高中物理 第2章 电场与示波器 探究电场的力的性质学案 沪科版选修3-1

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1、学案1　探究电场的力的性质[学习目标定位]1.理解电场强度的概念及公式，并会进行有关的计算.2.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布特征.3.理解点电荷的电场强度及场强叠加原理．一、电场19世纪30年代，法拉第在大量实验的基础上认为电荷周围存在着由它产生的电场，其基本性质是能够对放入其中的电荷有力的作用，这个力叫做电场力．二、怎样描述电场1．电场中某点的电荷所受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做电场在该点的电场强度，简称场强，用E表示，即E＝.2．真空中点电荷周围形成的电场的电场强度公式为：E＝k，其中k是静电力常量，Q是

2、场源电荷的电荷量，r是场点离开场源电荷Q的距离．3．电场线是在电场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都表示该点的电场强度方向，电场线的疏密程度表示空间各点场强的大小．应该注意，电场线不是(填“是”或“不是”)实际存在的线，而是形象地描述电场的假想的线．4．电场的叠加原理：许多点电荷在某点的合场强，等于各点电荷的电场在该点场强的矢量和．一、电场　电场强度[问题设计]1．在空间中有一电场，把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F.若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为

3、nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？答案　2F　nF2．结合问题设计1思考电荷在电场中某点受到的静电力F与电荷所带电荷量q有何关系？答案　F与q成正比，即F与q的比值为定值．[要点提炼]电场强度的定义式是E＝F/q，它是表示电场的强弱和方向的物理量．1．电场强度的唯一性：决定于电场本身，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关(填“有关”或“无关”)．2．电场强度的矢量性：电场强度的方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同，与负电荷的受力方向相反．所以比较电场强度是否相同时，一定要考虑大小和方向两个因素．[延伸思考]

4、　电场强度是比值法定义的物理量．比值法定义的特点是什么？请结合密度ρ＝、电阻R＝的公式加以说明．答案　比值法定义的特点是被定义的物理量与作比值的两个量无关，只取决于物质、电阻、电场本身的性质．二、点电荷的电场　电场强度的叠加[问题设计]1.如图1所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q，已知q到Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？图1答案　根据库仑定律有F＝k，所以Q在q所在位置产生的电场的电场强度为E＝＝k，方向沿Qq的连线由Q指向q.2．如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图2所示的位

5、置，q所在位置的电场的电场强度多大？图2答案　如图所示，Q、Q′分别对q有力的作用，q所受的静电力为两个力的合力F＝＝k.所以q所在位置的电场的电场强度为E＝＝k.[要点提炼]1．点电荷电场的场强：(1)公式E＝k，适用条件：真空中的点电荷．(2)方向：沿某点和Q的连线，Q为正电荷时，沿连线向外，Q为负电荷时，沿连线向里．如果以Q为中心，r为半径作一球面，则球面上各点的电场强度大小相等．当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向里．2．场强是矢量，当空间存在多个点电荷产生的电场时，电场中某点的电场强度为各个点电荷

6、单独在该点产生的电场强度的矢量和．三、电场线　匀强电场[问题设计]1．电场线是如何表示电场方向和强弱的？答案　在电场中，某点电场线的切线方向表示该点场强方向；电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场强度较大的地方电场线较密，反之较疏．2．电场线是真实存在的吗？能不能相交？答案　不是．如果相交，则在同一点的切线方向有两个，电场强度的方向也有两个，这与电场强度的方向只有一个相矛盾，所以不可能．[要点提炼]1．电场线的特点有：(1)起始于无限远或正电荷，终止于负电荷或无限远．(2)任意两条电场线不相交．(3)在同一幅图中，电场线的疏密表示场强的

7、大小，电场线某点的切线方向表示该点电场强度的方向．2．匀强电场中各点的电场强度大小相等，方向相同；电场线是距离相等的平行直线．[延伸思考]　1.点电荷、等量同号点电荷、等量异号点电荷电场的电场线有何特点？2．电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹相同吗？答案　1.点电荷的电场：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远处，负电荷的电场线由无限远处延伸到负电荷，如图所示，其特点有：(1)点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点．(2)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直．在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同．等量同号点电荷的电场：电场

8、线分布如图所示(以等量正点电荷为例)，其特点有：(1)两点电荷连线上，中点O处场强为零，向两侧场强逐渐增大，方向指向中点．(2)两点电荷连线中点O沿中垂面(中垂线)到无限远，电场线先变密后变疏