高中物理人教版1第一章静电场第3节电场强度 全国一等奖

第一章静电场第3节电场强度【学习目标】1．认识电场；会用电场强度和电场线描述电场，知道几种常见电场线的分布情况2．电场强度及静电力大小的计算，电场强度的叠加的有关计算【重点、难点】电场强度概念的理解及矢量性预习案【自主学习】1．电场：电荷的周围存在着由它产生的一种特殊________．它的特征之一是对放入其中的________有力的作用．甲电荷对乙电荷的作用力，就是甲电荷的________对乙电荷的作用力．2．静电场是指________的电荷产生的电场．3．试探电荷是用来检验电场__________及其________分布情况的电荷，是研究电场的工具．激发或产生我们正在研究的电场的电荷是电场的________．4．放入电场中某点的试探电荷所受的________跟它的________的比值，叫做该点的电场强度．简称场强．其定义式为E＝________，单位是________，符号是________．电场强度是______量，有大小也有方向，其方向与________在该点所受电场力的方向相同．5．真空中点电荷的场强：E＝为正电荷时，在电场中的P点场强E的方向________；Q为负电荷时，E的方向__________．6．匀强电场：电场中各点场强的____________都相同的电场．7．电场强度的叠加：如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为__________________在该点产生的电场强度的__________．8．电场线是画在电场中的一条条________________，曲线上每点的________表示该点的电场强度方向．电场线的特点有：(1)起始于无限远或______，终止于______或______．(2)任意两条电场线________．(3)电场线的疏密表示场强的______．【学始于疑】探究案【合作探究一】电场[问题情境]天体之间没有直接接触，就有引力作用如图1所示，这种作用是通过引力场传递的，电荷与电荷之间的相互作用是通过电场来实现的图11．你知道哪里有电场吗？2.电场具有怎样的特征呢？答案1.电荷的周围都存在电场.2.电场的基本特征是对放入其中的电荷有电场力的作用．归纳总结]电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在．电荷间的相互作用是通过电场发生的．【合作探究二】、电场强度[问题情境]1．检验电荷的作用是什么？2．同一检验电荷，放在电场中的不同位置受力不同，表明不同位置电场的强弱不同．如何准确描述这种性质？归纳总结]电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量，是______量，其大小由E＝eq\f(F,q)来计算，其方向与______电荷的受力方向相同答案矢正[问题延伸]根据公式E＝eq\f(F,q)可以得出E与F成正比或E与q成反比的结论吗？例1如图2所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－×10－8C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为×10－6N，方向如图，则B处场强是多大？如果换用一个q2＝×10－7C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？图2【合作探究三】点电荷的电场与电场强度的叠加[问题情境]1．在点电荷形成的电场中，某点的场强大小由哪些因素决定？2．公式E＝eq\f(F,q)与E＝eq\f(kQ,r2)有何区别？3．什么是电场强度的叠加？它遵循什么原则？归纳总结]1．公式E＝eq\f(F,q)与E＝eq\f(kQ,r2)的对比理解项目意义适用条件Q或q的意义公式中各量的关系E＝eq\f(F,q)电场强度的定义式任何电场q是试探电荷E用F与q的比值来表示，但E大小与F、q大小无关E＝keq\f(Q,r2)点电荷的场强公式点电荷在真空中Q是场源电荷E不仅由Q、r决定且E∝Q，E∝eq\f(1,r2)2.电场强度是矢量，叠加时遵循平行四边形定则．例2在真空中O点放一个电荷Q＝＋×10－9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝－×10－10C，如图3所示，求：图(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)若MN＝30cm，则N点的场强多大？【合作探究四】、电场线[问题情境]1．电场线是如何表示电场方向的？2．电场线能不能相交？3．电场线是如何表示电场强弱的？归纳总结1．电场线是为了描述电场而引入的一种假想曲线，曲线的______方向表示场强方向，曲线的________表示场强的相对大小．2．电场线从______电荷或无穷远出发，终止于无穷远或________电荷，电场线不相交．3．几种常见电场的电场线画法【合作探究五】匀强电场[问题情境]1．匀强电场有什么显著特点？电场线有什么特点？2.匀强电场通常存在于什么地方？2．匀强电场通常存在于带有等量异号电荷的一对平行金属板间．归纳总结1．匀强电场是电场强度的大小______，方向________的电场．2．匀强电场的电场线是________相等的________线．【课堂小结/本节知识网络】【思考】你学过的物理量还有哪些是用比值定义的？【当堂检测】1．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是产生电场的电荷的电荷量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2．A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为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点换上电荷量为2q的电荷，A点的场强将变为2EC．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3．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4.如图6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()图6A．A、B两处的场强方向相同B．因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA＝EBC．电场线从A指向B，所以EA＞EBD．不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定【课后巩固】1.如图9所示，在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中，A、B为一竖直线上的两点，相距为L，外力F将质量为m、带电荷量为q的粒子从A点匀速移到B点，重力不能忽略，则下列说法中正确的是()图9A．外力的方向水平B．外力的方向竖直向上C．外力的大小等于qE＋mgD．外力的大小等于eq\r(qE2＋mg2)2.如图10所示，带正电的金属圆环竖直放置，其中心处有一电子，若电子某一时刻以初速度v0从圆环中心处水平向右运动，则此后电子将()图10A．做匀速直线运动B．做匀减速直线运动C．以圆心为平衡位置振动D．以上说法均不对3.如图11所示，把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上，欲使球a能静止在斜面上，需在M、N间放一带电小球b，则b应()图11A．带负电，放在A点B．带正电，放在B点C．带负电，放在C点D．带正电，放在C点4.如图12所示，一质量为m、带电荷量为q的物体处于场强按E＝E0－kt(E0、k均为大于零的常数，取水平向左为正方向)变化的电场中，物体与竖直墙壁间动摩擦因数为μ，当t＝0时刻物体处于静止状态．若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且电场空间和墙面均足够大，下列说法正确的是()图12A．物体开始运动后加速度先增大，后保持不变B．物体开始运动后加速度不断增大C．经过时间t＝eq\f(E0,k)，物体在竖直墙壁上的速度达最大值D．经过时间t＝eq\f(μqE0－mg,μkq)，物体运动速度达最大值5.如图13所示，A、B是某点电荷电场中的一条电场线．在电场线上P处自由释放一个负检验电荷时，它沿直线向B点运动．对此现象，下列判断正确的是(不计电荷重力)()图13A．电荷向B做匀速运动B．电荷向B做加速度越来越小的运动C．电荷向B做加速度越来越大的运动D．电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定【答案】自主学习：答案1.物质电荷电场2.静止3.是否存在强弱场源电荷4.静电力电荷量eq\f(F,q)牛顿每库仑N/C矢正电荷\f(Q,r2)由Q指向P由P指向Q6.大小和方向7.各个点电荷单独矢量和8.有方向的曲线切线方向(1)正电荷负电荷无穷远(2)不相交(3)大小当堂检测:1．D解析定义式E＝eq\f(F,q)对任何电场都适用，所以A错；公式中F指检验电荷在这一点所受的电场力大小，q是指检验电荷的电荷量，所以B错；场强方向与正电荷在该点所受F的方向相同，与负电荷所受F的方向相反，所以C错；由定义式可得，F与E成正比，所以D对．2．D解析场强E是由电场本身的性质决定，与检验电荷所受电场力F和检验电荷带电荷量q均无关，与这一点有无电荷也无关，所以A、B、C均错，D正确．3．CD解析正电荷的受力方向沿着电场线的切线方向，负电荷的受力方向沿着电场线切线的反方向，并且电场线不一定和电荷运动轨迹重合，所以A、B错；电场线的疏密程度表示场强大小，同一电荷所受电场力与场强成正比，所以C对；静电场的电场线从正电荷或无穷远出发，到无穷远或负电荷结束，且不闭合，所以D对．4.AD解析电场线的切线方向指场强方向，所以A对；电场线的疏密程度表示场强大小，只有一条电场线的情况下不能判断场强大小，所以B、C错误，D正确.课后巩固：1.D解析由受力平衡知F＝eq\r(qE2＋mg2)，方向应与重力和电场力的合力方向相反.解析电子某一时刻以初速度v0从圆环中心处水平向右运动，由于受到正电荷的作用力，所以减速运动到速度为零，然后在电场力作用下反向加速，到圆心处由对称性可知速度仍为v0，然后减速，再反向加速，以圆心为平衡位置振动．解析对球a进行受力分析知，小球受重力、弹力和库仑力，由三力平衡知，库仑力必偏向虚线右边．解析物体开始运动后，电场力不断减小，则弹力、摩擦力不断减小，所以加速度不断增大，选