速度方向与加速度的方向不

8、一定相同，因此，电场线与运动轨亦并不总是一致的，两者不能混淆.讲练课堂一、电场强度1. 研究电场的力学特征，把试探电荷q放在电荷Q产生的电场中，电荷q在不同点受的电场力一般是不同的，这说明各点的电场强度不同；但将电荷量为q、q的两不同电荷分别放在Q附近某一点时，虽受力不同，但电场力F与电荷量q的比值不变2. 公式E是电场强度的定义式，适用于一切电场，但F与q不能决定场强的大小，所以不能说EF，E.定义式仅告诉我们一种测量场强大小的方法，不论在该点是否放入检验电荷，该点场强的大小、方向都是一定的，是由电场本身决定的3. E变形为FqE：表明如果已知电场中某点的场强E，便可计算在电场中该点放任何电

9、荷量的带电体所受的电场力大小，即场强E是反映电场力的性质的物理量4. 电场强度是矢量，其运算法则遵循平行四边形定则一试探电荷q4109C，在电场中某点P受到的电场力大小为F6107N，方向水平向右，求：(1)P点的场强(2)没有检验电荷时P点的场强(3)若将试探电荷换为q1.2106，再放于P点，此试探电荷所受的电场力F.点拨电场强度是电场本身的属性，与有无试探电荷无关反馈平台1. 把一个电荷量q106C的检验电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两处，如图所示，受到的电场力大小分别是FA5103N，FB3103N.(1) 画出检验电荷在A、B两处的受力方向(2) 求出A、B两处的电场强度

10、(3) 如在A、B两处分别放上另一个电荷量为q105C的电荷，受到的电场力多大？二、点电荷电场的场强1. 场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们间的库仑力Fkqk，所以电荷q处的电场强度Ek.2. 公式：Ek，Q为真空中点电荷的带电荷量，r为该点到点电荷Q的距离3. 方向：若Q为正电荷，电场中某点的场强方向沿Q和该点的连线指向该点；若Q为负电荷，电场中某点的场强方向沿Q和该点的连线指向Q.4. 适用条件：由于E是运用库仑定律推导而得到的，而库仑定律仅适用于点电荷间的相互作用，因而E也是仅适用于计算真空中的点电荷电场，而定义式E则适用于任何电场5. 电场的叠加：空间某点由多个点电荷激发的电场，则

11、场强大小等于各点电荷单独激发的场强的矢量和，合成方法遵循平行四边形定则6. 在以Q为中心，以r为半径的球面上，各点场强大小相等，但方向不同，所以点电荷形成的电场中不存在场强相等的两点在真空中O点放一个点电荷Q1.0109C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电荷q1.01010C，如图所示(1) q在M点受到的作用力(2)M点的场强(3)拿走q后M点的场强(4)M、N两点的场强哪点大？(5)如果把Q换成1.0109的点电荷，场强情况又如何？点拨电场强度是描述电场强弱的物理量，点电荷的电场由场源电荷和位置确定，不因外界环境的变化而变化反馈平台2. 如图所示，分别在A、B两点放

12、置点电荷Q121014C和Q221014C.在AB的垂直平分线上有一点C，且ABACBC6102m.试求：(1) C点的场强(2) 如果有一个电子静止在C点，它所受的库仑力的大小和方向如何？三、电场线1. 电场线的特点(1) 用电场线可以表示电场的方向，电场线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向，并且这些电场线都是空间分布的(2)电场线是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷(3)在同一电场中电场线不可能相交，表示了电场中电场强度方向的唯一性(4)在同一图中，可以用电场线的疏密程度来表示电场强度的相对大小(5)电场中实际上并不存在电场线，但电场线是形象描述电场的有效工具(6)电场线绝不

13、能等同于带电粒子在电场中的运动轨迹二者重合的条件：电场线是直线，带电粒子受力沿电场线方向，带电粒子的初速度为零或沿电场线所在直线2. 几种常见电场的电场线分布如图所示如图是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是()A. 这个电场可能是负点电荷的电场B. 点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大C. 点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)D. 负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向点拨(1)明确常见电场线的分布图示(2)理解电场线的特点和意义反馈平台3. (2010福州模拟)如图所示，AB是某个点电荷电场中的一条电场线，在AB连线上的O点

14、释放一个自由的负电荷，它将沿电场线向B点运动，则下列判断中正确的是()A. 电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度越来越小B. 电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度大小的变化由题设条件不能确定C. 电场线由A指向B，该电荷做匀加速运动D. 电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度越来越大四、匀强电场1. 电场中各点的场强大小相等，方向相同2. 匀强电场的电场线是间距相等，相互平行的直线3. 两块平行金属板、面积相等，正对靠近，分别带有等量的正负电荷时，两金属板间除边缘附近外就是匀强电场，如图所示4. 同一电荷在匀强电场中各点受电场力情况相同竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电

15、场，其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线与竖直方向成角时小球恰好平衡，小球离右侧板的距离为b，如图所示，请问：(1) 小球带电荷量是多少？(2) 若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？点拨(1)解决本题的方法和解决力学题的方法完全一样，只不过多了个电场力反馈平台4. 如图所示，A、B两小球用绝缘细线悬挂在支架上，A球带2108C的正电荷，B球带等量的负电荷，两悬点相距为3 cm，在外加水平匀强电场作用下，两球都在各自悬点正下方处于平衡状态，则外加电场的场强大小是_N/C，方向为_五、带电粒子在电场中运动的轨迹问题分析该类问题应注意：(1) 物体做曲线运动所受的合外

16、力指向曲线弯曲的内侧；(2) 带电粒子所受的电场力与电场线上该点切线方向相反(负电荷)或相同(正电荷)；(3) 速度方向沿运动轨迹切线方向；(4)所受力的方向与运动方向夹角小于90时，力做正功，速度增加；力的方向与运动方向夹角大于90时，力做负功，速度减小 某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是()A. 粒子必定带正电荷B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能点拨(1)理解带电粒子在电场中的受力特点(2)做曲线运动的特点反馈平台5.

17、 (改编题)如图所示，实线表示某一电场的电场线的分布情况在电场力作用下一带电粒子(不计重力)经A点飞向B点，其运动轨迹如图中虚线所示，试判断：(1)该带电粒子带_电(2)经过A、B两点时，粒子在_点的加速度较大(3)经过A、B两点时，粒子在_点的动能较大误区警示根据电场线的性质及特点，不同的带电体周围电场不同，其电场线分布也不同，只给一条电场线我们无法判定电场的详情【例】 如图所示，带箭头的直线是在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两处的场强大小，则()A. A、B两点的场强方向相同B. 电场线从A指向B，所以EAEBC. A、B同在一条电场线上，且电场线是

18、直线，所以EAEBD. 不知A、B附近的电场线分布状况，EA、EB的大小不能确定错解C剖析根据电场线的物理意义，电场线上各点的切线方向表示该点的场强方向因题中的电场线是直线，所以A、B两点的场强方向相同，都沿着电场线向右，A正确因为电场线的疏密程度反映了场强的大小，但由于题中仅画出一条电场线，不知道A、B附近电场线的分布状态，所以无法确定EAEB或EAEB.B、C错误，D正确正解AD同步测试【基础巩固 轻松过关】1. 下列关于电场线的说法中正确的是()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

19、场线不可能是闭合的2. 如下图a 中，AB是一个点电荷产生的电场的电场线，图b 则是放在电场线上a、b处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的图线，由此可以判断()A. 场源是正电荷，位置在B侧B. 场源是正电荷，位置在A侧C. 场源是负电荷，位置在A侧 D. 场源是负电荷，位置在B侧3. 如图所示，正电荷q在电场中由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大，由此可以判定，它所在的电场是图中的()A B C D4. 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，下图为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是()A. a、b为异种电荷，a带电荷量大于b带电荷量B. a、b为异种电

20、荷，a带电荷量小于b带电荷量C. a、b为同种电荷，a带电荷量大于b带电荷量D. a、b为同种电荷，a带电荷量小于b带电荷量5. 如图所示，实线表示匀强电场中的一组电场线，一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示，a、b是轨迹上的两点，关于粒子的运动情况，下列说法中可能的是()A. 该粒子带正电荷，运动方向为由a至bB. 该粒子带负电荷，运动方向为由a至bC. 该粒子带正电荷，运动方向为由b至aD. 该粒子带负电荷，运动方向为由b至a【考题试练 锋芒初显】6. (2010青岛测试)如图所示，一带负电粒子沿等量异种电荷的中垂线由AOB匀速飞过，重力不计，则带电粒子所受另一个力的大

21、小和方向变化情况是()A. 先变大后变小，方向水平向左B. 先变大后变小，方向水平向右C. 先变小后变大，方向水平向左D. 先变小后变大，方向水平向右7. (改编题)在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电Q2，且Q12Q2.用E1和E2分别表示两个点电荷所产生的场强的大小，则在x轴上()A. E1E2之点只有一处，该点合场强为零B. E1E2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E2C. E1E2之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E2D. E1E2之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E2 ()8. 如图所示，实线为三条未知方向的电场线，从电场中的

22、M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示，a、b仅受电场力的作用，则下列说法中正确的是()A. a一定带正电，b一定带负电B. 电场力对a做正功，对b做负功C. a的加速度将减小，b的加速度将增大D. a的速度将减小，b的速度将增大9. 在场强为E方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m的带电小球A和B(可视为点电荷)，电荷量分别为2q和q，两小球间用长为l的绝缘细线连接，并用绝缘细线悬挂在O点，如图所示求平衡时细线对悬点的作用力多大？10. (2010周口检测)如图所示，正点电荷Q的电场中，A、B、C在同一直线上，已知A点场强为100 N/C，C点场强为36

23、 N/C且B是AC的中点，则B点的电场强度大？相关链接 场现代物理学的研究表明，引力作用和电荷相互作用是通过“场”来传递的场是物质存在的另一种形态常见的场有电场、磁场、引力场(在地球附近称为重力场)、强相互作用场和弱相互作用场等物体间的电磁相互作用通过电磁场以3108 m/s的速度传递场与实物一样，具有质量、能量和动量等，也能够对处于其中的物体产生作用力、压强等电磁场的密度很小，大约为1023 kg/m3.光是电磁场，太阳光每秒照射在每平方米地球表面上的能量约为1.35103 J，对地球上物体产生的光压约为106 Pa.第3课时 电场强度答案【自我校对】1. 电场电场静止2. (1) 电场是否

24、存在强弱分布情况场源电荷(2) 成正比FEq比例系数3. (1) 强弱方向(2) 比值E(3) N/C(4) 矢正电荷在该点受力方向相同4. (1) Ek(2) 沿半径向外沿半径指向球心5. 各个电荷单独产生的静电场的矢量和平行四边形定则6. (1) 有方向的切线方向形象反映电场的大小和方向(2) 正电荷无限远无限远负电荷相交疏密程度7. (1) 大小方向(2) 平行线间距相等小试身手 1.答案C2.答案B3.答案BD例1解析(1)根据电场强度的定义式E，得P点的场强大小为EN/C1.5102N/C.由于试探电荷电性为正，则P点电场强度的方向与其所受电场的方向相同，方向水平向右(2)电场强度是

25、描述电场的物理量，跟有无试探电荷无关，所以场强大小仍为1.5102N/C，方向为水平向右(3)由E得FEq1.51021.2106N1.8104N.负电荷所受电场力的方向与该点场强的方向相反，所以F方向为水平向左答案(1)1.5102 N/C 水平向右(2)1.5102 N/C水平向右(3)1.8104 N水平向左反馈平台1.解析(1)检验电荷在A、B两处的受力方向沿着它们与点电荷Q的连线向内，如图中FA、FB所示(2)A、B两处的场强大小分别为EAN/C5103N/C.EBN/C3103N/C，电场强度的方向决定于检验电荷的受力方向，因此沿着A、B两点与点电荷Q的连线向外(3)当在A、B两点

26、放上电荷q时，受到的电场力分别为FAEAq5103105N5102N，FBEBq3103105N3102N，其方向都与场强方向相同例2解析根据题意，Q是形成电场的源电荷，q为检验电荷，为了方便，只用电荷量的绝对值计算，力和场强的方向可通过电荷的正负判断(1) 电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律可得FMN1.0108N.因为Q为正电q为负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.(2)解法一：M的场强EMN/C100 N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷受电场力的方向相同解法二：EMN/C100 N/C.方向沿OM连线

27、背离Q.(3)从M点拿走检验电荷q，M点场强的大小和方向均不变，它是由形成电场的电荷Q决定的，与检验电荷q是否存在无关(4)据公式E知M点场强大(5)如果把Q由正电荷换成负电荷，其电荷量不变，除q受库仑力和场强方向变为原来的反向外，其他情况不变答案(1)1.0108N，方向沿MO指向Q(2)100 N/C，方向沿MO背离Q(3)100 N/C，方向沿MO背离Q(4)M点(5)场强变为与原来相反的方向反馈平台2解析(1) 本题所研究的电场是点电荷Q1和Q2所形成的电场的合电场因此C点的场强是Q1在C处的场强E1C和Q2在C处的场强E2C的合场强，根据Fk可得E1Ck9.0109N/C0.05 N

28、/C.方向如图所示同理求得：E2Ck0.05 N/C.根据平行四边形定则做出E1C和E2C的合成图如图所示CE1CEC是等边三角形，故ECE1C0.05 N/C，方向与AB平行且指向右(2) 电子在C点所受的力大小为FqEc1.610190.05 N0.81020 N，因为电子带负电，所以方向与Ec方向相反例3解析负点电荷的电场线是自四周无限远处从不同方向指向负点电荷的直线故A错误；电场线越密的地方场强越大，由图知EAEB，又因FqE，得FAFB，故B正确；由a知，aF，而FE，EAEB，所以aAaB.故C错误；负电荷在B点受到的电场力的方向与B点电场强度的方向相反，故D错误故选项B正确答案B反馈平台3解析由于自由负电荷沿电场