高中物理 第一章 第3讲 电场强度教学案 新人教版选修

1、重庆市万州区分水中学高中物理 第一章 第3讲 电场强度教学案 新人教版选修3-1目标定位1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种物质形态.2.知道电场强度的概念及其定义式，能推导点电荷的电场强度的公式，会应用公式进行有关的计算.3.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布一、电场1电场：电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，是传递电荷间相互作用的2静电场：静止电荷周围的电场称为静电场3性质：电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，无论电荷静止或运动想一想电场这种物质和实物的差别在哪里？答案实物所占据的空间不能再为另一实物所占据，但几个场可以同时占据同一个空

2、间；电场虽然看不见、摸不着，但它总能通过一些性质而表现其存在，它与实物一样也具有物质的一般的重要属性，如质量、能量等二、电场强度1试探电荷(检验电荷)：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷2场源电荷(源电荷)：激发或产生我们正在研究的电场的电荷3电场强度(1)概念：放入电场中某点的点电荷所受静电力与它的电荷量的比值叫做该点的电场强度，简称场强(2)物理意义：表示电场的强弱和方向(3)定义式及单位：E，单位牛(顿)每库(仑)，符号N/C.(4)方向：电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同想一想这里定义电场强度的方法叫比值定义法，你还学过哪些用比值定义的物理量？它们都有什么共同点？答案如

3、加速度a ；密度 等用比值定义的新物理量可反映物质本身的某种属性，与用来定义的另外两个物理量并无直接关系三、点电荷的电场、电场强度的叠加1. 真空中点电荷周围的场强(1)大小：Ek(2)方向：Q为正电荷时，E的方向由点电荷指向无穷远；Q为负电荷时，E的方向由无穷远指向点电荷2电场强度的叠加：如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和四、电场线1电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，是为了形象描述电场而假想的线2几种特殊的电场线熟记五种特殊电场线分布，如图131所示3电场线

4、的特点(1)电场线从正电荷(或无限远)出发，终止于无限远(或负电荷)(2)电场线在电场中不相交(3)在同一电场中，电场强度较大的地方电场线越密(4)匀强电场的电场线是间隔相等的平行线想一想 在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场吗？答案电场线是法拉第为了形象描述电场的强弱及方向而假想的，如果在每个地方都画电场线也就无法对电场进行描述了所以在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方也有电场五、匀强电场1定义：电场中各点电场强度大小相等、方向相同的电场2特点：(1)场强方向处处相同，电场线是平行直线(2)场强大小处处相等，要求电场线疏密程度相同，即电场线间隔相等.一、对电场和电场强度的理解1电荷

5、间的相互作用是通过电场发生的不是超距作用，是通过电场来传递的2电场强度的理解(1)电场强度是描述电场的力的性质的物理量电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用(2)电场强度是比值法定义的物理量，电场强度的大小和方向只由电场本身特性决定，与放入其中的试探电荷无关不能认为E和F成正比，E和电量q成反比这可以从两方面理解：电场强度的大小与该点放不放电荷、放入的电荷量的大小均无关；电场强度的方向与放入该点的正试探电荷的受力方向相同，是确定的，如果在该点放入负试探电荷，则场强方向与负试探电荷受力方向相反(3)某空间中有多个电荷时，该空间某点的电场强度等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和3电场和电场

6、强度的关系电场强度是为描述电场而引进的物理量，场强的大小和方向分别表示电场的强弱和方向图132例1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132所示求：(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？答案(1)大小为1.0108N方向沿MO指向Q(2)大小为100 N/C方向沿OM连线背离Q(3)大小为100 N/C方向沿OM连线背离Q(4)M点场强大解析(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，得FMk N

7、1.0108 N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)M点的场强EM N/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(3)在M点拿走试探电荷q，有的同学说M点的场强EM0，这是错误的其原因在于不懂得场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的，与试探电荷q是否存在无关故M点的场强仍为100 N/C，方向沿OM连线背离Q.(4)由E得M点场强大借题发挥公式E中的q是试探电荷的电荷量，所以E不是场强的决定式；公式Ek中的Q是场源电荷的电荷量，所以Ek是点电荷场强的决定式针对训练A为已知电场中的一固定

8、点，在A点放一电量为q的试探电荷，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点换上电量为2q的试探电荷，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DA点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关答案D解析电场强度E是通过比值定义法得出的，其大小及方向与试探电荷无关；故放入任何电荷时电场强度的方向大小均不变，故A、B、C均错误；故选D.二、两个公式E与E的对比理解 公式比较内容EE本质区别定义式决定式意义及用途给出了一种量度电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q或q意义q表示引入电场的检验(或试

9、探)电荷的电荷量Q表示产生电场的点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大小无关E不仅能用Q、r来表示，且EQ，E例2真空中距点电荷(电荷量为Q)为r的A点处，放一个带电荷量为q(qQ)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为()A. B. Ck Dk答案BD解析E中q指的是试探电荷，E中Q指的是场源电荷，故B、D正确三、电场强度的叠加1电场强度是矢量，它遵循矢量的特点和运算法则2可以根据对称性原理，灵活利用假设法、分割法等特殊方法图133例3如图133所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，MOP60.电荷量相等、符号相反的两个点电

10、荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，E1与E2之比为()A12 B21 C2 D4答案B解析依题意，每个点电荷在O点产生的场强为，则当N点处的点电荷移至P点时，O点场强如图所示，合场强大小为E2，则，B正确借题发挥电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算四、电场线的理解和应用1电场线并不是粒子运动的轨迹带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合外力与初速度共同决定电场线上各点的切线

11、方向是场强方向，决定着粒子所受电场力的方向轨迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向2电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下三个条件(1)电场线是直线(2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其他力的方向沿电场线所在直线(3)带电粒子初速度的方向为零或初速度的方向沿电场线所在的直线例4以下关于电场和电场线的说法中正确的是 ()A电场线就是电荷在电场中的运动轨迹B在电场中，凡是有电场线通过的点，场强不为零，不画电场线的区域内的点场强为零C同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大D电场线是人们假想的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在答案CD解析电场线是为了描述电场的强弱及方

12、向的方便而引进的假想线，它一般不与电荷的运动轨迹重合，A错误，D正确在同一电场中，电场强度较大的地方电场线越密，电荷受到的电场力也越大C正确.对电场强度的理解及应用图1341如图134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q12.0108 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0106 N，方向如图，则B处场强多大？如果换用一个q24.0107 C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？答案200 N/C8.0105 N200 N/C解析由场强公式可得EB N/C200 N/C，因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反q2在B点所受静电力F2q2EB4.0107200

13、 N8.0105 N，方向与场强方向相同，也就是与F1反向此时B处场强仍为200 N/C不变，方向与F1相反电场强度的矢量性电场叠加原理图1352如图135所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，B30，现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点电场强度的方向与AB平行，则qA带_电，qA：qB_.答案负18解析如图所示，放在A点和B点的点电荷在C处产生的电场强度方向分别在AC和BC的连线上，因C点电场强度方向与BA方向平行，故放在A点的点电荷和放在B点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示：由CA和由BC，故qA带负电，qB带正电，且EB2EA，即k2k，又由几何关系知2，所以qA

14、qB18.电场线的特点及应用图1363如图136所示是点电荷Q周围的电场线，图中A到Q的距离小于B到Q的距离以下判断正确的是()AQ是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度BQ是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度CQ是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度DQ是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度答案A解析正点电荷的电场是向外辐射状的，电场线密的地方电场强度大所以A正确.(时间：60分钟)题组一对电场及电场强度的理解1下列关于电场和电场强度的说法正确的是()A电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用B电场是人为设想出来的，其实并不存在C某点

15、的场强越大，则同一电荷在该点所受到的电场力越大D某点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向答案AC解析电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质，电荷间的相互作用是通过电场产生的，不是假想的，故A正确；由E得FEq，当q一定时，E越大，F越大，所以C正确；场强方向规定为正电荷在该点受到的电场力方向，与负电荷受电场力的方向相反，D错误2在电场中某点，当放入正电荷时受到的电场力方向向右；当放入负电荷时受到的电场力方向向左，则下列说法中正确的是()A当放入正电荷时，该点场强方向向右；当放入负电荷时，该点场强方向向左B该点场强方向一定向右C该点场强方向一定向左D该点场强方向可能向右，也可能向左答案B解

16、析电场中某一点的电场方向取决于电场本身，其方向与放在该点的正电荷的受力方向一致，与负电荷的受力方向相反，故只有B正确3.图137在电场中的A、B两处分别引入不同的试探电荷q，得到试探电荷所受的电场力随电荷量变化的关系如图137所示，则()AEAEBBEAEBCEAEBD不能判定EA、EB的大小答案A解析根据电场强度的定义式E，电场强度与图中图线的斜率相对应，故EAEB，A项正确题组二电场强度的叠加图1384如图138所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点

17、电荷Q，则该点电荷Q应放在()AA点 BB点 CC点 DD点答案D解析由电场的叠加原理和对称性可知，q、q在O点的合场强方向应沿OD方向，要使O点的合场强为零，放上的电荷Q在O点的场强方向应与q、q在O点的合场强方向相反，所以D正确图1395如图139所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为900 N/C，在电场内一水平面上作半径为10 cm的圆，圆上取A、B两点，AO沿E方向，BOOA，另在圆心处放一电量为109 C的正点电荷，则A处场强大小EA_ N/C，B处的场强大小EB_ N/C.答案01.27103解析由Ek，点电荷在A处产生的场强EA900 N/C，方向向左，所以A处合场强为零点电

18、荷在B处产生的场强EB900 N/C，方向向下，所以B处合场强为1.27103 N/C.图13106N(N1)个电荷量均为q(q0)的小球，均匀分布在半径为R的圆周上，示意如图1310所示，若移去位于圆周上P点的一个小球，则圆心O点处的电场强度大小为_，方向_. (已知静电力常量为k)答案大小为，方向沿OP指向P点解析根据对称性可知，均匀分布在半径为R的圆周上带电小球在圆心O处的合场强E0，那么移去位于圆周上P点的一个小球后，圆心O处的场强与P电荷在圆心O处产生的场强大小相等、方向相反即大小为，方向沿OP指向P点题组三电场线的特点及应用7关于电场线的性质，以下说法正确的有()A电场线是电荷在电

19、场中的运动轨迹B电场线的分布情况反映电场中不同点的场强的相对大小C电场线的箭头方向表示场强减弱的方向D空间中两条电场线不能相交答案BD解析电场线是为了描述电场的强弱及方向的方便而引进的假想线，它一般不与电荷的运动轨迹重合，A错误，B正确电场线的箭头方向表示场强的方向，C错误由于电场的具体方向与电场线上某点的切线方向相同，若两条电场线相交，则在该点可以作出两条切线，表明该点的电场不唯一，这与实际不符，D正确故选BD.8下列各电场中，A、B两点电场强度相同的是() 答案C解析A图中，A、B两点场强大小相等，方向不同，B图中，A、B两点场强的方向相同，但大小不等，C图中是匀强电场，则A、B两点场强大

20、小、方向相同；D图中A、B两点场强大小、方向均不相同故选C.图13119法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图1311所示，为点电荷a、b所形成电场的电场线分布，以下几种说法正确的是()Aa、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量Ba、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量Ca、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量Da、b为异种电荷，a的电荷量等于b的电荷量答案B解析由题中图形可知一系列电场线在a、b之间，则一定为异种电荷，由电场线左右不对称可知，两电荷是不等量的，又根据电场线的疏密可知b所带电荷量大，则答案为B.图131210A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在静电力作

21、用下，以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其vt图象如图1312所示则此电场的电场线分布可能是()答案A解析从题图可以直接看出，粒子的速度随时间的增大逐渐减小；图线的斜率逐渐增大，说明粒子的加速度逐渐变大，电场强度逐渐变大，从A到B电场线逐渐变密综合分析知，微粒是顺着电场线运动，由电场线疏处到达密处，正确选项是A.题组四综合应用图131311如图1313所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由AOB匀速飞过，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大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，方向水平向右答案B解析等量异种电荷电场线分布如图甲所示，由图中电场线的分布可以看出，从A点到O点，电场线由疏到密；从O点到B点，电场线由密到疏，所以沿点A、O、B，电场强度应先由小变大，再由大变小，方向为水平向右，如图乙所示由于电子做匀速直线运动，所受合外力必为零，故另一个力应与电子所受电场力大小相等、方向相反，电子受到电场力方向水平向左，且沿点A、