2021學(xué)年3 電場強度導(dǎo)學(xué)案

這是一份2021學(xué)年3 電場強度導(dǎo)學(xué)案，共12頁。學(xué)案主要包含了課程導(dǎo)學(xué)，范例精析等內(nèi)容，歡迎下載使用。
課題
1.3 電場強度
學(xué)習(xí)目標
1．通過類比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．通過分析和推理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．通過預(yù)習(xí)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．通過閱讀知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這個原理進行簡單的計算．
學(xué)習(xí)重、難點
重點：電場強度的概念及其定義式
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
學(xué)法指導(dǎo)
學(xué)會感悟虛擬的圖像描述抽象的物理概念。
課前預(yù)習(xí)
1．電場：電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的一種特殊________．它的特征之一是對放入其中的________有力的作用．甲電荷對乙電荷的作用力，就是甲電荷的________對乙電荷的作用力．
2．靜電場是指________的電荷產(chǎn)生的電場．
3．試探電荷是用來檢驗電場__________及其________分布情況的電荷，是研究電場的工具．激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場的電荷是電場的________．
4．放入電場中某點的試探電荷所受的________跟它的________的比值，叫做該點的電場強度．簡稱場強．其定義式為E＝________，單位是________，符號是________．電場強度是______量，有大小也有方向，其方向與________在該點所受電場力的方向相同．
5．真空中點電荷的場強：E＝________.Q為正電荷時，在電場中的P點場強E的方向________；Q為負電荷時，E的方向__________．
6．勻強電場：電場中各點場強的____________都相同的電場．
7．電場強度的疊加：如果場源電荷不只是一個點電荷，則電場中某點的電場強度為__________________在該點產(chǎn)生的電場強度的__________．
8．電場線是畫在電場中的一條條________________，曲線上每點的________表示該點的電場強度方向．電場線的特點有：(1)起始于無限遠或______，終止于______或______．(2)任意兩條電場線________．(3)電場線的疏密表示場強的______．
預(yù)習(xí)評價
1．電場強度的定義式為E＝F/q( )
A．該定義式只適用于點電荷產(chǎn)生的電場
B．F是檢驗電荷所受到的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量
C．場強的方向與F的方向相同
D．由該定義式可知，場中某點電荷所受的電場力大小與該點場強的大小
2．A為已知電場中的一固定點，在A點放一電荷量為q的電荷，所受電場力為F，A點的場強為E，則( )
A．若在A點換上－q，A點場強方向發(fā)生變化
B．若在A點換上電荷量為2q的電荷，A點的場強將變?yōu)?E
C．若在A點移去電荷q，A點的場強變?yōu)榱?br>D．A點場強的大小、方向與q的大小、正負、有無均無關(guān)
3．關(guān)于電場線的說法，正確的是( )
A．電場線的方向，就是電荷受力的方向
B．正電荷只在電場力作用下一定沿電場線運動
C．電場線越密的地方，同一電荷所受電場力越大
D．靜電場的電場線不可能是閉合的
4. 如圖6所示，帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線，在這條線上有A、B兩點，用EA、EB表示A、B兩處的場強，則( )
圖6
A．A、B兩處的場強方向相同
B．因為A、B在一條電場線上，且電場線是直線，所以EA＝EB
C．電場線從A指向B，所以EA＞EB
D．不知A、B附近電場線的分布情況，EA、EB的大小不能確定
課堂學(xué)習(xí)流程設(shè)計
用案人自我創(chuàng)新
【課程導(dǎo)學(xué)】
一、電場
[問題情境]
天體之間沒有直接接觸，就有引力作用如圖1所示，這種作用是通過引力場傳遞的，電荷與電荷之間的相互作用是通過電場來實現(xiàn)的
圖1
1．你知道哪里有電場嗎？2.電場具有怎樣的特征呢？
[要點提煉]
電場是存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì)，并非由分子、原子組成，但客觀存在．電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的．
二、電場強度
[問題情境]
1．檢驗電荷的作用是什么？
2．同一檢驗電荷，放在電場中的不同位置受力不同，表明不同位置電場的強弱不同．如何準確描述這種性質(zhì)？
[要點提煉]
電場強度是描述電場的強弱和方向的物理量，是______量，其大小由E＝eq \f(F,q)來計算，其方向與______電荷的受力方向相同
[問題延伸]
根據(jù)公式E＝eq \f(F,q)可以得出E與F成正比或E與q成反比的結(jié)論嗎？
三、點電荷的電場與電場強度的疊加
[問題情境]
1．在點電荷形成的電場中，某點的場強大小由哪些因素決定？
2．公式E＝eq \f(F,q)與E＝eq \f(kQ,r2)有何區(qū)別？
3．什么是電場強度的疊加？它遵循什么原則？
[要點提煉]
1．公式E＝eq \f(F,q)與E＝eq \f(kQ,r2)的對比理解
項目
意義
適用條件
Q或q的意義
公式中各量的關(guān)系
E＝eq \f(F,q)
電場強度的定義式
任何電場
q是試探電荷
E用F與q的比值來表示，但E大小與F、q大小無關(guān)
E＝keq \f(Q,r2)
點電荷的場強公式
點電荷在真空中
Q是場
電荷
E不僅由Q、r決定且E∝Q，E∝eq \f(1,r2)
2.電場強度是矢量，疊加時遵循平行四邊形定則．
四、電場線
[問題情境]
1．電場線是如何表示電場方向的？
2．電場線能不能相交？
3．電場線是如何表示電場強弱的？
[要點提煉]
1．電場線是為了描述電場而引入的一種假想曲線，曲線的______方向表示場強方向，曲線的________表示場強的相對大?。?br>2．電場線從______電荷或無窮遠出發(fā)，終止于無窮遠或________電荷，電場線不相交．
3．幾種常見電場的電場線畫法
五、勻強電場
[問題情境]
1．勻強電場有什么顯著特點？電場線有什么特點？2.勻強電場通常存在于什么地方？
[要點提煉]
1．勻強電場是電場強度的大小______，方向________的電場．
2．勻強電場的電場線是________相等的________線．
【范例精析】
例1 如圖2所示，在一帶負電的導(dǎo)體A附近有一點B，如在B處放置一個q1＝－2.0×10－8 C的電荷，測出其受到的靜電力F1大小為4.0×10－6 N，方向如圖，則B處場強是多大？如果換用一個q2＝4.0×10－7 C的電荷放在B點，其受力多大？此時B處場強多大？
思路點撥 解答本題應(yīng)把握以下三點：
圖2
(1)電場強度的大小計算和方向判斷可分開進行．
(2)場強大小可由場強的定義式求解．
(3)場強方向與正(負)電荷所受電場力方向相同(反)．
解析 由場強公式可得
EB＝eq \f(F1,q1)＝eq \f(4.0×10－6,2.0×10－8) N/C＝200 N/C
因為是負電荷，所以場強方向與F1方向相反．
q2在B點所受靜電力
F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N
方向與場強方向相同，也就是與F1反向．
此時B處場強：
EB′＝eq \f(F2,q2)＝eq \f(8.0×10－5,4.0×10－7) N/C＝200 N/C.
答案 200 N/C 8.0×10－5 N 200 N/C
變式訓(xùn)練1 如圖3所示是點電荷Q周圍的電場線，圖中A到Q的距離小于B到Q的距離．以下判斷正確的是( )
圖3
A．Q是正電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度
B．Q是正電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度
C．Q是負電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度
D．Q是負電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度
答案 A
解析 正點電荷的電場是向外輻射的，電場線密的地方電場強度大，所以A正確．
例2 在真空中O點放一個電荷Q＝＋1.0×10－9 C，直線MN通過O點，OM的距離r＝30 cm，M點放一個點電荷q＝－1.0×10－10 C，如圖4所示，求：
圖4
(1)q在M點受到的作用力；
(2)M點的場強；
(3)拿走q后M點的場強；
(4)若MN＝30 cm，則N點的場強多大？
思路點撥 解答本題時，可按以下思路分析：
(1)庫侖定律求受力．(2)場強定義求M點場強．(3)場強的決定式求N點場強．
解析 (1)電場是一種物質(zhì)，電荷q在電場中M點所受的作用力是電荷Q通過它的電場對q的作用力，根據(jù)庫侖定律，得FM＝keq \f(Qq,r2)＝eq \f(9.0×109×1.0×10－9×1.0×10－10,0.32) N＝
1.0×10－8 N．因為Q帶正電，q帶負電，庫侖力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.
(2)由電場強度的定義式得：
EM＝eq \f(FM,q)＝eq \f(1.0×10－8,1.0×10－10) N/C＝100 N/C，方向由O指向M.
(3)拿走q后M點的場強仍為100 N/C，方向由O指向M.
(4)N點的場強
EN＝eq \f(kQ,?2r?2)＝eq \f(1,4)· eq \f(kQ,r2)＝eq \f(1,4)·EM＝25 N/C.
答案 (1)1.0×10－8 N，方向沿MO指向Q (2)100 N/C，方向沿OM指向M (3)100 N/C，沿OM指向M (4)25 N/C
變式訓(xùn)練2 如圖5所示，真空中，帶電荷量分別為＋Q和－Q的點電荷A、B相距r，則：
圖5
(1)兩點電荷連線的中點O的場強為多大？
(2)在兩點電荷連線的中垂線上，距A、B兩點都為r的O′點的場強如何？
答案 （1），方向由A→B (2) ，方向由A→B
解析 分別求出＋Q和－Q在某點的場強大小和方向，然后根據(jù)電場強度的疊加原理，求出合場強．
(1)如圖甲所示，A、B兩點電荷在O點產(chǎn)生的場強方向相同，均由A→B.A、B兩點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度EA＝EB＝＝，
所以O(shè)點的場強為：E＝2EA＝.
（2）如圖乙所示，==，由矢量圖所形成的等邊三角形可知，點的場===，方向與A、B的中垂線垂直，即A→B.
達標檢測
A類
1、下列說法中正確的是（ ）
A、只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場
B、電場是一種物質(zhì)，它與其它物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西
C、電荷間相互作用是通過電場而產(chǎn)生，電場最基本的特征是對處在它里面的電荷有力的作用
D、電場是人為設(shè)想出來的，其實并不存在
2、電場強度的定義式E＝F/q，下列說法正確的是：（ ）
A、該定義式只適用于點電荷形成的電場
B、F是試探電荷所受到的力，q是產(chǎn)生電場電荷的電荷量
C、電場強度的方向與F的方向相同
D、由該定義式可知，場中某點電荷所受的電場力大小與該點場強的大小成正比
3、下列關(guān)于點電荷的場強公式的說法中，正確的是：（ ）
在點電荷Q的電場中，某點的場強大小與Q成正比，與r2成反比
Q是產(chǎn)生電場的電荷，r是場強為E的點到Q的距離
點電荷Q產(chǎn)生的電場中，各點的場強方向一定都指向點電荷Q
點電荷Q產(chǎn)生的電場中，各點的場強方向一定都背向點電荷Q
4、A為已知電場中的一固定點，在A點放一個電荷量為q的點電荷，所受的電場力為F,A點的場強為E，則：（ ）
若在A點換上點電荷－q，A點的場強方向?qū)l(fā)生變化
若在A點換上電荷量為2q 的點電荷，A點的場強變?yōu)?E
若將A點的電荷移去，A點的場強變?yōu)榱?br>A點的場強的大小、方向與放在該處的q的大小、正負、有無均無關(guān)
5、真空中有一個點電荷＋Q1，在距其r處的P點放一電荷量為＋Q2的試探電荷，試探電荷受到的電場力為F，則下列答案中正確的是：（ ）
P點的場強大小為
P點的場強大小等于也等于
試探電荷的電荷量變?yōu)?Q2時，Q2受到的電場力將變?yōu)?F，而P處的場強為
若在P點不放試探電荷，則無法確定該點的場強方向
6、如圖所示，在a、b兩點固定著兩個帶等量異種性質(zhì)電的點電荷，c、d兩點將a、b兩點的連線三等分，則：（ ）
A、c、d兩點處的場強大小相等
B、c、d兩點處的場強大小不相等
C、從c點到d點場強先變大后變小
D、從c點到d點場強先變小后變大
7、將一電荷量為2×10-5的試探電荷放在點電荷Q的電場中的P點處，所受的電場力的大小為2×10-2N，則P點的電場強度的大小為 N/C，如果P點距點電荷Q為10cm，則Q的電荷量為 C。
8、在空間某一區(qū)域，有一勻強電場，有一質(zhì)量為m的液滴帶正電荷，電荷量為q，在此電場中恰能沿豎直方向作勻速直線運動，則此區(qū)域的電場強度大小為 N/C，方向 。
9、如圖所示，絕緣細線一端固定于O點，另一端連接一帶量為q、質(zhì)量為m的帶正電小球，要使帶電小球靜止時細線與豎直方向夾角，可在空間加一勻強電場，則當(dāng)所加的勻強電場沿著什么方向時可使場強最??？最小的場強多大？這時細線中的張力多大？
10、如圖所示真空中A、B兩點分別放置異種點電荷QA、QB、QA=-1×10-8C，QB=4×10-8C，已知兩點電荷間庫侖引力為10-5N，求：
⑴若移去B處的電荷后，B處的電場強度為多大？
⑵若不移去B處點電荷，則AB連線中點處C的場強是多大？
11、如圖所示，同一豎直平面內(nèi)，有兩根光滑絕緣桿OA和OB，與豎直線的夾角均為45°，兩桿上均套有能自由滑動的導(dǎo)體小球，兩球的質(zhì)量均為9×10-4kg，帶電量均為－2×10-7C，且靜止于同一豎直高度處，問：
⑴兩球相距多遠？
⑵OC為AB中垂線，OC線上何處電場強度最小？最小場強是多少？（距O點0.1m處、0）
B類
1、下列關(guān)于電場線的說法中，正確的是：（ ）
A、電場線是電場中實際存在的線
B、電場中的任意兩條電場線都不可能相交
C、順著電場線的方向，電場強度一定越來越大
D、順著電場線的方向，電場強度一定越來越小
2、某電場區(qū)域的電場線如圖所示，a、b是其中一條電場線上的兩點，下列說法中正確的是：（ ）
a點的場強方向一定沿著過a點的電場線向右
a點的場強一定大于b點的場強
正電荷在a點受到的電場力一定大于它在b點受到的電場力
負電荷在a點受到的電場力一定小于它在b點受到的電場力
3、下列各圖中所畫的電場線，正確的是：（ ）
⑴ ⑵ ⑶ ⑷
A、⑴⑵和⑷ B、只有⑷ C、只有⑶ D、⑵和⑶
4、一帶電粒子從電場中的A點運動到B點，軌跡如圖中虛線所示，不計粒子所受的重力則：（ ）
A、粒子帶正電 B、粒子的加速度逐漸減小
C、A點的場強大于B點的場強 D、粒子的速度不斷減小
5、如圖所示，電場中的一條電場線，則下列說法正確的是：（ ）
A、這個電場一定是勻強電場 B、A、B兩點的場強有可能相等
C、A點的場強一定大于B點的場強 D、A點的場強可能小于B點的場強
6、某帶電粒子只在電場力作用下運動，電場線及粒子經(jīng)A點運動到B點的軌跡如圖所示，則由圖可知：（ ）
運動粒子帶負電荷
運動粒子帶正電荷
粒子在A點時的加速度小于它在B點時的加速度
粒子在A點時的加速度大于它在B點時的加速度
7、如圖所示，在等量異種電荷連線的中垂線上取A、B、C、D四點，B、D兩點關(guān)于O點對稱，則關(guān)于各點場強的關(guān)系，下列說法中正確的是：（ ）
A、EA>EB ，EB＝ED B、EA