2018-2019学年高中物理第2章电场与示波器2.1探究电场的力的性质学案沪科版选修3-

1、2.1探究电场的力的性质学习目标1. 知道电荷周围存在电场，知道场与实物是物 质存在的两种形式.2理解电场强度的概念和公式，能应用公式 进行有关的计算.(重点)3.知道电场强度的叠加原理，能应用这一原 理进行简单的计算.(难点)4.知道电场线的定义和特点，学会用电场线描述电场强度的大小和方向.(重点、难点)自主预习探新知知识梳理、电场和电场强度1 .电场(1)电荷周围存在电场，电荷之间的相互作用力是通过电场发生的.图 2-1-1(2) 场与实物是物质存在的两种不同形式.(3) 静止的电荷产生的电场称为静电场.2 .试探电荷与场源电荷(1)如图 2-1-2 所示，带电小球q是用来检验电场是否存在

2、及其强弱分布情况的，称为试探 电荷或检验电荷.图 2-1-2(2)被检验的电场是带电金属球Q所激发的，所以金属球Q所带电荷称为场源电荷或源电荷.3 .电场强度电场a电荷知识脉络(1)定义：电场中某点的电荷所受到的电场力F跟它的电荷量q的比值.F定义式：E= -.q(3) 方向：电场强度是矢量，规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电 力的方向相同.(4) 国际单位：牛/库(N/C)或伏/米(V/m).二、点电荷的电场、电场叠加原理1.真空中点电荷的场强Q(1) 大小：E=k.(2) 方向：Q为正电荷时，在电场中的某点P, E的方向由Q指向P；Q是负电荷时，由P指向Q2 .电场强度

3、的叠加原理许多点电荷在某点的合场强， 等于各点电荷的电场在该点场强的矢量和， 这叫作电场的叠加 原理.3 .匀强电场中金属导体的电荷分布(1)_ 静电平衡：物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫作静电平 _导体的内部场强：处在静电平衡下的导体，内部场强处处为零._(3) 在导体表面附近，电场线与表面的关系：互相垂直._(4) 电荷分布：处于静电平衡下的导体，电荷只分布在导体的外表面_三、电场线、匀强电场1 .电场线(1)定义：电场线是在电场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都表示该点的电场强度方向(如图 2-1-3).(2)几种常见电场的电场线E的方向图 2-1-3图 2-1-4负

4、点电荷等量正点电荷等量异种点电荷匀强电场2 .匀强电场(1)定义：场强的大小和方向都相同的电场.(2)匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线.基础自测1.思考判断(正确的打“V”，错误的打“X”.)(1) 电场看不见，摸不着，因此电场实际不存在.(X)(2) 根据E= -，由于q有正、负，故电场中某点的场强有两个方向.(X)q(3) 据公式E=匸可计算场强大小，但场强由场本身决定，与F、q大小无关.(V)qFkQ(4) 在E=中场强大小与q无关，同样在E=2中场强大小与Q也无关.(X)qrkQ(5) 公式E=孑对于任何静电场都成立.(X)(6) 场强的叠加满足平行四边形定则.(V)(7) 电场线

5、可以描述电场的强弱，也能描述电场的方向.(V)(8) 电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线.(V)(9) 只要电场线是平行的直线，该电场一定是匀强电场.(X)【提示】(1)X电场看不见、摸不着，但电场是真实存在的.(2)X电场中某点场强的方向是唯一的.(4)X电场强度的大小与试探电荷无关，但与场源电荷有关.Q(5)X公式E= 只适用于点电荷.(9)X匀强电场的电场线必须是等间距的平行的直线.2 .当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为E,若在同一点放入电荷量为q= 2q的负试探电荷时，测得该点的电场强度()【导学号：69682042】A.大小为 2

6、E,方向与E相同B.大小为 2E,方向与E相反C.大小为E,方向与E相同D.大小为E,方向与E相反C 该点的电场强度是由电场本身决定的，与是否有试探电荷、电荷量的大小及试探电荷的正负都没有关系.FkQ3 .电场强度的定义式为E=，点电荷的场强公式为E=r，下列说法中正确的是()qrA. E= -中的场强E是电荷q产生的qB.由E=尸知，电场中某点的场强大小与F成正比，与q成反比qkQC. E=p中的场强E是电荷Q产生的rD. E=q和E=暫都只对点电荷适用C E=F是电场强度的定义式，采用比值法定义，适用于任何电场，其中的q是试探电荷的qr电量，故 A B 错误；E=草2是点电荷电场强度的计算

7、式，Q是产生电场的场源电荷，故 C 正确，D错误.4 .下列各图中，正确描绘两个等量正点电荷电场的电场线分布的是()【导学号：69682043】D 电场线不相交，A、B 错误；电场线从正电荷出发，到负电荷终止,选 D.合作探究攻重难考削电场强度的理解1.电场强度的物理意义：反映电场的强弱和方向.2.电场强度的两个性质(1) 唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关.电场中不同的C 错误，D 正确.故地方，电场强度一般是不同的.(2)矢量性：电场强度描述了电场的方向，是矢量，其方向与在该点

8、的正电荷所受电场力的 方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反.卜例的电场强度为E,则（）A.若在A点换上一q,A点的电场强度将发生变化B.若在A点换上电量为 2q的电荷，A点的电场强度将变为 2EC.A点电场强度的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关D.若A点移去电荷q,A点的电场强度变为零思路点拨：电场中某点电场强度的大小与检验电荷的电荷量无关.电场强度的方向与检验电荷的正、负无关.C 电场强度E=F是通过比值定义法得出的， 其大小及方向与试探电荷无关，故放入任何电q荷、不放电荷时，A点的电场强度的方向和大小均不变，故A B D 均错误，C 正确.故选 C.针对训练1.由电场强度的

9、定义式E=F可知，在电场中的同一点（）qA.电场强度E跟F成正比，跟q成反比B.电场中某点的场强为零，则在该点的电荷受到的电场力可以不为零C.无论试探电荷所带的电量如何变化，F始终不变qD.个不带电的小球在P点受到的电场力为零，则P点的场强一定为零C 电场强度是由电场本身决定的，即由场源和电场中的位置决定，与试探电荷的电量大小和带电性无关，与试探电荷所受的电场力的大小和方向无关，不能说E跟F成正比，跟q成反比，A 错误.在电场中同一点，场强不变，可知无论检验电荷的电量如何变化，-始终不变，C 正确.由qE=匸得电场力F=qE,电场中某点的场强为零，则在该点的电荷受到的电场力一定为零，B 错误.

10、不q带电的小球即使在电场中，受到的电场力也为零，D 错误.2 .电场中有一点P,下列说法正确的是（）【导学号：69682044】A. 若放在P点的电荷量减半，则P点的场强减半A为已知电场中的一个固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F,A点B. 若P点没有检验电荷，则P点场强为零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 点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向C 电场强度取决于电场本身， 与有无试探电荷无关， 所以在P点电荷量减半或无检验电荷，P点的场强不变，故 A、B 均错误.据F=Eq知，P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的电场力越大，故 C 正确.据场强方向的

11、规定，正电荷所受电场力的方向与场强方向相同，所以P点的场强方向为正电荷在该点的受力方向，与负电荷受力方向相反，故考虚红点电荷的电场强度及叠加原理1.E=匚与E=kQ的比较q r、公式比较内容E=-qE=k r本质区别定义式决定式适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q或q的意义q表示引入电场的检验（试探）电荷的电荷量Q表示产生电场的点电荷（场 源电荷）的电荷量关系理解E用F与q的比值来表示，但E的大 小与F、q的大小无关E不仅用Qr来表示，且ExQ12r2 .电场强度的叠加（1）有几个场源点电荷，就产生几个电场，各场源点电荷在某处产生的电场强度可用E=kQ来求得.（2）电场强度是矢量，故当某处同时

12、存在几个电场时，该处的总电场强度可以用平行四边形 定则来求解.的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图2-1-5 所示要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q则该点电荷（）D 错误.故选 C.卜（多选）AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为Q将电荷量分别为+q和一qA.应放在A点，Q=2qB.应放在B点，Q=- 2qC. 应放在C点，Q=-qD. 应放在D点，Q= q思路点拨： 电场强度是矢量，根据矢量合成的法则可以求出+q和一q在0点产生的合场图 2-1-5要使0点场强为零，圆周上放置的点电荷Q产生的电场强度必须和原来的电场强度大小相等、方向相反

13、.CD 先将+q、一q在0点产生的电场强度合成，因为+q、一q与/0点构成等边三角形，可求出合电场强度Eo方向水平向右，大小Eo=Ei冷、鬲=巨如图所示，欲使圆心0处的电场强度为零，所放置的点电荷Q在、；./ 0点产生的电场强度方向必须水平向左，且大小也为Eo.若在A点和B点放置点电荷Q,贝陀在0点产生的电场强度只能沿竖直方向，达不到 目的若在C点放置点电荷Q则必为负电荷且Q=-q,选项 C 对若在D点放置点电荷Q则 必为正电荷且Q= q,选项 D 对.规律方法求解电场强度常用的三种方法(1) 等效法：均匀带电球等一些带电体有时可等效为点电荷，因此可以应用点电荷电场强度 公式.(2) 对称法：

14、点电荷、均匀带电板等带电体周围的电场强度上下、左右可能出现对称性，利 用对称性可确定某点场强的大小.(3)叠加法：电场强度是矢量，求解多个电荷产生的电场的电场强度，可以根据电荷的分布 情况，采用不同的合成方法求解.针对训练3.(多选)真空中距点电荷(电量为Q为r的A点处，放一个带电量为q(q? Q 的点电荷，q受到的电场力大小为F,则A点的场强为()A.C.BD 由电场强度的定义可知A点场强为E=F，又由库仑定律知F=kQq代入后得E=启,qrrB D 对，A C 错.4.如图 2-1-6，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、

15、b和c、c和d间的距离均为R在a点处有一电荷量为q(q0)固定点电荷，已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)()【导学号：69682045】强.B.D.图 2-1-69Qq9RtB a处的点电荷q在b产生的场强大小为：吕=kR2，已知b点处的场强为零，根据电场的叠加原理得知圆盘在b点处产生的场强：Eb=碍，方向水平向左根据对称性可知圆盘在d产qq在d处产生的场强大小为Ed=k-jR2，方向向右,墮處吐电场线的理解和应用1 .电场(1)比较电场强度大小：电场强度大处电场线密，电场强度小处电场线疏，故根据电场线的 疏密可以比较电场强度的大小.(2)确定电场强度方向：电场线上每

16、点的切线方向就是该点电场强度的方向.2 .几种常见的电场线孤立点电荷周围的电场等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场匀强电场图 2-1-73.两点注意(1)电场线是假想线，实际中不存在，是一种物理模型.(2)电场线不是带电粒子的运动轨迹.带电粒子在电场力作用下的运动轨迹可能与电场线重合，也可能不重合.例(多选)如图 2-1-8 所示是一簇未标明方向、生的场强日=E b=kR,方向水平向右，则根据电场的叠加原理得知d点处场强的大小E=曰 +Ek_9，故选 B.点电荷与带电平板C -翠由单一点电荷产生的电场线,虚线是带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受

17、电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子（）图 2-1-8A.电性与场源电荷的电性相同B.在a、b两点所受电场力大小FaFbC.在a、b两点的速度大小VaVbD.在a、b两点的动能氐Ekb,VaVb,同理可分析带电粒子由b点运动到a点时也有EkaEkb,VaVb,故选项 C 正确，D错误.规律方法应用电场线的解题技巧（1）电场线的疏密可以判断场强的大小，进一步可判断电场力、加速度等的大小.（2）电场力的方向指向带电粒子轨迹的凹侧，所受电场力的方向与速度方向夹角为锐角，速 度增大；夹角为钝角，速度减小.针对训练5.（多选）如图 2-1-9 所示是某电场区域的电场线分布，A B C是电场中的三个点，

18、下列说法正确的是（）【导学号：69682046】图 2-1-9A. A点的电场强度最大B. B点的电场强度最大C.把一个正的点电荷依次放在这三点时， 其中放在B 点时它受到的静电力最大D.把一个带负电的点电荷放在A点时，它所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致BC 电场线的疏密程度可表示电场强度的大小，所以B点的电场强度最大，A点的最小，A错误，B 正确；B点的电场强度最大，所以同一个点电荷在B点受到的电场力最大，C 正确；放在A点的正电荷的受力方向与电场线方向相同，负电荷受到的电场力方向与电场线方向相反，D 错误.6.如图 2-1-10 为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线， 已

19、知该电场线关于虚线 对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上关于O点对称的两点，则下列说 法正确的是（）图 2-1-10A. A B可能是带等量异号的正、负电荷B. A B可能是带不等量的正电荷C. a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向一定相反D 由电场线向外且对称可知，A、B点电荷带等量正电荷， A B 选项错误；根据电场的叠加，a点处的电场强度向上，b点处的电场强度向下，且由于对称性可知，两点电场强度大小相等，因此将同一试探电荷放在a、b两点处所受电场力大小相等，C 错误，D 正确.当堂达标固双基1.关于电场强度的概念，下列说法正确的是（）【导学号：69682047】A.由E=知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比B.正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关C.电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关D.电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零（即静电力）指向轨迹的凹侧，点电荷运动的速度方向沿轨迹的切线方向，由于质点的速率是递减的，所以点电荷所受静电力方向与速度方向夹角大于带负电，所受静电力方向与电场强度方向相反，故正确答案为D