高中物理人教版1第一章靜電場第3節(jié)電場強度 全國一等獎

第一章靜電場第3節(jié)電場強度【學習目標】1．認識電場；會用電場強度和電場線描述電場，知道幾種常見電場線的分布情況2．電場強度及靜電力大小的計算，電場強度的疊加的有關計算【重點、難點】電場強度概念的理解及矢量性預習案【自主學習】1．電場：電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的一種特殊________．它的特征之一是對放入其中的________有力的作用．甲電荷對乙電荷的作用力，就是甲電荷的________對乙電荷的作用力．2．靜電場是指________的電荷產(chǎn)生的電場．3．試探電荷是用來檢驗電場__________及其________分布情況的電荷，是研究電場的工具．激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場的電荷是電場的________．4．放入電場中某點的試探電荷所受的________跟它的________的比值，叫做該點的電場強度．簡稱場強．其定義式為E＝________，單位是________，符號是________．電場強度是______量，有大小也有方向，其方向與________在該點所受電場力的方向相同．5．真空中點電荷的場強：E＝為正電荷時，在電場中的P點場強E的方向________；Q為負電荷時，E的方向__________．6．勻強電場：電場中各點場強的____________都相同的電場．7．電場強度的疊加：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__________________在該點產(chǎn)生的電場強度的__________．8．電場線是畫在電場中的一條條________________，曲線上每點的________表示該點的電場強度方向．電場線的特點有：(1)起始于無限遠或______，終止于______或______．(2)任意兩條電場線________．(3)電場線的疏密表示場強的______．【學始于疑】探究案【合作探究一】電場[問題情境]天體之間沒有直接接觸，就有引力作用如圖1所示，這種作用是通過引力場傳遞的，電荷與電荷之間的相互作用是通過電場來實現(xiàn)的圖11．你知道哪里有電場嗎？2.電場具有怎樣的特征呢？答案1.電荷的周圍都存在電場.2.電場的基本特征是對放入其中的電荷有電場力的作用．歸納總結]電場是存在于電荷周圍的一種特殊物質，并非由分子、原子組成，但客觀存在．電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的．【合作探究二】、電場強度[問題情境]1．檢驗電荷的作用是什么？2．同一檢驗電荷，放在電場中的不同位置受力不同，表明不同位置電場的強弱不同．如何準確描述這種性質？歸納總結]電場強度是描述電場的強弱和方向的物理量，是______量，其大小由E＝eq\f(F,q)來計算，其方向與______電荷的受力方向相同答案矢正[問題延伸]根據(jù)公式E＝eq\f(F,q)可以得出E與F成正比或E與q成反比的結論嗎？例1如圖2所示，在一帶負電的導體A附近有一點B，如在B處放置一個q1＝－×10－8C的電荷，測出其受到的靜電力F1大小為×10－6N，方向如圖，則B處場強是多大？如果換用一個q2＝×10－7C的電荷放在B點，其受力多大？此時B處場強多大？圖2【合作探究三】點電荷的電場與電場強度的疊加[問題情境]1．在點電荷形成的電場中，某點的場強大小由哪些因素決定？2．公式E＝eq\f(F,q)與E＝eq\f(kQ,r2)有何區(qū)別？3．什么是電場強度的疊加？它遵循什么原則？歸納總結]1．公式E＝eq\f(F,q)與E＝eq\f(kQ,r2)的對比理解項目意義適用條件Q或q的意義公式中各量的關系E＝eq\f(F,q)電場強度的定義式任何電場q是試探電荷E用F與q的比值來表示，但E大小與F、q大小無關E＝keq\f(Q,r2)點電荷的場強公式點電荷在真空中Q是場源電荷E不僅由Q、r決定且E∝Q，E∝eq\f(1,r2)2.電場強度是矢量，疊加時遵循平行四邊形定則．例2在真空中O點放一個電荷Q＝＋×10－9C，直線MN通過O點，OM的距離r＝30cm，M點放一個點電荷q＝－×10－10C，如圖3所示，求：圖(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；(4)若MN＝30cm，則N點的場強多大？【合作探究四】、電場線[問題情境]1．電場線是如何表示電場方向的？2．電場線能不能相交？3．電場線是如何表示電場強弱的？歸納總結1．電場線是為了描述電場而引入的一種假想曲線，曲線的______方向表示場強方向，曲線的________表示場強的相對大?。?．電場線從______電荷或無窮遠出發(fā)，終止于無窮遠或________電荷，電場線不相交．3．幾種常見電場的電場線畫法【合作探究五】勻強電場[問題情境]1．勻強電場有什么顯著特點？電場線有什么特點？2.勻強電場通常存在于什么地方？2．勻強電場通常存在于帶有等量異號電荷的一對平行金屬板間．歸納總結1．勻強電場是電場強度的大小______，方向________的電場．2．勻強電場的電場線是________相等的________線．【課堂小結/本節(jié)知識網(wǎng)絡】【思考】你學過的物理量還有哪些是用比值定義的？【當堂檢測】1．電場強度的定義式為E＝F/q()A．該定義式只適用于點電荷產(chǎn)生的電場B．F是檢驗電荷所受到的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量C．場強的方向與F的方向相同D．由該定義式可知，場中某點電荷所受的電場力大小與該點場強的大小成正比2．A為已知電場中的一固定點，在A點放一電荷量為q的電荷，所受電場力為F，A點的場強為E，則()A．若在A點換上－q，A點場強方向發(fā)生變化B．若在A點換上電荷量為2q的電荷，A點的場強將變?yōu)?EC．若在A點移去電荷q，A點的場強變?yōu)榱鉊．A點場強的大小、方向與q的大小、正負、有無均無關3．關于電場線的說法，正確的是()A．電場線的方向，就是電荷受力的方向B．正電荷只在電場力作用下一定沿電場線運動C．電場線越密的地方，同一電荷所受電場力越大D．靜電場的電場線不可能是閉合的4.如圖6所示，帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線，在這條線上有A、B兩點，用EA、EB表示A、B兩處的場強，則()圖6A．A、B兩處的場強方向相同B．因為A、B在一條電場線上，且電場線是直線，所以EA＝EBC．電場線從A指向B，所以EA＞EBD．不知A、B附近電場線的分布情況，EA、EB的大小不能確定【課后鞏固】1.如圖9所示，在電場強度為E、方向水平向右的勻強電場中，A、B為一豎直線上的兩點，相距為L，外力F將質量為m、帶電荷量為q的粒子從A點勻速移到B點，重力不能忽略，則下列說法中正確的是()圖9A．外力的方向水平B．外力的方向豎直向上C．外力的大小等于qE＋mgD．外力的大小等于eq\r(qE2＋mg2)2.如圖10所示，帶正電的金屬圓環(huán)豎直放置，其中心處有一電子，若電子某一時刻以初速度v0從圓環(huán)中心處水平向右運動，則此后電子將()圖10A．做勻速直線運動B．做勻減速直線運動C．以圓心為平衡位置振動D．以上說法均不對3.如圖11所示，把一帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使球a能靜止在斜面上，需在M、N間放一帶電小球b，則b應()圖11A．帶負電，放在A點B．帶正電，放在B點C．帶負電，放在C點D．帶正電，放在C點4.如圖12所示，一質量為m、帶電荷量為q的物體處于場強按E＝E0－kt(E0、k均為大于零的常數(shù)，取水平向左為正方向)變化的電場中，物體與豎直墻壁間動摩擦因數(shù)為μ，當t＝0時刻物體處于靜止狀態(tài)．若物體所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且電場空間和墻面均足夠大，下列說法正確的是()圖12A．物體開始運動后加速度先增大，后保持不變B．物體開始運動后加速度不斷增大C．經(jīng)過時間t＝eq\f(E0,k)，物體在豎直墻壁上的速度達最大值D．經(jīng)過時間t＝eq\f(μqE0－mg,μkq)，物體運動速度達最大值5.如圖13所示，A、B是某點電荷電場中的一條電場線．在電場線上P處自由釋放一個負檢驗電荷時，它沿直線向B點運動．對此現(xiàn)象，下列判斷正確的是(不計電荷重力)()圖13A．電荷向B做勻速運動B．電荷向B做加速度越來越小的運動C．電荷向B做加速度越來越大的運動D．電荷向B做加速運動，加速度的變化情況不能確定【答案】自主學習：答案1.物質電荷電場2.靜止3.是否存在強弱場源電荷4.靜電力電荷量eq\f(F,q)牛頓每庫侖N/C矢正電荷\f(Q,r2)由Q指向P由P指向Q6.大小和方向7.各個點電荷單獨矢量和8.有方向的曲線切線方向(1)正電荷負電荷無窮遠(2)不相交(3)大小當堂檢測:1．D解析定義式E＝eq\f(F,q)對任何電場都適用，所以A錯；公式中F指檢驗電荷在這一點所受的電場力大小，q是指檢驗電荷的電荷量，所以B錯；場強方向與正電荷在該點所受F的方向相同，與負電荷所受F的方向相反，所以C錯；由定義式可得，F(xiàn)與E成正比，所以D對．2．D解析場強E是由電場本身的性質決定，與檢驗電荷所受電場力F和檢驗電荷帶電荷量q均無關，與這一點有無電荷也無關，所以A、B、C均錯，D正確．3．CD解析正電荷的受力方向沿著電場線的切線方向，負電荷的受力方向沿著電場線切線的反方向，并且電場線不一定和電荷運動軌跡重合，所以A、B錯；電場線的疏密程度表示場強大小，同一電荷所受電場力與場強成正比，所以C對；靜電場的電場線從正電荷或無窮遠出發(fā)，到無窮遠或負電荷結束，且不閉合，所以D對．4.AD解析電場線的切線方向指場強方向，所以A對；電場線的疏密程度表示場強大小，只有一條電場線的情況下不能判斷場強大小，所以B、C錯誤，D正確.課后鞏固：1.D解析由受力平衡知F＝eq\r(qE2＋mg2)，方向應與重力和電場力的合力方向相反.解析電子某一時刻以初速度v0從圓環(huán)中心處水平向右運動，由于受到正電荷的作用力，所以減速運動到速度為零，然后在電場力作用下反向加速，到圓心處由對稱性可知速度仍為v0，然后減速，再反向加速，以圓心為平衡位置振動．解析對球a進行受力分析知，小球受重力、彈力和庫侖力，由三力平衡知，庫侖力必偏向虛線右邊．解析物體開始運動后，電場力不斷減小，則彈力、摩擦力不斷減小，所以加速度不斷增大，選