高中物理第1章静电与静电场第3节电场及其描述教师用书鲁科版选修1-1.pdf

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1、精品教案可编辑第 3 节电场及其描述课标解读重点难点1.认识电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场具有力的性质2.理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场的强弱和方向3.认识电场线，会用电场线来定性描述电场的强弱和方向.1.公式EFq0和EkQr2的理解和应用(重点)2.电场线的理解和应用(重点)3.电场的概念(难点)4.电场线的概念(难点)电场1.基本知识(1)产生：电荷在其周围形成场，通常称之为静电场，简称电场带电体之间通过电场产生力的作用，这种力叫电场力(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用(3)电场是客观存在的物质，但我们看不见，摸不着，是一种特殊的物质2思考判断(1)电场是人们为

2、了解释电荷间的作用力，人为创造的，并不是真实存在的()(2)电场看不见、摸不着，因此电场不是物质()(3)电场对放入其中的任何电荷都有力的作用()3探究交流如图 1-3-1所示，F1和F2为电荷q1和q2间的相互作用的库仑力，那么F1和F2各是怎样产生的？图 1-3-1精品教案可编辑【提示】带电体 1 在其周围产生电场，放在此电场中的带电体2 受到带电体1 的电场施加的力为F2，同样带电体2 在其周围也产生电场，放在此电场中的带电体1 也受到带电体 2 的电场施加的力为F1.电场的描述1.基本知识(1)电场强度定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q0的比值，即Fq0，定义为该点的

3、电场强度，用E表示，简称场强公式：EFq0，其单位是牛顿每库或伏特每米，符号为N/C 或 V/m.点电荷的场强公式：EkQr2.方向：规定正电荷在某点受力的方向即为该点电场强度的方向，与负电荷在该点所受的静电力的方向相反矢量：电场强度既有大小又有方向，是矢量物理意义：描述电场强弱的物理量，与放入电场中的其他电荷无关(2)电场线定义：为了形象地描述电场，人们在电场中画出的带有箭头的曲线电场线的特点：电场线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度的方向一致，电场线的疏密程度描述电场的强弱，电场线越密的地方，电场越强2思考判断(1)根据EFq0，电场强度E与F成正比，与q0成反比()(2)公式EFq0是

4、电场强度的比值定义式，适用于一切电场()(3)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线()精品教案可编辑3探究交流本节我们用来定义电场强度的方法叫比值定义法，想一想：我们还学过哪些用比值定义的物理量？它们有什么共同点？【提示】在物理学中，常常用比值定义一个物理量，例如：密度mV；加速度avt；速度vst等用比值定义法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决定关系.对电场强度的理解【问题导思】1电场中某点的场强与放入电场的其他电荷是否有关？【提示】无关2公式EFq0与EkQr2适用范围相同吗？【提示】不同电场强度是描述电场的力的性质的物理量1EFq

5、0是电场强度的定义式，适用于任何情况虽然EFq0，但E与F和q0都无关，电场强度是由电场本身决定的量电场中某点的场强是确定的，其大小、方向只与建立电场的本身(或场源电荷)有关，而与放入的试探电荷无关2EkQr2是点电荷所形成的电场的决定式E由场源电荷Q和试探电荷到场源电荷的距离决定，与是否放入试探电荷无关3电场强度E与电场力F的区别精品教案可编辑电场强度电场力电荷受到的电场力与电荷量的比值电场对电荷产生的力的作EFq0FEq0只决定于电场本身，与电荷q0无关由电荷q0和场强共同决N/CN电场强度是矢量，当空间的电场是由几个电荷共同产生时，某点的场强应是每个点电荷单独存在时在该点场强的矢量叠加如

6、图 1-3-2所示，A为带正电为Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转角而静止，小球用绝缘细线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度图 1-3-2【审题指导】要求小球所在处的电场强度，可以采用电场强度的定义式，需要求出小球所受到的电场力，可以通过平衡条件求得电场力【解析】分析小球受力如图所示，由平衡条件得：F电mgtan，所以小球所在处的电场强度EF电qmgtan q，小球带正电荷，因此电场强度方向水平向右精品教案可编辑【答案】mgtan q，方向水平向右带电金属板A不能当成点电荷，电场强度是矢量，不仅要求出大小，还要求出方向 根据

7、共点力的平衡条件即可求得带电体之间的作用力，从而进一步求解电场强度1关于电场，下列说法正确的是()【导学号：31870006】A由EFq知，若q减半，则该处电场强度为原来的2 倍B由EkQr2知，E与Q成正比，而与r2成反比C由EkQr2知，在以Q为球心，以r为半径的球面上，各处场强均相同D电场中某点场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向【解析】因EF/q为场强定义式，而电场中某点场强E只由电场本身决定，与是否引入电荷及q的大小、正负无关，故A 错；由场强方向的规定知D 错；EkQr2是点电荷的场强公式，B 对，C 错精品教案可编辑【答案】B对电场线的理解【问题导思】1电场线是电场中客观存

8、在的物质吗？【提示】不是2电场线如何描述电场的强弱？【提示】利用电场线的疏密程度3电场线是电荷的运动轨迹吗？【提示】不是1电场线的特点(1)电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷(2)电场线分布的疏密反映了电场的强弱，表示场强的大小(3)电场线上任意一点的切线方向与该点场强方向一致(4)电场线在电场中不相交，不中断，因为如果电场线相交，该点的场强就有两个方向了(5)电场线是为了形象描述电场而假想的，实际并不存在2电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹(1)如果电场线是直线，且带电粒子初速度为零或初速度在这条直线上，那么带电粒子的受力与其速度在一条直线上，粒子的运动轨迹和电场线可能重合(2

9、)如果电场线是直线，带电粒子有一定的初速度且速度不在这条直线上，带电粒子的运动轨迹是曲线，轨迹和电场线不重合(3)如果电场线是曲线，无论带电粒子是否有初速度，由于受力方向在不断改变，其运动速度不可能与受力方向一致，所以轨迹一定不与电场线重合如图 1-3-3所示为静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是()精品教案可编辑A这个电场可能是负点电荷形成的BC点处的场强为零，因为那里没有电场线C点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大D负电荷在B点时受到的电场力的方向沿B点切线方向图 1-3-3【审题指导】(1)由电场线的疏密程度可以判断电场强度的大小(2)电场强度的方向沿电场线在该点的切

10、线方向(3)电荷所受电场力的方向与电荷的电性有关【解析】负电荷的电场线是指向负电荷的直线，故A 错误；电场线只是形象地描述电场，没有电场线的地方，场强不一定为零，故B 错误；电场线的疏密表示电场的强弱，EAEB，FqE，所以FAFB，故 C 正确；负电荷在B点所受电场力的方向与B点的切线方向相反，故D 错误【答案】C电场线是为了形象、直观、方便地描述电场的特性，而引入的一种辅助手段如果知道了电场线的疏密分布及电场线的形状、箭头指向，就能讨论电场中各点的场强大小关系和方向因此了解各种常见电场的电场线分布情况，对于灵活运用电场线判断电场的性质是大有帮助的2关于电场线，下述说法正确的是()A电场线是

11、客观存在的B电场线与电荷运动的轨迹是一致的C电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同精品教案可编辑D沿电场线方向，场强一定越来越大【解析】电场线不是客观存在的，是为了形象描述电场的假想线，A 选项是错误的；由静止开始运动的电荷所受电场力方向应是该点的切线方向，下一时刻的位置应沿切线方向，可能在电场线上，也可能不在电场线上，轨迹可能与电场线不一致，何况电荷可以有初速度，运动轨迹与初速度大小、方向有关，可能轨迹很多，而电场线是一定的，选项B 错误；正电荷在电场中受的电场力方向与该点的切线方向相同，而负电荷所受电场力的方向与该点切线方向相反，选项C 正确；场强大小与场强的方向无关，与电场线

12、的方向无关，只由电场线的疏密决定，D 选项错误【答案】C【备课资源】(教师用书独具)接地放电精品教案可编辑地球是良好的导体，由于它特别大，所以能够接受大量电荷而不明显地改变地球的电势，这就如同从海洋中抽水或向海洋中放水，并不能明显改变海平面的高度一样如果用导线将带电导体与地球相连，电荷将从带电体流向地球，直到导体带电特别少，可以认为它不再带电；生产中和生活实际中往往要避免电荷的积累，这时接地是一项有效措施.1某电场的电场线分布如图1-3-4所示，a、b两点电场强度的大小关系是()【导学号：31870007】图 1-3-4AEaEbBEaEbCEaEbD无法比较【解析】根据电场线的疏密可以判断，

13、a点的场强大，所以A 正确【答案】A2如图 1-3-5所示为两个等量点电荷周围的电场线分布(电场线方向未标出)，则()图 1-3-5AA只能带正电BA只能带负电C若A带正电，则B肯定是带负电的D若A带正电，则B肯定是带正电的精品教案可编辑【解析】图示的电场线为两个等量异种点电荷形成电场的电场线分布，C 正确，D 错；但没有标注电场线的方向，所以不能判断AB 的电性，AB 错【答案】C3关于电场线的叙述，下列说法正确的是()A电场线的方向就是带正电的试探电荷的运动方向B电场线是直线的地方一定是匀强电场C正点电荷只受电场力作用时，加速度的方向总是与所在处的电场线的切线重合D画有电场线的地方有电场，

14、没画电场线的地方就不存在电场【解析】解答本题时，最易错的是用特殊现象代表一般现象如电场线为直线时，正点电荷仅受电场力作用，将从静止开始沿电场线方向运动，把这一特殊现象当成一般的电场中正电荷都会沿电场线运动是错误的从而可知A 错，C 对电场线形象地表示电场，画有电场线的地方有电场而电场线之间的空白区域也有电场，故D 错匀强电场的电场线是直线，而且是间距相等的平行直线，故B 错【答案】C4一负电荷从电场中A点由静止释放，只受静电力作用，运动到B点的过程中，它运动的vt图象如图 1-3-6 所示，则A、B两点所在区域的电场分布情况可能是下图中的()图 1-3-6【解析】由vt图象知，负电荷由A到B速

15、度越来越大，所以静电力对电荷做正功，静电力的方向与过A点场强方向相反，故A、D 选项错误由A向B运动过程中加速度越来越大，故静电力越来越大，电场线越来越密，C 对，B 错【答案】C学业达标测评(三)精品教案可编辑(建议用时：45 分钟)1下面的说法中不正确的是()A电荷的周围存在电场B电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而存在的C电荷甲对电荷乙的电场力是电荷甲的电场对电荷乙的作用力D电场力是不相接触的物体之间的作用力，这种相互作用不经其他物质便可直接进行【解析】电场是电荷周围存在的一种特殊物质，电荷间的相互作用力是通过电场进行的，故 A、B、C 均正确，D 不正确【答案】D2在

16、电场中某一点放一试探电荷q，它受到的静电力为F，则该点的电场强度为EFq，那么下列说法正确的是()【导学号：31870008】A若移去试探电荷，该点电场强度为0B若该点放一电荷量为2q的试探电荷，则该点的电场强度为2EC若该点放一电荷量为2q的试探电荷，则该点的电场强度为E2D若该点放一电荷量为2q的试探电荷，则该点的电场强度为E【解析】电场强度是根据试探电荷受力情况用比值的方法定义的，公式EFq中，虽然有试探电荷的电荷量q，但更换试探电荷时，F与q的比值不变，电场强度由电场本身决定【答案】D3如图 1-3-7所示是电场中某区域的电场线分布图，A是电场中的一点，下列判断中正确的是()精品教案可

17、编辑图 1-3-7AA点的电场强度方向向左BA点的电场强度方向向右C因A点无电场线，所以A点场强是零D正点电荷在A点受力向左【解析】由题图可以看出，此电场中的电场线是一系列等间距的互相平行的直线，电场线均匀分布，方向相同，该电场中电场强度处处大小相等、方向相同，故A点的电场强度方向向右，因此A、C 错，B 对；根据电场强度方向的规定可知，正电荷在A点的受力方向向右，即与电场强度方向相同，而负电荷在A点受力向左，故D 错【答案】B4如图1-3-8甲所示，AB是一个点电荷形成的电场中的一条电场线，图乙则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力大小间的函数图象(F-q图象)，指定电场方向

18、由A指向B为正方向，由此可以判定()图 1-3-8A场源可能是正电荷，位置在A侧B场源可能是正电荷，位置在B侧C场源可能是负电荷，位置在A侧D场源可能是负电荷，位置在B侧【解析】因放在a、b处的正电荷所受的电场力的方向均沿由A指向B的方向，故a、精品教案可编辑b处电场强度的方向均沿A指向B的方向，又由FEq可知，图线的斜率对应电场强度大小，故有EbEa，由点电荷所形成的电场线的分布特点可知，场源电荷可能为负电荷，且位于B侧，D 正确【答案】D5图 1-3-9中实线是匀强电场的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上两点若带电粒子在运动过程中只受静电力作用，下列判断错

19、误的是()图 1-3-9A带电粒子带负电荷B带电粒子带正电荷C带电粒子所受静电力方向与电场线方向相反D带电粒子做匀变速运动【解析】由图可以看出，带电粒子通过该电场区域时，不论是由a向b还是由b向a运动，运动轨迹都向左弯曲，表明带电粒子所受静电力方向与电场方向相反，带电粒子应带负电因带电粒子在匀强电场中所受的静电力是恒力，故运动的加速度大小和方向不变，做匀变速曲线运动【答案】B6关于电场线的叙述，正确的是()A沿着电场线的方向电场强度越来越小B在没有电荷的地方，任何两条电场线都不会相交C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D电场线是非闭合曲线，始于正电荷或无穷远，终止

20、于无穷远或负电荷【解析】电场线的疏密反映电场强度的大小，电场线越密的区域，电场强度就越大 在精品教案可编辑不同电场中沿着电场线的方向电场强度可能变大(如负点电荷的电场)、变小(如正点电荷的电场)、不变(如匀强电场)，或更复杂，故A 错误如果两条电场线相交，根据电场线的物理意义，则该点有两个电场方向而实际上电场中某点的场强方向是唯一确定的，所以电场中任意两条电场线不会在无电荷处相交，故B 正确电场线是一种物理模型，是为了形象描述电场而引入的，不是实际存在的线，故C 正确静电场中电场线始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷，电场线不是闭合曲线，故D 正确【答案】BCD7A、B为带电荷量分别为Q和

21、Q的两个等量异种点电荷，c、d为A、B连线上的两点，且AcBd，如图 1-3-10所示，关于c、d两点间电场强度的情况是()图 1-3-10A由c到d电场强度由大变小B由c到d电场强度由小变大C由c到d电场强度不变D由c到d电场强度先变小后变大【解析】c、d两点处于A、B两异种点电荷所形成的叠加场，各点场强可由EAEB表示，但计算起来较为繁杂，可借助电场线来描绘，如图所示，从电场线分布看，从cd过程中电场线密疏密，因此电场强度先变小后变大【答案】D8下列正确描述正点电荷电场线的图示是()精品教案可编辑【解析】正点电荷的电场线是从点电荷出发的射线，所以选项A 正确【答案】A9如图 1-3-11所

22、示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强，则()图 1-3-11AA、B两处的场强方向相同B因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EAEBC电场线从A指向B，所以EAEBD不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定【解析】由图可知，A、B两处的场强方向相同，A 正确；但只有一条电场线，无法描述电场线分布的疏密程度，故无法比较EA、EB的大小，D 正确，B、C 均错误【答案】AD10 电荷量为Q1 3.0 10 10 C 的负电荷，在电场中某点受到的电场力F 6.3 10 7N，方向竖直向上，则该点的场强大小为_N/

23、C，场强方向为 _；如果将负电荷Q1改换为Q2 6.0 1010C 的正电荷，那么正电荷受到的电场力大小为_N；如果该点不放电荷，该点场强大小为_N/C.【解析】根据电场强度公式，EFqFQ1 2.1 103N/C，方向竖直向下，该点场强的大小和方向不随该点电荷的改变而变化电荷Q2在该点所受电场力为FQ2E 6.0 1010C 2.1 103 N/C 1.26 10 6 N.【答案】2.1 103竖直向下1.26 1062.1 10311 在真空中O点放一个点电荷Q1.0 109 C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个试探点电荷q 1.0 1010 C，如图 1-3-12所示

24、，求：图 1-3-12精品教案可编辑(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？(5)如果把Q换成1.0 109 C 的点电荷，情况又如何？【解析】(1)q在M点受到的电场力由库仑定律可得FkQqr2 9.0 1091.0 10 9 1.0 10100.32N 1.0 108 N方向由N指向M.(2)M点的场强EFq1.0 1081.0 1010N/C 100 N/C，方向由M指向N.(3)拿走q后M点的场强不变，场强与试探电荷q无关(4)由EkQr2可知，离场源电荷Q越远，E越小，由于rOMEN.(5)若把Q换成1.0 109 C 的点电荷，各处的场强大小不变，但方向与原来相反【答案】见解析