魯科版選修31 電場及其描述 第1課時 學案.doc

第3節(jié)電場及其描述學 習 目 標知 識 脈 絡(luò)(教師用書獨具)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)自 主 預 習探 新 知知識梳理一、電場及電場力1電場傳遞電荷相互作用的物質(zhì)，電場是一種客觀存在，是物質(zhì)存在的一種形式2電場力電場對于處在其中的電荷的作用力二、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，檢驗電場是否存在或強弱分布的電荷稱為試探電荷或檢驗電荷2電場強度(1)定義：在物理學中，把放入電場中某點的電荷所受電場力與它的電荷量的比值叫作電場強度，簡稱場強，用字母e表示(2)公式：e.(3)方向：與正電荷在該點所受電場力的方向相同(4)單位：牛/庫，符號：n/c.(5)物理意義：描述電場的力的性質(zhì)的物理量，反映了電場的強弱三、點電荷的電場與勻強電場1真空中點電荷的電場強度(1)大小(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為負電荷，場強方向沿q和該點的連線指向q.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四、電場線1電場線是用來形象直觀地描述電場的曲線，曲線上任一點的切線表示該點的電場強度的方向2幾種常見電場的電場線(1)熟記五種特殊電場的電場線分布，如圖131所示圖131(2)電場線的特點電場線是為了形象描述電場而假想的線，實際并不存在任意兩條電場線不相交電場線的疏密程度表示電場的強弱；電場線上某點的切線方向表示該點電場的方向電場線總是起自正電荷(或無窮遠處)，止于無窮遠處(或負電荷)即電場線不閉合，在無電荷處不中斷電場線不表示電荷在電場中運動的軌跡基礎(chǔ)自測1思考判斷(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()提示電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)(2)電場看不見、摸不著，因此電場不是物質(zhì)()提示電場是一種特殊物質(zhì)(3)電場對放入其中的任何電荷都有力的作用()(4)公式e是電場強度的比值定義式，適用于一切電場()(5)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.()(6)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()(7)e適用于計算一切電場中的電場強度()提示e適用于真空中點電荷(8)電場線的疏密表示場強的大小，沒畫電場線的地方，場強為零()提示電荷存在于電荷周圍的空間，沒畫電場線的地方也有電場2(多選)以下關(guān)于電場和電場線的說法中正確的是()a電場線就是電荷在電場中的運動軌跡b在電場中，凡是有電場線通過的點，場強不為零，不畫電場線的區(qū)域內(nèi)的點場強為零c同一試探電荷在電場線密集的地方所受靜電力大d電場線是人們假想的，用以形象表示電場的強弱和方向，客觀上并不存在cd電場線是為了描述電場的強弱及方向的方便而引進的假想線，它一般不與電荷的運動軌跡重合，a錯誤，d正確在同一電場中，電場強度較大的地方電場線較密，電荷受到的電場力也較大，c正確3關(guān)于電場，下列說法中正確的是()【導學號：46242021】ae，若q減半，則該處電場強度為原來的2倍bek中，e與q成正比，而與r2成反比c在以一個點電荷為球心，r為半徑的球面上，各處的場強相同d電場中某點場強的方向就是該點所放電荷受到的靜電力的方向be中的q為試探電荷的電荷量，而電場中某處的電場強度是由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)，選項a錯誤；電場中某點場強的方向就是該點所放正電荷受到的靜電力的方向，在以一個點電荷為球心，r為半徑的球面上，各處的場強大小相等，但方向不相同，選項c、d均錯，故選項b正確4如圖所示，各電場中a、b兩點電場強度相同的是()ca圖中，a、b兩點場強大小相等，方向不同，b圖中，a、b兩點場強的方向相同，但大小不等，c圖中是勻強電場，則a、b兩點場強大小、方向都相同；d圖中a、b兩點場強大小、方向均不相同故選項c正確合 作 探 究攻 重 難電場和電場強度的理解1.關(guān)于電場的幾點說明(1)特殊物質(zhì)性：電場是一種看不見、摸不著但客觀真實存在的特殊物質(zhì)(2)客觀存在性：電荷周圍一定存在電場，靜止的電荷周圍存在靜電場(3)橋梁紐帶作用：電場是電荷間相互作用的橋梁，不直接接觸就可以發(fā)生相互作用2關(guān)于電場強度的幾點說明(1)唯一性：電場中某點的電場強度e是唯一的，由電場本身決定，與是否放入試探電荷以及放入試探電荷的正負、電荷量的大小無關(guān)(2)矢量性：e為矢量，其方向與放在該點的正電荷所受的電場力方向相同，與負電荷所受的電場力方向相反真空中o點放一個點電荷q1.0109 c，直線mn通過o點，om的距離r30 cm，m點放一個點電荷q1.01010 c，如圖132所示求：圖132(1)q在m點受到的作用力；(2)m點的場強；(3)拿走q后m點的場強思路點撥：根據(jù)公式f求電場力根據(jù)公式ef/q計算電場強度解析(1)電場是一種物質(zhì)，電荷q在電場中m點所受的作用力是電荷q通過它的電場對q的作用力，根據(jù)庫侖定律，得fm n1.0108 n因為q為正電，q為負電，庫侖力是吸引力，所以力的方向沿mo指向q.(2)m點的場強em n/c100 n/c，其方向沿om連線背離q，因為它的方向跟正電荷所受電場力的方向相同(3)場強是反映電場的力的性質(zhì)的物理量，它是由形成電場的電荷q及場中位置決定的，與試探電荷q是否存在無關(guān)故拿走q后，m點的場強仍為100 n/c，方向沿om連線背離q.答案(1)1.0108 n，方向沿mo指向q(2)100 n/c，方向沿om連線背離q(3)100 n/c，方向沿om連線背離q針對訓練1在電場中某點放一試探電荷，其電荷量為q，試探電荷受到的電場力為f，則該點的電場強度為e，那么下列說法正確的是() 【導學號：46242022】a若移去試探電荷q，則該點的電場強度變?yōu)榱鉨若在該點放一個電荷量為2q的試探電荷，則該點的電場強度變?yōu)閏若在該點放一個電荷量為2q的試探電荷，則該點的電場強度大小仍為e，但電場強度的方向與原來的方向相反d若在該點放一個電荷量為的試探電荷，則該點的電場強度大小仍為e，電場強度的方向還與原來的方向相同d電場強度是由電場本身決定的，與試探電荷的電荷量、電性無關(guān)，與是否放入試探電荷、放入什么樣的試探電荷無關(guān)，所以選項d正確公式e與e的比較公式ee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一切電場真空中點電荷的電場q或q的意義q表示放入電場的檢驗(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的大小無關(guān)e不僅能用q、r來表示，且eq，e下列關(guān)于電場強度的說法中正確的是()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處的場強大小；而k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c電場強度的定義式e適用于任何電場，故a錯；電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錯對e和e的兩點說明(1)公式e中的q是試探電荷的電荷量，所以e不是場強的決定式；(2)公式ek中的q是場源電荷的電荷量，所以ek僅適用于點電荷的電場求解，是點電荷場強的決定式針對訓練2(多選)電場強度e的定義式為e，庫侖定律的表達式為fk，下列說法正確的是()ae也適用于點電荷產(chǎn)生的電場be中的f是放入電場中的電荷所受的電場力，q是放入電場中的電荷的電荷量ce中的f是放入電場中的電荷所受的電場力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量dfk中，q1與q2是相互作用的兩個點電荷abd定義式e適用于所有情況，式中的q是試探電荷的電荷量，則a、b正確，c錯誤；fk中，q1與q2是相互作用的兩個點電荷，則d正確電場線的理解及應(yīng)用1.電場線的特點：(1)起始于無限遠或正電荷，終止于負電荷或無限遠(2)任意兩條電場線不相交(3)在同一幅圖中，電場線的疏密表示場強的大小(4)電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向2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(多選)用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點電場的強弱如圖133甲是等量異種點電荷形成電場的電場線，圖133乙是場中的一些點：o是電荷連線的中點，e、f是連線中垂線上相對o對稱的兩點，b、c和a、d也相對o點對稱，則()圖133ab、c兩點場強大小和方向都相同ba、d兩點場強大小相等，方向相反ce、o、f三點比較，o點場強最大db、o、c三點比較，o點場強最大ac由對稱性可知，b、c兩點場強大小和方向均相同，a正確；a、d兩點場強大小相同，方向也相同，b錯誤；在兩點電荷連線的中垂線上，o點場強最大，在兩點電荷連線上，o點場強最小，c正確，d錯誤針對訓練3兩點電荷形成電場的電場線分布如圖134所示，a、b是電場線上的兩點，下列判斷正確的是()【導學號：46242023】圖134aa、b兩點的電場強度大小不等，方向相同ba、b兩點的電場強度大小相等，方向不同c左邊電荷帶負電，右邊電荷帶正電d兩電荷所帶電荷量相等c電場線從正電荷出發(fā)，到負電荷終止，電場線的疏密程度表示電場的強弱，電場線的切線方向表示電場的方向，a、b兩點的電場強度大小不相等，方向也不相同，a、b錯誤，c正確；電場線分布不對稱，兩電荷所帶電荷量不相等，d錯誤當 堂 達 標固 雙 基1(多選)下列關(guān)于電場的說法中正確的是()a電場不是客觀存在的物質(zhì)，是為了研究靜電力而假想的b兩電荷之間的相互作用是超距作用c電場是客觀存在的物質(zhì)，但不是由分子、原子等實物粒子組成的d電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用cd電場是客觀存在的物質(zhì)，a錯誤，c正確；電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用，正是這一作用使電場成為傳遞電場力的媒介，b錯誤，d正確2以下關(guān)于電場線的說法中，正確的是()a電場線上每一點的切線方向都跟電荷在該點的受力方向相同b沿電場線的方向，電場強度越來越小c電場線越密的地方，同一檢驗電荷所受的電場力越大d順著電場線移動電荷，電荷所受電場力的大小一定不變c電場線上每一點的切線方向都跟正電荷在該點的受力方向相同，跟負電荷的受力方向相反，選項a錯誤；只說沿電場線的方向，電場強度的大小無法確定，如沿電場線的方向，正電荷形成的電場的電場強度越來越小，負電荷形成的電場的電場強度越來越大，選項b錯誤；電場線越密的地方場強越大，由公式fqe可知選項c正確；順著電場線移動電荷，只要電場強度e的大小發(fā)生變化，則fqe就變化，選項d錯誤3由電場強度的定義式ef/q可知，在電場中的同一點() 【導學號：46242024】a電場強度e跟f成正比，跟q成反比b無論試探電荷所帶的電荷量如何變化，f/q始終不變c不同電荷在電場中某點所受的電場力大小不同，該點的電場強度在不斷改變d一個不帶電的小球在p點受到的電場力為零，則p點的場強一定為零b電場強度等于試探電荷所受電場力與電荷量的比值，但并不是說電場強度e跟f成正比、跟q成反比，電場強度e由電場本身決定，與f、q無關(guān)，故選項a錯誤；在電場中的同一點，電場強度e是一定的，無論試探電荷所帶的電荷量如何變化，f/q始終不變，故b正確，c錯誤；由于電場對不帶電的小球沒有電場力作用，不帶電的小球在p點受到的電場力為零，p點的場強可能為零，也可能不為零，故選項d錯誤4如圖135所示是某靜電場的一部分電場線分布情況，下列說法正確的是()圖135a這個電場可能是負點電荷的電場b點電荷q在a點處受到的電場力比在b點處受到的電場力大c負電荷在b點處受到的電場力的方向沿電場線的切線方向d點電荷q在a點處的瞬時加速度比在b點處的瞬時加速度小(不計重力)b負點電荷的電場線是從四周無窮遠處沿不同方向指向負點電荷的，故選項a錯誤；電場線越密的地方場強越大，由題圖知eaeb，又因fqe，得fafb，故選項b正確；由a知，af，而fe，eaeb，所以aaab，故選項d錯誤；負電荷在b點受到的電場力的方向與b點電場強度的方向相反，故選項c錯誤5場源電荷q2104 c，是正點電荷；檢驗電荷q2105 c，是負點電荷，它們相距r2 m，且都在真