2019-2020年高中物理 第三节 电场 电场强度 新人教版选修3.doc

2019-2020年高中物理 第三节 电场 电场强度 新人教版选修3 教学目标（一）知识与技能1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态2理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的3能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算4知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算（二）过程与方法通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。 （三）情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法。培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。重点：电场强度的概念及其定义式难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算教学过程（一）引入新课问题引入：电荷间的相互作用力是怎样产生的？（二）新课教学-第三节 电场 电场强度一、电场： 电荷电场电荷AB图1.3-1电荷之间通过电场相互作用启发学生从哲学角度认识电场，理解电场的客观存在性，不以人的意识为转移，但能为人的意识所认识的物质属性利用课本图1.31说明：电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B的电场对电荷A的作用1.电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质电场发生的，电荷的周围都存在电场.特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加.物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性质量和能量.2.电场的基本性质：主要表现在以下几方面引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量.可见，电场具有力和能的特征提出问题：同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？引入电场强度的概念：因为电场具有方向性以及各点强弱不同，所以造成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电场强度来表示电场的强弱和方向二、电场强度(E)：图1.2-1 探究影响电荷间相互作用力的因素AP1P2P3F由图1.2-1可知带电金属球周围存在电场。且从小球受力情况可知，电场的强弱与小球带电和位置有关。引出试探电荷和场源电荷-1.关于试探电荷（检验电荷）和场源电荷注意：检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无影响指出：虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱，但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表示电场的强弱实验表明：在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱2.电场强度定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强用E表示。公式（大小）： （适用于所有电场）单位： 牛顿/库仑（ N/C ）如果1C的电荷在电场中某点受到的静电力是1N，这点的电场强度就是1N/C. 提出问题：电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？方向：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同注意：负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反。研究方法：将检验电荷放入点电荷周围的电场中某点，判断其所受的电场力的大小和方向，从而得出该点场强唯一性和固定性电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q的大小、正负及有无均无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关.带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向 三、（真空中）点电荷周围的电场、电场强度的叠加1.点电荷周围的电场大小： （只适用于点电荷的电场）公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离图1.3-2 点电荷的电场从而使学生理解：空间某点的场强是由产生电场的场源电荷Q和该点距场源电荷的距离r决定的，与检验电荷无关方向：如果Q是正电荷，E的方向就是沿着半径向外；如果Q是负电荷，E的方向就是沿着半径向内，如图1.3-2示，公式E=F/q和E=kQ/r2的区别及联系：公式E=F/q适用于所有电场；公式E=kQ/r2只适用于点电荷的电场提出问题：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是怎样的呢？带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性，分析出电场的叠加原理2.电场强度的叠加原理：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独存在时在该点产生的电场强度的矢量和P+Q1-Q2E1E2E图1.3-3例如：课本图1.3-3中P点的场强，等于Q1在该点产生的场强E1和Q2在该点产生的场强E2的矢量和从而使学生进一步理解到，任何带电体都可以看做是有许多点电荷组成的利用点电荷场强的计算公式及叠加原理就可以计算出其周围各点场强【例题1】在真空中有两个点电荷Q1=3.010-8C和Q2=3.010-8C，它们相距0.1m，求电场中A点的场强A点与两个点电荷的距离相等A+Q1-Q2E1E2E图1，r=0.1m分析：点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，它们大小相等，方向如图1所示，合场强E在E1和E2的夹角的平分线上，此平分线跟Q1和Q2的连线平行 解：E= E1cos60E2cos60=2 E1cos60=2k Q1cos60/r2代入数值得 E=2.7104N/C3.可以证明：一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，即球外距离球心r处电场强度为：E=kQ/r24电场力与电场强度的区别与联系电场力电场强度区别物理意义电荷在电场中所受力反映电场的力的属性决定因素由电场和电荷共同决定仅由电场自身决定大小F=qEE=F/q方向正电荷受力与E同向负电荷受力与E反向规定E的方向为正电荷在该点的受力方向单位NN/C(或V/m)联 系F=qE普遍适用四、电场线1.电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向。2.电场线的基本性质电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.电场线的密疏反映电场强度的大小(疏弱密强).静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远.它不封闭，也不在无电荷处中断.任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切)3.常见电场的电场线【演示】模拟电场线电场正点电荷负点电荷等量同号电荷等量异号电荷匀强电场电场线图样简要描述发散状会聚状相斥状相吸状平行的、等间距的、同向的直线强调指出：电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。五、匀强电场1.定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.图1.3-10 2.匀强电场的电场线：是一组疏密程度相同(等间距)的平行直线.例如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场.如图1.3-10.【小结】对本节内容做简要的小结巩固练习1下列说法中正确的是：（ B C ）A电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比B电场中某点的场强等于F/q，但与检验电荷的受力大小及带电量无关C电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向D公式E=F/q和E=kQ/r2对于任何静电场都是适用的2在真空中负点电荷Q形成的电场中的P点，放一个q1= -10-9C的点电荷，测得所受电场力大小为10-6N。则：（l）若移走q1，而在P点放置一个q2= +210-8C的点电荷，则q2所受电场力大小为_N，此时Q在P点产生的电场的场强大小为_N/C，方向与将放在P点时的场强方向_；（2）若在P点不放任何检验电荷，则Q在P点产生的场强大小为_N/C，方向与将放在P点时的场强方向_。答：（l）210-5，1103，相同；（2）1103，相同。3下列说法中正确的是：（ ACD ）A场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电量B场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电量C在库仑定律的表达式中,是电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，此场对q1作用的电场力；同样是电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强的大小，此场对q2作用的电场力D无论定义式E=F/q中的q值(不为零)如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值始终不变作业1.复习本节课文2.思考课本P14问题与练习第(1)、(2)、(5)、(6)、(7)题3.将(2)、(6)题做在作业本上参考题1、在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到电场力向左，下列说法正确的是：（ C ）A当放入正电荷时，该点的场强向右，当放入负电荷时，该点的场强向左B只有在该点放入电荷时，该点才有场强C该点的场强方向一定向右D以上说法均不正确2、真空中，两个等量异种点电荷电量数值均为q，相距r两点电荷连线中点处的电场强度的大小为：（ D ）A0 B2kq/r2 C4 kq/r2 D8 kq/r23、在个等边三角形ABC的顶点B、C处各放个点电荷时，测得A 处的电场强度大小为E,方向与BC边平行，且由B指向C，如图所示拿走C处的点电荷后，A处的电场强度 ( B )ABCEA大小仍为E，方向从A指向BB大小仍为E，方向沿BA延长线向外C大小变为E/2，方向未变D不能作出结论说明1电场强度是表示电场强弱的物理量，因而在引入电场强度的概念时，应该使学生了解什么是电场的强弱，同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不同的，所受电场力大的点，电场强2应当使学生理解为什么可以用比值F/q来表示电场强度，知道这个比值与电荷q无关，是反映电场性质的物理量用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法，应结合学生前面学过的类似的定义方法，让学生领会电场强度的定义3应当要求学生确切地理解E=F/q和E=kQ/r2这两个公式的含义，以及它们的区别和联系4应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂，一般只限于两个电场叠加的情形通过这种计算，使学生理解场强的矢量性5电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。A组能力训练题1.( xx江苏理综卷21.) 关于电场，下列说法正确的是（ C ）A.电场是假想的，并不是客观存在的物质 B.描述电场的电场线是客观存在的C.电场对放入其中的电荷有力的作用D.电场对放入其中的电荷没有力的作用答：C22.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 ( BCD )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，各点的场强方向一定是背向点电荷QD. 以点电荷Q为中心，r为半径的球面上各处的场强相等3. 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 ( D )A. E=E，方向与E相反B. E=2E，方向与E相同C. E=E/2，方向与E相同D. E=E，方向与E相同4. 图3所示的各电场中，A、B两点场强相同的是( C )图3BAABCDBABABA5. 在同一直线上依次有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2.010-8C的试探电荷，其所受电场力为2.010-6N。B点的场强为_，将该试探电荷移去后，B点的场强为_，C点的场强为_。如果要使B点的场强为零，可以在C点放一个电量是A点处带电小球的电量的_倍的_电荷. 答：100N/C，100N/C，6.25N/C，9, 正Qab图46.（xx年广东理科基础12）如图4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,则下列判断正确的是（ A ）A若Q为正电荷，则q带正电，FaFbB若Q为正电荷，则q带正电，FaFbD若Q为负电荷，则q带正电，Fa Fb 解析：由a运动到b电场力做正功可知，两电荷电性相同，又由电场线的疏密知FaFb.图5ABO+Q-Q7. 如图5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变化情况是（ B ）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，方向水平向左 D先变小后变大，方向水平向右图6OS8. 如图6所示，半径为R的圆环，均匀带有电量为Q的正电荷。先从环上截取S的一小段，若SQBB.小球A带正电，小球B带负电，且QAQBD.小球A带负电，小球B带正电，且QAQB解析：若小球A带正电，小球B带负电，则B球所受的合外力向左，不可能向右做匀加速直线运动，所以选项A、B错误；对于A、B整体，所受外力向右，所以小球A带负电，小球B带正电，且QAE2B两处的电场方向相反，E1E2C两处的电场方向相同，E1E2D两处的电场方向相反，E1E2P1bc答：D解: 由于对称性，ab棒的左半段ac在P1点产生的合场强为0，所以只有右半段cb（带电Q/2）在P1产生的场强为E1ab上电荷(带电Q)产生的静电场在 P2处的场强大小为E2不难看出，两处的电场方向相反， E1 E2