2018版高中物理 第1章 靜電與靜電場 第3節(jié) 電場及其描述學案 魯科版選修1 -1.doc

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第3節(jié)電場及其描述學習目標知識脈絡1.認識電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，電場具有力的性質2.理解電場強度的概念，會用電場強度描述電場的方向，會用公式E、Ek計算場強的大小(重點、難點)3.認識電場線，會用電場線來定性描述電場的強弱和方向(重點、難點)電 場 和 電 場 強 度1電場(1)產生：電荷在其周圍形成場，通常稱之為靜電場，簡稱電場帶電體之間通過電場產生力的作用，這種力叫電場力(2)基本性質：對放入其中的電荷有力的作用(3)電場是客觀存在的物質，但我們看不見，摸不著，是一種特殊的物質2電場強度(1)定義：電場中某一點的電荷受到的電場力F與它的電荷量q0的比值，即，定義為該點的電場強度，用E表示，簡稱場強(2)公式：E，其單位是牛頓每庫或伏特每米，符號為N/C或V/m.(3)點電荷的場強公式：Ek.(4)方向：規(guī)定正電荷在某點受力的方向即為該點電場強度的方向，與負電荷在該點所受的靜電力的方向相反(5)矢量：電場強度既有大小又有方向，是矢量(6)物理意義：描述電場強弱的物理量，與放入電場中的其他電荷無關1電場是人們?yōu)榱私忉岆姾砷g的作用力，人為創(chuàng)造的，并不是真實存在的()2電場看不見、摸不著，因此電場不是物質()3根據E，電場強度E與F成正比，與q0成反比()4公式E是電場強度的比值定義式，適用于一切電場()1如圖131所示，F(xiàn)1和F2為電荷q1和q2間的相互作用的庫侖力，那么F1和F2各是怎樣產生的？圖131【提示】帶電體1在其周圍產生電場，放在此電場中的帶電體2受到帶電體1的電場施加的力為F2，同樣帶電體2在其周圍也產生電場，放在此電場中的帶電體1也受到帶電體2的電場施加的力為F1.2本節(jié)我們用來定義電場強度的方法叫比值定義法，想一想：我們還學過哪些用比值定義的物理量？它們有什么共同點？【提示】在物理學中，常常用比值定義一個物理量，例如：密度；加速度a；速度v等用比值定義法定義的新物理量可反映物質本身的某種屬性，與用來定義的另外兩個物理量并無決定關系電場強度是描述電場的力的性質的物理量1E是電場強度的定義式，適用于任何情況雖然E，但E與F和q0都無關，電場強度是由電場本身決定的量電場中某點的場強是確定的，其大小、方向只與建立電場的本身(或場源電荷)有關，而與放入的試探電荷無關2Ek是點電荷所形成的電場的決定式E由場源電荷Q和試探電荷到場源電荷的距離決定，與是否放入試探電荷無關3電場強度E與電場力F的區(qū)別電場強度電場力定義電荷受到的電場力與電荷量的比值電場對電荷產生的作用力公式EFEq0決定因素只決定于電場本身，與電荷q0無關由電荷q0和場強共同決定單位N/CN4.電場強度是矢量，當空間的電場是由幾個電荷共同產生時，某點的場強應是每個點電荷單獨存在時在該點場強的矢量疊加1(多選)關于電場強度的定義式E，下列說法正確的是()A式中F是放入電場中的電荷所受的力，q是放入電場中的電荷的電荷量B電場強度E與電場力F成正比，與放入電場中的電荷的電荷量q成反比C電場中某一點的電場強度在數值上等于單位電荷在此點所受的電場力D電場強度的定義利用了比值定義法【解析】在E中q是引入的試探電荷的電荷量，F(xiàn)是試探電荷所受的電場力，E和二者在數值上相等，但是E與F和q都無關，E是由電場本身決定的電場強度E是由F與q的比值定義的，利用了比值定義法【答案】ACD2關于電場，下列說法正確的是() 【導學號：18152017】A由E知，若q減半，則該處電場強度為原來的2倍B由Ek知，E與Q成正比，而與r2成反比C由Ek知，在以Q為球心，以r為半徑的球面上，各處場強均相同D電場中某點場強方向就是該點所放電荷受到的電場力的方向【解析】因EF/q為場強定義式，而電場中某點場強E只由電場本身決定，與是否引入電荷及q的大小、正負無關，故A錯；由場強方向的規(guī)定知D錯；Ek是點電荷的場強公式，B對，C錯【答案】B3如圖131所示，A為帶正電為Q的金屬板，沿金屬板的垂直平分線，在距板r處放一質量為m、電荷量為q的小球，小球受水平向右的電場力偏轉角而靜止，小球用絕緣細線懸掛于O點，試求小球所在處的電場強度. 【導學號：18152018】圖131【解析】分析小球受力如圖所示，由平衡條件得：F電mgtan ，所以小球所在處的電場強度E，小球帶正電荷，因此電場強度方向水平向右【答案】，方向水平向右?guī)щ娊饘侔錋不能當成點電荷，電場強度是矢量，不僅要求出大小，還要求出方向.根據共點力的平衡條件即可求得帶電體之間的作用力，從而進一步求解電場強度.電 場 線1定義：為了形象地描述電場，人們在電場中畫出的帶有箭頭的曲線2電場線的特點：電場線上每一點的切線方向都跟該點的電場強度的方向一致，電場線的疏密程度描述電場的強弱，電場線越密的地方，電場越強1電場線是電場中客觀存在的物質()2電場線是電荷在電場中的運動軌跡()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()電場線就是帶電粒子在電場中的運動軌跡嗎？【提示】電場線是為了形象地描述電場而引入的假想的曲線，規(guī)定電場線上每點的切線方向為該點的電場強度方向，也是正電荷在該點所受電場力的方向運動軌跡是帶電粒子在電場中實際通過的徑跡，徑跡上每一點的切線方向為帶電粒子在該點的速度方向因此，不能認為電場線就是帶電粒子在電場中的運動軌跡1電場線的特點(1)電場線從正電荷或無窮遠出發(fā)，終止于無窮遠或負電荷(2)電場線分布的疏密反映了電場的強弱，表示場強的大小(3)電場線上任意一點的切線方向與該點場強方向一致(4)電場線在電場中不相交、不中斷， 因為如果電場線相交，該點的場強就有兩個方向了(5)電場線是為了形象描述電場而假想的，實際并不存在2電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡(1)如果電場線是直線，且?guī)щ娏Ｗ映跛俣葹榱慊虺跛俣仍谶@條直線上，那么帶電粒子的受力與其速度在一條直線上，粒子的運動軌跡和電場線可能重合(2)如果電場線是直線，帶電粒子有一定的初速度且速度不在這條直線上，帶電粒子的運動軌跡是曲線，軌跡和電場線不重合 (3)如果電場線是曲線，無論帶電粒子是否有初速度，由于受力方向在不斷改變，其運動速度不可能與受力方向一致，所以軌跡一定不與電場線重合4關于電場線，下述說法正確的是()A電場線是客觀存在的B電場線與電荷運動的軌跡是一致的C電場線上某點的切線方向與電荷在該點受力方向可以不同D沿電場線方向，場強一定越來越大【解析】電場線不是客觀存在的，是為了形象描述電場的假想線，A選項是錯誤的；由靜止開始運動的電荷所受電場力方向應是該點的切線方向，下一時刻的位置應沿切線方向，可能在電場線上，也可能不在電場線上，軌跡可能與電場線不一致，何況電荷可以有初速度，運動軌跡與初速度大小、方向有關，可能軌跡很多，而電場線是一定的，選項B錯誤；正電荷在電場中受的電場力方向與該點的切線方向相同，而負電荷所受電場力的方向與該點切線方向相反，選項C正確；場強大小與場強的方向無關，與電場線的方向無關，只由電場線的疏密決定，D選項錯誤【答案】C5關于電場線的敘述，下列說法正確的是() 【導學號：18152019】A電場線的方向就是帶正電的試探電荷的運動方向B電場線是直線的地方一定是勻強電場C正點電荷只受電場力作用時，加速度的方向總是與所在處的電場線的切線重合D畫有電場線的地方有電場，沒畫電場線的地方就不存在電場【解析】解答本題時，最易錯的是用特殊現(xiàn)象代表一般現(xiàn)象如電場線為直線時，正點電荷僅受電場力作用，將從靜止開始沿電場線方向運動，把這一特殊現(xiàn)象當成一般的電場中正電荷都會沿電場線運動是錯誤的從而可知A錯，C對電場線形象地表示電場，畫有電場線的地方有電場而電場線之間的空白區(qū)域也有電場，故D錯勻強電場的電場線是直線，而且是間距相等的平行直線，故B錯【答案】C6.如圖132所示為靜電場的一部分電場線的分布，下列說法正確的是()圖132A這個電場可能是負點電荷形成的BC點處的場強為零，因為那里沒有電場線C點電荷q在A點受到的電場力比在B點受到的電場力大D負電荷在B點時受到的電場力的方向沿B點切線方向【解析】負電荷的電場線是指向負電荷的直線，故A錯誤；電場線只是形象地描述電場，沒有電場線的地方，場強不一定為零，故B錯誤；電場線的疏密表示電場的強弱，EAEB，F(xiàn)qE，所以FAFB，故C正確；負電荷在B點所受電場力的方向與B點的切線方向相反，故D錯誤【答案】C電場線是為了形象、直觀、方便地描述電場的特性，而引入的一種輔助手段.如果知道了電場線的疏密分布及電場線的形狀、箭頭指向，就能討論電場中各點的場強大小關系和方向.因此了解各種常見電場的電場線分布情況，對于靈活運用電場線判斷電場的性質是大有幫助的.