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第3節(jié) 電場強度,,(教師參考) 一、教學(xué)目標(biāo) 知識與技能 1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的,知道電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài) 2.理解電場強度的概念及其定義式,會根據(jù)電場強度的定義式進行有關(guān)的計算,知道電場強度是矢量,知道電場強度的方向是怎樣規(guī)定的 3.能根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義式推導(dǎo)點電荷場強的計算式,并能用此公式進行有關(guān)的計算 4.知道電場的疊加原理,并應(yīng)用這個原理進行簡單的計算 過程與方法 通過分析在電場中的不同點,靜電力F與電荷量q的比例關(guān)系,使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場的強弱,即電場強度的概念;知道電場疊加的一般方法 情感態(tài)度與價值觀 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會分析和處理電場問題的一般方法,,二、教學(xué)重點難點 教學(xué)重點 電場強度的概念及其定義式 教學(xué)難點 對電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進行簡單的計算 三、重難點突破方略 電場強度概念建立的突破方略 【教師演示1與設(shè)問】 在大球O附近的不同位置處,同一小球的偏角不同,如圖所示,并提問. 同一試探電荷q在源電荷Q附近的不同位置處,靜止時受到的靜電力大小不等,那么,電荷周圍的不同位置,電場的強弱是否相同? 答案:電場不同位置,強弱不同.,,【教師演示2與設(shè)問】 在大球O附近的同一位置處,放不同的小球,其偏角不同,并提問. (1)不同試探電荷q在源電荷Q附近的同一位置處,靜止時受到的靜電力大小相等嗎? 答案:不相等. (2)那么是否可以用靜電力來表示電場在該點的強弱呢?為什么? 答案:不能用靜電力表示電場強弱.同一位置不同試探電荷受力不相等,顯然不能用試探電荷受的靜電力的大小表示電場的強弱. (3)是什么原因?qū)е铝瞬煌囂诫姾蓂受力不等?是電場本身變化的原因,還是試探電荷q變化的原因? 答案:是試探電荷q變化的原因.,,自主學(xué)習(xí),課堂探究,達標(biāo)測評,自主學(xué)習(xí) 課前預(yù)習(xí)感悟新知,,(教師參考) 情境鏈接一 電捕魚是毀滅性的、極具危險性的捕魚方法.電捕魚漁船把吸魚機的吸魚管道伸向魚群,并以它作為陽極;在船的另一側(cè)或船尾把陰極伸入水中,然后兩極加一高電壓,魚群就會沖向陽極的吸魚管口,被吸魚機吸到船上.高電壓會使陰極和陽極之間的水域形成電場嗎?高電壓對小魚苗的生命有什么危害? 信息 1.在陰極和陽極之間的水域形成電場. 2.淡水、海水及魚體都能導(dǎo)電,高電壓會將小魚苗電暈或電死.,,情境鏈接二 打開自來水龍頭,然后將水流變細(xì).再用帶電的氣球去靠近水流.發(fā)現(xiàn)水流偏向氣球一側(cè),如圖所示.你能得到什么信息或結(jié)論?一定是接觸的兩物體間才有相互作用嗎?氣球上的電荷通過怎樣的途徑使水流的方向發(fā)生了彎曲? 信息 1.氣球與水流沒有接觸,也有相互的作用力; 2.氣球上的電荷形成的電場使水流的方向發(fā)生了彎曲.,教材梳理,一、電場 閱讀教材第10頁“電場”部分,了解電場、靜電場的概念. 1.概念:電荷周圍存在的一種特殊 .帶電體間的相互作用是通過周圍的電場發(fā)生的. 2.基本性質(zhì):對放入其中的電荷有 的作用. 3.靜電場: 的電荷產(chǎn)生的電場.,物質(zhì),力,靜止,想一想 電場看不見,摸不著,那為什么說電場也是物質(zhì)存在的一種形式呢? 答案:電場雖然和分子、原子組成的實物不一樣,但電場也具有能量和動量,因而電場也是物質(zhì)存在的一種形式.,二、電場強度 閱讀教材第10～11頁“電場強度”部分,了解電場強度的概念,能說出其單位,知道是矢量. 1.兩種不同功能的電荷 (1)試探電荷(檢驗電荷):用來檢驗電場 及其強弱分布情況的電荷. (2)場源電荷:激發(fā)或產(chǎn)生電場的電荷. 2.電場強度 (1)概念:放入電場中某點的點電荷受 與它的 的比值. (2)物理意義:表示電場的強弱和方向.,是否存在,(4)方向:電場強度的方向與 在該點所受的靜電力的方向相同.,靜電力,電荷量,N/C,,正電荷,議一議 電場中某點電場強度的方向與負(fù)電荷在該點所受靜電力方向有什么關(guān)系? 答案:電場強度方向與負(fù)電荷在該點所受靜電力方向相反.,,(2)方向:當(dāng)Q為正電荷時,E的方向沿Q與該點的連線 ,當(dāng)Q為負(fù)電荷時,E的方向沿Q與該點的連線 . 2.電場強度的疊加:如果場源是多個點電荷,則電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的 . 議一議 電場強度的疊加中要應(yīng)用矢量運算的什么法則? 答案:要運用矢量的合成,即平行四邊形定則.,向外,向內(nèi),矢量和,四、電場線 勻強電場 (1)閱讀教材第12～13頁“電場線”部分,結(jié)合教材圖1.3-5,1.3-6,1.3-7和1.3-8,體會如何用電場線來形象描述電場. (2)閱讀教材第14頁“勻強電場”部分,結(jié)合教材圖1.3-10,了解勻強電場的“均勻”性. (3)分析教材圖1.3-6,1.3-7及1.3-8,識別幾種典型電場的分布.,1.電場線:電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線,曲線上每點的 .表示該點的電場強度方向.電場線不是實際存在的線,而是為了形象地描述電場而 的線. 2.電場線的特點 (1)電場線從 或 出發(fā),終止于 或 ; (2)電場線在電場中 ; (3)在同一電場里,電場線 的地方場強大. 3.勻強電場 (1)定義:各點電場強度的大小 、方向 的電場. (2)電場線:是 的平行線. 議一議 在電場線是曲線的靜電場中,帶電粒子只在靜電力作用下運動的軌跡會與電場線重合嗎? 答案:不重合.假設(shè)軌跡與電場線重合,由曲線運動的條件可知靜電力必定指向彎曲電場線的凹側(cè),但是靜電力方向一定與電場線相切,這樣就出現(xiàn)了矛盾,所以假設(shè)不成立.,切線方向,假想,正電荷,無限遠(yuǎn),無限遠(yuǎn),負(fù)電荷,不相交,較密,相等,相同,間隔相等,自主檢測,1.思考判斷 (1)電場看不見、摸不著,因此電場不是物質(zhì).( ) (2)等量異種電荷的連線上,中點的場強最大.( ) (3)電場線不是實際存在的線,而是為了形象地描述電場而假想的線.( ) (4)電場線就是電荷的運動軌跡.( ),,答案: (1) (2) (3)√ (4),2.在點電荷Q的電場中不存在E相同的兩個點.r相等時,E的大小 ,但方向 ;兩點在以Q為中心的同一半徑上時,E的方向 ,但大小 .,,答案:相等 不同 相同 不同,,D,解析:電場中某點的場強與檢驗電荷無關(guān),故選項D正確.,4.如圖所示各電場中,A,B兩點電場強度相同的是( ),,解析:電場強度是矢量,只有大小相等、方向相同時,電場強度才相同,故選項C正確.,C,,5.如圖所示,在正點電荷Q的電場中有一試探電荷q,已知q到Q的距離為r,Q對q的作用力是多大?Q在q所在位置產(chǎn)生的電場的電場強度是多大?方向如何?,課堂探究 核心導(dǎo)學(xué)要點探究,要點一,電場強度的理解,【問題導(dǎo)引】 在空間中有一電場,把一帶電荷量為q的試探電荷放在電場中的A點,該電荷受到的靜電力為F.若把帶電荷量為nq的點電荷放在該點,它受到的靜電力為多少?電荷受到的靜電力與自身電荷量有何關(guān)系?若在電場中的另一點,情況又怎樣?電場中的不同點一般有何不同? 答案:電荷放在A點,電荷量為q時靜電力為F,電荷量為nq時靜電力為nF,靜電力與電荷量成正比;電荷放在另一點時,靜電力仍然與電荷量成正比,一般比例系數(shù)不同.,(教師備用) 【要點歸納】 1.電場強度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量.電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用. 2.電場強度是比值法定義的物理量,電場強度的大小和方向只由電場本身特性決定,與放入其中的試探電荷無關(guān).不能認(rèn)為E和F成正比,E和電量q成反比.這可以從兩方面理解:(1)電場強度的大小與該點放不放電荷、放入的電荷量的大小均無關(guān);(2)電場強度的方向與放入該點的正試探電荷的受力方向相同,是確定的,如果在該點放入負(fù)試探電荷,則場強方向與負(fù)試探電荷受力方向相反.,,,?思路探究? (1)怎樣求電場中某一點的電場強度大小?場強方向是如何規(guī)定的? 答案:求出該點靜電力與電荷量的比值,即為電場強度大小,規(guī)定正電荷的受力方向為場強方向. (2)電場中某處的場強大小和方向與試探電荷有關(guān)系嗎?它是由誰決定的? 答案:沒關(guān)系. 電場強度是反映電場本身性質(zhì)的物理量,與試探電荷無關(guān).它是由場源電荷決定的. (3)試探電荷在電場中某處所受的靜電力與哪些因素有關(guān)? 答案:靜電力既與該處的電場有關(guān),也與試探電荷本身有關(guān).,【例1】 電荷量為210-6 C的正點電荷放入電場中A點,受到的靜電力為410-4 N,方向向右,則該點的場強為 N/C,方向 .若把另一電荷放在該點受到的靜電力為210-4 N,方向向左,則這個電荷的電量大小為 C,是 (填“正”或“負(fù)”)電荷.,,答案: 200 向右 110-6 負(fù),誤區(qū)警示 電場強度的理解要點 (1)電場中某點電場強度的方向是確定的,不隨放入的檢驗電荷的受力方向而改變.,,(教師備用) 例1-1:點電荷Q產(chǎn)生的電場中有一A點,現(xiàn)在在A點放上一電荷量為q=+2 10-8 C的試探電荷,它受到的靜電力為7.210-5 N,方向水平向左,則 (1)點電荷Q在A點產(chǎn)生的場強大小為E= ,方向 . (2)若在A點換上另一電荷量為q′=-410-8 C的試探電荷,此時點電荷Q在A點產(chǎn)生的場強大小為E′= .該試探電荷受到的靜電力大小為 ,方向 .,,(2)試探電荷為q′=-410-8 C時,場強不變,即E′=E=3.6103 N/C. 試探電荷q′受到的靜電力F′=q′E=1.4410-4 N,方向水平向右.,答案: (1)3.6103 N/C 水平向左 (2)3.6103 N/C 1.4410-4 N 水平向右,,針對訓(xùn)練1:(2016西安市一中期中)下列說法中,正確的是( ) A.在一個以點電荷為中心,r為半徑的球面上各處的電場強度都相同 B.電場中某一點的場強越大,則同一電荷在該點受到的靜電力越大 C.電場強度的方向就是放入電場中的電荷受到的靜電力的方向 D.若P點沒有檢驗電荷,則P點場強為零,B,要點二,電場強度的疊加,【問題導(dǎo)引】 我們在分析、處理電場中的有關(guān)問題時,經(jīng)常會遇到幾個電場在空間某一點的合場強的問題,例如求兩個場源電荷在過其連線上某點的場強連線外側(cè)某點的場強,如何解決合場強問題? 答案:場強是矢量,某點的合場強為各個電場強度的矢量和,若幾個分場強在一條直線上時可規(guī)定正方向,求它們的代數(shù)和;若幾個分場強不在一條直線上,利用平行四邊形定則求其矢量和.,【要點歸納】 1.某空間中有多個電荷時,該空間某點的電場強度等于所有電荷在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和. 2.求合場強可以根據(jù)對稱性特征,靈活利用假設(shè)法、分割法等特殊方法.,【例2】 已知表面電荷均勻分布的帶電球殼,其內(nèi)部電場強度處處為零.現(xiàn)有表面電荷均勻分布的帶電半球殼,如圖所示,CD為通過半球頂點C與球心O的軸線.P,Q為CD軸上關(guān)于O點對稱的兩點.則( ) A.P點的電場強度與Q點的電場強度大小相等,方向相同 B.P點的電場強度與Q點的電場強度大小相等,方向相反 C.P點的電場強度比Q點的電場強度強 D.P點的電場強度比Q點的電場強度弱,A,,?思維導(dǎo)圖?,解析:設(shè)想有一個與題述相同的右半球殼,對于相互獨立的左、右兩個半球殼,P點與Q′點場強大小相等,方向相反,則大小為E1,Q與P′點場強大小相等,方向相反,則大小為E2;若左、右球殼合為一個帶電球殼,由于其內(nèi)部電場強度處處為零,則E1=E2,由此可知選項A正確.,規(guī)律方法 計算電場強度的幾種方法,(3)利用疊加原理求解,常用于涉及空間中存在幾部分電荷的情景. (4)根據(jù)對稱性原理,靈活利用假設(shè)法、分割法求解.,,A,,例2-1:(多選)AB和CD為圓上兩條相互垂直的直徑,圓心為O.將電荷量分別為+q和-q的兩點電荷放在圓周上,其位置關(guān)于AB對稱且距離等于圓的半徑,如圖所示.要使圓心處的電場強度為零,可在圓周上再放一個適當(dāng)?shù)狞c電荷Q,則該點電荷( ) A.應(yīng)放在A點,Q=2q B.應(yīng)放在B點,Q=-2q C.應(yīng)放在C點,Q=-q D.應(yīng)放在D點,Q=q,,解析:由于+q,-q與O點構(gòu)成等邊三角形,其合電場強度E0方向水平向右,大小E0=E1=E2,如圖所示,欲使圓心O處的電場強度為零,所放置的點電荷Q在O點產(chǎn)生的電場強度方向必須水平向左,且大小也為E0.若在A點和B點放置點電荷Q,則它產(chǎn)生的電場強度只能沿豎直方向,若在C點放置點電荷Q,則必為負(fù)電荷且Q=-q,選項C正確; 若在D點放置點電荷Q,則必為正電荷,且Q=q,選項D正確.,CD,,例2-2:如圖所示,已知A,B兩帶電小球相距3cm,QA=1.010-10 C,均用細(xì)絕緣線懸掛,在水平方向的勻強電場中保持靜止,懸線呈豎直方向,則勻強電場的電場強度大小為 ,方向 .,,,答案:1.0103 N/C 向左,D,,要點三,電場線的理解,【問題導(dǎo)引】 如圖為將頭發(fā)屑放在一對等量異種電荷產(chǎn)生的電場中的頭發(fā)屑的排列情況,形成一些曲線,可以用來模擬電場線,電場線是真實存在的嗎?能否通過“模擬電場線”判斷電場的強弱情況?,答案:電場線并不存在,它是為了形象地描述電場引入的,電場線不存在但可以模擬,電場線比較密的地方電場較強,反之較弱.,,(教師備用) 【要點歸納】 1.比較電場強度大小:場強大處電場線密,場強小處電場線疏,故根據(jù)電場線的疏密可以比較場強的大小. 2.確定電場強度方向:電場線上每點的切線方向就是該點電場強度的方向.,【例3】 (2016濟南一中期中)(多選)用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點場強的強弱.如圖分別是等量異種點電荷形成電場的電場線和場中的一些點.O是電荷連線的中點,E,F是連線中垂線上相對于O對稱的兩點,B,C和A,D也相對于O對稱.則下列說法正確的是( ) A.B,C兩點場強大小和方向都相同 B.A,D兩點場強大小相等,方向相反 C.E,O,F三點比較,O點場強最強 D.B,O,C三點比較,O點場強最強,,?思路探究? (1)等量異種點電荷形成電場的電場線分布具有對稱性,有哪幾條對稱軸?在這種對稱性中關(guān)于對稱軸的對稱點的場強方向相同嗎? 答案:在平面圖中有兩條對稱軸,一條是兩點電荷的連線所在直線,另一條是兩點電荷連線的中垂線.兩對稱點的場強方向不一定相同. (2)如何在已知電場線分布的電場中比較兩點場強的大小? 答案:可根據(jù)電場線分布的疏密來判斷,電場線密集的位置場強大.,AC,,解析:B,C兩點電場線的方向都是由B指向C,由對稱性可知,B,C兩點電場強度的大小也相同,故選項A正確;同樣由于對稱性,A,D兩點電場強度大小相等,方向都向左,故選項B錯誤;電場線越密的地方,電場強度越大,從題圖中可知E,O,F三點比較,O點場強最強,故選項C正確;B,O,C三點比較,O點場強最弱,故選項D錯誤.,規(guī)律方法 等量異種點電荷形成的電場線的分布特征 (1)兩點電荷連線上各點處,電場線方向從正電荷指向負(fù)電荷,中點場強最小,越靠近點電荷場強越強. (2)兩點電荷連線的中垂面(中垂線)上,電場線的方向均相同,即場強方向均相同,且總與中垂面(線)垂直. (3)沿中垂線從O點到無窮遠(yuǎn),場強逐漸減弱.,,(教師備用) 變式:(2016濟南一中期中)如圖為真空中兩點電荷A,B形成的電場中的一簇電場線,已知該電場線關(guān)于虛線對稱,O點為A,B電荷連線的中點,a,b為其連線的中垂線上對稱的兩點,則下列說法正確的是( ) A.A,B可能是帶等量異號的正、負(fù)電荷 B.A,B可能是帶不等量的正電荷 C.a,b兩點處無電場線,故其電場強度可能為零 D.同一試探電荷在a,b兩點處所受靜電力大小相等,方向一定相反,D,,解析:從電場線向外且對稱可知,A,B點電荷帶等量正電荷,故選項A,B錯誤;根據(jù)電場的疊加,a點處的電場強度方向向上,b點處的電場強度方向向下,且由于對稱性可知,兩點電場強度大小相等,因此將同一試探電荷放在a,b兩點處所受靜電力大小相等,故選項C錯誤,D正確.,,例3-1:一負(fù)電荷從電場中A點由靜止釋放,只受靜電力作用,沿電場線運動到B點,它運動的速度—時間圖像如圖(甲)所示.則A,B兩點所在區(qū)域的電場線分布情況可能是圖(乙)中的( ),,C,解析:由速度—時間圖像可知,電荷的速度越來越大,且加速度也是越來越大,故電荷在運動過程中,應(yīng)受到逐漸增大的靜電力作用,所以電場線的方向應(yīng)由B指向A.由于加速度越來越大,所以靜電力越來越大,即B點的電場強度應(yīng)大于A點的電場強度,即B點處電場線應(yīng)比A點處密集.所以選項C正確.,,針對訓(xùn)練3:某電場的電場線分布如圖所示,下列說法正確的是( ) A.c點的電場強度大于b點的電場強度 B.若將一試探電荷+q由a點釋放,它將沿電場線運動到b點 C.b點的電場強度大于d點的電場強度 D.a點和b點的電場強度的方向相同,C,解析:據(jù)電場線的分布可知,c點的電場線比b點的電場線稀疏,即c點的電場強度小于b點的電場強度;b點的電場線比d點的電場線密,即b點的電場強度大于d點的電場強度;a點和b點的切線方向不同,即兩點的電場強度的方向不同,故選項A,D錯誤,C正確;將一試探電荷+q由a點釋放,在a點受力方向沿電場線切線方向,加速度方向為切線方向,因此,電荷不可能沿電場線運動到b點,故選項B錯誤.,,(教師參考) 【教材探究】 教材P11中在引入電場強度的概念的過程中,將電荷量為q,2q,3q…的檢驗電荷分別放入電場中的同一點,得到靜電力與電荷量成正比的結(jié)論,這說明了什么問題? 答案:把一帶電荷量為q的試探電荷放在電場中的某點,受到的靜電力為F1,若把兩個電荷量均為q的相同試探電荷捆綁在一起放置在該點,則它們受到的靜電力應(yīng)為2F1,依次類推,得出結(jié)論:電荷在電場中某點受到的靜電力F與電荷所帶電荷量q成正比,即F=Eq,既然F∝q,則說明其比例系數(shù)為一常數(shù),該常數(shù)與F,q大小無關(guān),它可能與電場中的位置有關(guān).,達標(biāo)測評 隨堂演練檢測效果,,BD,,2.(2016肇慶市高二統(tǒng)一檢測)(多選)如圖所示,點電荷Q固定,虛線是帶電荷量為q的微粒的運動軌跡,微粒的重力不計,a,b是軌跡上的兩個點,b離Q較近,下列判斷正確的是( ) A.Q,q一定是一個帶正電,另一個帶負(fù)電 B.不管Q帶什么性質(zhì)的電荷,a點的場強一定比b點的小 C.微粒通過a,b兩點時,加速度方向都是指向Q D.微粒通過a時的速率比通過b時的速率大,ABC,B,,,C,,5.(2016河南周口高二期末)如圖所示,一個系在絲線下端的帶正電、可視為點電荷的小球B,靜止在圖示位置.若帶正電的小球A固定,并且可視為點電荷,帶電荷量為Q,B球的質(zhì)量為m,電荷量為q,絲線偏向角為θ,A和B在同一水平線上,整個裝置處在真空中.試求: (1)小球B所在位置的電場強度的大小和方向;,,(2)A,B兩球之間的距離.,(教師參考) 課堂小結(jié),,謝謝觀賞！,