1.3电场强度学案1(粤教版选修3-1).docx
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1、1.3电场强度学案1(粤教版选修3-1)电场强度学案 第三节电场强度学案课前预习学案一预习目标1通过试验相识电场。2会用电场强度描述电场。3会用电场线描述电场,知道几种常见电场线的分布状况二预习内容电场的两种描述及电场的性质三提出怀疑【问题1】物质存在有两种形式:一种是实物,另一种是场。场看不见、摸不着,但却客观存在。你知道自然界存在哪些场吗? 【问题2】电场的基本性质是什么?怎样简洁、快捷地推断空间中是否存在电场? 【问题3】摸索电荷q在某点受到的静电力大小为F,则该点的电场强度E=。电场强度简称,在国际单位制中,其单位为,符号为。物理学中,规定电场中某点的电场强度的方向 【问题4】无形的电
2、场可以用有形的电场线来描述。试分别画出单个正点电荷、单个负点电荷的电场线分布图。 【问题5】什么是匀强电场?匀强电场的电场线有哪些特点? 课内探究学案 一学习目标1粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的相识过程。2知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,电场是客观存在的一种特别的形态。3理解电场强度的概念及其定义,会依据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的。4能依据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式,并能用此公式进行有关的计算。5知道场强的叠加原理,并能应用这一原理进行简洁的计算。二学习过程(合作探究)【问题1】要探讨电场,必需在电场中放入
3、电荷。无论放置什么样的带电体都可以吗? 【问题2】小组探讨:甲同学说:“由电场强度的定义可知,E跟F成正比,E跟q成反比。”乙同学说:“电场强度E跟q、F无关。”请说出你们小组的观点。假如以检验电荷q的带电量值为横轴,它在电场中A点受到的静电力F为纵轴画出直角坐标系,你认为F与q的关系图线应是什么样的曲线? 【问题3】电场强度是如何描述电场的强弱和方向的? 【问题4】电场线的定义是什么?电场中真的存在蜘蛛网一样的线吗? 【问题5】视察演示试验:模拟电场线分布状况(盛在容器中的蓖麻油、头发屑、电源电极) 【问题6】怎样用电场线直观形象地描述电场?你能概括一下电场线的特点吗? 【问题7】小组探讨:
4、两条电场线在空间中能相交吗?说出你们组的理由。 【问题8】小组探讨:如图所示,点电荷q分别放在A、B两点上,请比较同一图中静电力FA、FB的大小。你能画出点电荷q在A点所受静电力的方向吗?三反思总结资荷间的相互作用是通过电场发生的,电场是存在于电荷四周的一种特别的物质,它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用。正是利用电场的这一特性,我们通过探讨摸索电荷的所受静电力特点,引入了描述电场强弱的物理量电场强度。电场强度是用比值法定义的,它是矢量,有方向。电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一,它的探讨方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法。四课堂检测1真空中两个等量异种点电荷电量的值均
5、为q,相距r,两点电荷连线中点处的场强为A0B2kqr2C4kqr2D8kqr22如图6,正点电荷Q的电场中,A点场强为100NC,C点场强为36N/C,B是AC的中点,则B点的场强为_NC3真空中有一电场,在电场中的P点放一电量为4.010-9C的检验电荷,它受到的电场力为2.010-5N,则P点的场强为_NC;把检验电荷电量减小为2.010-9C,则该电荷在P点受到的电场力为_N课后练习与提高1.下列关于点电荷的场强公式的几种不同的理解,不正确的是()A.在点电荷Q的电场中,某点的场强大小与Q成正比,与r2成反比B.当r0时,E;当r时,E0C.点电荷Q产生的电场中,各点的场强方向肯定是背
6、向点电荷QD.以点电荷Q为中心,r为半径的球面上各处的场强相等2.在电场中某点放入电荷量为q的正电荷时,测得该点的场强为E,若在同一点放入电荷量q=-2q的负电荷时,测得场强为E,则有()A.E=E,方向与E相反B.E=2E,方向与E相同C.,方向与E相同D.E=E,方向与E相同3.图1-3-19所示的各电场中,A、B两点场强相同的是()4.在同始终线上依次有A、B、C三点,且BC=3AB,在A点固定一个带正电的小球,在B点引入电量为2010-8c的摸索电荷,其所受电场力为2010-6N。将该摸索电荷移去后,B点的场强为_,C点的场强为_。假如要使B点的场强为零,可能在C点放一个电量是A点处带
7、电小球的电量的_倍的_电荷.5.(2022广东理科基础12)如图所示,实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线,若带电粒子q(|Q|q|)由a运动到b,电场力做正功。已知在a、b两点粒子所受电场力分别为Fa、Fb,则下列推断正确的是()A若Q为正电荷,则q带正电,FaFbB若Q为正电荷,则q带正电,FaFbC若Q为负电荷,则q带正电,FaFbD若Q为负电荷,则q带正电,FaF6.如图924所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由AOB匀速运动,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改变状况是()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
8、平向左D先变小后变大,方向水平向右7.在X轴上有两个点电荷,一个带正电Q1,一个带负电Q2。且Q1=2Q2。用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小,则在X轴上()AE1=E2之点只有一处;该点合场强为0BE1=E2之点共有两处;一处合场强为0,另一处合场强为2E2CE1=E2之点共有三处;其中两处合场强为0,另一处合场强为2E2DE1=E2之点共有三处;其中一处合场强为0,另两处合场强为2E22、D3、C4、100N/q,6.25N/q,9,正5、A6、B7、B 电场电场强度 教学目标 学问目标1、知道什么是电场;2、理解电场强度的概念,驾驭电场强度点的定义式、单位和电场强度方向的规定
9、; 实力目标能够相识电场的物质性,理解物理学上利用比值来定义物理量的方法; 情感目标电场,虽然看不到、摸不到,但是它实际存在的,可以依据它表现出来的性质探讨、相识这是物理学中常用的探讨方法,学习它同时帮助建立科学的方法论 教学建议 重点难点分析 1、重点是使学生理解电场强度的概念及驾驭电场强度的计算方法2、电场强度是描述电场性质的物理量之一,是本节难点初学者要留意不要将电场强度和电场力混淆 关于电场强度定义的教材分析 电场强度虽然由检验电荷所受到的电场力与电荷量的比值来定义的物理量,但与检验电荷无关,场强与检验电荷所受到的电场力不存在正比关系,与检验电荷的电荷量之间不存在反比关系也就是说电场中
10、某点的电场强度与放在该点的检验电荷大小、电荷的正负、以及该点是否存在检验电荷无关,电场强度与产生电场的源电荷有关,与这点在电场中的位置有关 关于讲解电场概念的教法建议 在讲解电场概念时,要留意强调电场的物质性,也就是说电荷之间的相互作用是通过电场这一媒介完成的,由于电场是看不见、摸不到的,但是却客观存在,讲解时可以对比重力场进行讲解,也可以联系现代科技,例如卫星信号的传送是通过电磁场这一媒介完成的。 关于电场强度讲解的教法建议 电场强度是电学学问中最基本的概念之一它是描述电场的力的属性的物理量,电场强度的学习是本章学问的难点内容 电场强度是描述电场属性的重要物理量,是教学的重点,教材中以一个点
11、电荷产生的电场来讲解探讨的,同一个检验电荷在电场中的不同位置受到的电场力的大小不同,而电场强度的表述是用检验电荷在电场不同位置所受到的电场力的大小与检验电荷的电荷量的比值来定义的也说明电场中不同位置上电场对电荷的作用不同在教学中可以说明:在电场中的同一点上,变更检验电荷的电量,检验电荷所受到的作用力的大小也成比例的改变,检验电荷所受到的电场力与电荷量的比值是一恒量由此引出电场强度的概念 留意电场强度与电场力的区分与联系 项目 电场强度E 电场力F 区分 物理意义 反应电场本身的力的性质 指电荷在电场中所受的力 确定因素 在电场中某一点,E是一个恒量用E=F/q来量度,它确定于电场本身,而与检验
12、电荷的存在与否无关 力的大小确定于放在电场力的电荷的电量q,以及电场中这一点的电场强度E的大小,即FqE 矢量的方向 场强方向与正电荷放在电场里所受电场力的方向相同 正电荷受电场力方向与场强的方向相同,负电荷受电场力方向与场强方向相反 单位 牛/库或者伏/米 牛 联系 F=Eq 电场电场强度 一、教学目标 1、了解电场的概念 2、理解电场强度的概念 3、驾驭电场强度的计算方法 二、重点、难点分析 1、重点是使学生理解电场强度的概念及驾驭电场强度的计算方法 2、电场强度是描述电场性质的物理量之一,这是难点初学者简单把电场强度跟电场力混同起来 三、主要教学过程 1、复习库仑定律 在真空中两个点电荷
13、的作用力跟它们的电量乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,这就是库仑定律 2、新课引入 任何力的作用都离木开物质,脚踢球,脚对球的力干脆作用在球上;狗拉雪橇,狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的;地球对地表旁边物质的作用力是通过重力场物质,作用的;地球与月亮间有万有引力作用力也是因有万有引力场物质;两电荷间相互作用时不干脆接触,它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的,这就是电场 3、教学过程设计 (1)电场 a、电荷四周存在一种特别物质 提问:既然场是物质,为什么我们看不到呢? 答:物质形式 例如可见光波长由,但还有许多波长的光线我们看不到,但不等于它们不存在不能以人类
14、感官为标准判定存在与否场客观存在的证明是它有力、能的特性例如重力场对有质量的物体有力的作用,且可对物体做功,说明其能量电场对放入其中的电荷Q也有力的作用,可对Q做功,说明其有能量 b、电场的基本性质:电场对放入其中的电荷有力的作用,此力称电场力 c、静电场:静止电荷的电场 场有能和力的特性,我们先看电场中力的性质,它是本章的重要内容,先以点电荷为例 如图1所示,在Q电场中A点分别放入电荷、则它们分别受电场力为: 看看上式,我们可发觉场电荷Q对不同的检验电荷q有不同的电场力,但只要A点位置不变,F与q的比值就不变 若换到B点,则 从上面分析看出:Q固定则电场的空间分布固定,对于场中某固定点,值仅
15、与Q、r有关,与检验电荷无关,它反映的是电场的性质,反映的是电场的强弱,称场强 (2)电场强度 a、定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度,简称场强 b、定义式: F电场力国际单位:牛(N) q电量国际单位:库(C) E电场强度国际单位:牛库(NC) c、物理意义; 电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力 d、电场强度是矢量,规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向电场中同一点,q、q受力方向不同,场强只能有一个方向,规定以q的受力方向为正 例在图2中标出A、B、C、D四点的电场强度的方向 正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离Q;负点电
16、荷电场中某点电场强度方向 沿连线指向Q e、单位:牛库NC 借助于点电荷场强推出,可适用于随意电场 (3)一个点电荷电场的场强 a、真空中:(与检验电荷q无关,仅与场电荷Q及r有关) b、方向:正电荷在该点受电场力方向(以后还会遇到各点场强大小,方向均相同的匀强电场) (4)两个点电荷产生的电场的叠加原理 如图3所示,在正点电荷与负点电荷产生的电场中有一点A,求A点的电场强度,由电场强度的定义可知,在数值上为1C点电荷在A点所受的电场力今在A点放C,q将同时受到和的作用,每个作用力都能单独用库仑定律求出,就像另一个电荷不存在一样,而q受的合力为各分力的矢量和,又因q是1C正电荷,所以它受的电场
17、力在数值上等于场强,也就是说A点的合场强为与单独在A点产生的场强的矢量和,这就是电场强度的叠加原理 用电场强度的叠加原理可以求得随意多个点电荷产生的电场强度,任何一个带电体不管 其电荷分布多么困难,都可以视为由很多点电荷组成,因而可以用场强叠加原理求出它的场 强可以看出,真空中随意多个点电荷产生的电场强度,仅由场电荷、电场中的位置两个因 素确定,而与检验电荷无关 (5)比较:和 a、是场强的定义式,适用于任何电场 b、是点电荷电场中场强的计算式 (6)电场强度小结 a、电场中某点场强大小和方向,均与该点放不放检验电荷、放哪种电荷、放多大检验电荷无关,是电场自身的性质,与外界因素无关对确定的电场
18、来说,在某点放单位正电荷时,它受电场力的大小和方向是确定的 b、场强 (7)例题 例1场电荷C,是正点电荷;检验电荷C,是负电荷,它们相距m而静止且都在真空中,如图4所示求: (1)q受的电场力 (2)q所在的B点的场强 (3)只将q换为C的正点电荷,再求受力及B点的场强 (4)将受力电荷拿去后再求B点场强 解(1)库仑定律:N方向在A与B的连线上,且指向A (2)由电场强度的定义:所以NC方向由A指向B (3)由库仑定律:N方向由A指向BNC方向由A指向B (4)因E与q无关,自然也不会影响E的大小与方向,所以拿走q后场强不变 例2如图5(a)所示,点电荷q与9q静止于真空中,相距r,它们均
19、为正电荷,求: (1)连线中点A的场强; (2)求场强为0的点位置 解(l)在A点放C,它受力状况如图5(c)所示,F为q对的作用力,9F为 9q对的作用力,而合力为8F方向指向q,所以 (2)先分析的点可能的位置范围,因在该点放1C时,它受力为零,所以q与9q对1C作用力肯定等大反向,因而两力共线,由此可以断定的点在q与9q的连线上,当1C放于q以左及9q以右的连线上时,它受的两个力都同向,因而不行能抵消,所以的点肯定在两点电荷中间的连线上 令的点O距q为,如图(b)所示,1C电荷在O点受力为零,所以有 (无意义,舍去) 答:(1)方向指向q (2)的点在q与9q之间,距q为r4 四、说明
20、1、对于电场强度概念的理解留意: (1)定义电场强度 无论放正、负检验电荷,E的方向定义为q受力方向,类似于电流方向定义为正电荷移动方向,无论是谁移动形成电流 (2)电场强度为自身性质,与检验电荷无关 2、我们探讨的电荷均处于真空中,如处于空气中也可近似认为是在真空中 第3节电场强度 第3节电场强度要点一电场强度的理解1电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用,描述这一性质的物理量就是电场强度2电场强度是采纳比值定义法定义的即EFq,q为放入电场中某点的摸索电荷的电荷量,F为电场对摸索电荷的静电力用比值法定义物理量是物理学中常用的方法,如速度、加速度、角速度、功率等这样在定义一个新物理量
21、的同时,也确定了这个新物理量与原有物理量之间的关系3电场强度的定义式给出了一种测量电场中某点的电场强度的方法,但电场中某点的电场强度与摸索电荷无关,比值Fq是肯定的要点二点电荷、等量同种(异种)电荷电场线的分布状况和特别位置场强的对比1点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图133所示) 图133(1)离点电荷越近,电场线越密集,场强越强(2)若以点电荷为球心作一个球面,电场线到处与球面垂直,在此球面上场强大小到处相等,方向各不相同2等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图134所示)图134(1)两点电荷连线上各点,电场线方向从正电荷指向负电荷(2)两点电荷连线的中垂面(中垂线)上,
22、电场线方向均相同,即场强方向均相同,且总与中垂面(线)垂直在中垂面(线)上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线中点)(3)在中垂面(线)上的电荷受到的静电力的方向总与中垂面(线)垂直,因此,在中垂面(线)上移动电荷时静电力不做功3等量同种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图135所示)图135(1)两点电荷连线中点O处场强为零,此处无电场线(2)中点O旁边的电场线特别稀疏,但场强并不为零(3)两点电荷连线中垂面(中垂线)上,场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷)(4)在中垂面(线)上从O点到无穷远,电场线先变密后变疏,即场强先变强后变弱4匀强电场中电场线分布特点(如图136所示
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- 1.3 电场 强度 粤教版 选修
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