第3节　电场强度　场强的叠加 (第一课时)-2022-2023学年高一物理同步精品备课教案（人教版2019必修第三册）

第3节　电场　电场强度（学案） 第1课时　电场强度　场强的叠加 学习目标　 1.知道电场的概念及电场的基本性质. 2.理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算. 3.掌握点电荷的电场和电场强度的叠加. 一、电场 1.电场：存在于电荷周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过电场产生的. 2.场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，场是物质存在的一种形式. 二、电场强度 1.试探电荷与场源电荷 (1)试探电荷：为了便于研究电场各点的性质而引入的电荷，是电荷量和体积都很小的点电荷. (2)场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷，也叫源电荷. 2.电场强度 (1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比，叫作该点的电场强度. (2)定义式：E＝. (3)单位：牛每库(N/C). (4)方向：电场强度是矢量，规定电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，与负电荷在该点所受静电力的方向相反. 三、点电荷的电场　电场强度的叠加 1.真空中点电荷的电场 (1)场强公式：E＝k. (2)方向：如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内. 2.电场强度的叠加 场强是矢量，如果场源是多个点电荷时，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和. 一、电场　电场强度 导学探究　(1)电荷A是如何对电荷B产生作用力的？电荷B是如何对电荷A产生作用力的？ (2)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nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？ (3)如图，若此电场为正点电荷Q的电场，在距Q的距离为r处放一试探电荷q，求q受到的静电力F与q的比值；该比值与q有关吗？ 例1 (2020·河北鸡泽一中期末)电场中有一点P，点P处放一试探电荷q，关于P点的电场强度，下列说法正确的是(　　) A.P点电场强度的方向总是跟静电力的方向一致 B.将放在P点的试探电荷q拿走，则P点的电场强度为零 C.根据公式E＝可知，P点电场强度的大小跟静电力成正比，跟放入P点的电荷的电荷量成反比 D.若P点的场强越大，则同一试探电荷在P点所受的静电力越大 针对训练1 (2022秋·甘肃庆阳·校考阶段练习) 关于电场强度，下列说法正确的是(　　) A．若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为零 B．根据公式可知，若r变为原来的2倍，则电场强度大小变为原来的倍 C．匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同 D．根据公式可知，若试探电荷所带电荷量q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍 例2 在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1=－2.0×10－8 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图所示，则： (1)B处场强多大？方向如何？ (2)如果换成一个q2=＋4.0×10－7 C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？ (3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？ 针对训练2（2022秋·湖南益阳·阶段练习）一个很小的小球带有电量Q，在距离球心30cm处的A点放置了一个试探电荷，它的带电量为q = −1×10－10C，q受到的电场力为1×10－8N，方向指向球心。求： （1）A点的场强的大小和方向？ （2）如果从A点取走q，A点场强大小和方向？ （3）把放在离球心60cm处的B点，所受的电场力等于多少？ （4）带电小球的电量Q是正的还是负的？等于多少？ 二、点电荷的电场　电场强度的叠加 导学探究　(1)如图所示，在正点电荷Q的电场中，P点到Q的距离为r，则Q在P点的电场强度是多大？方向如何？ (2)如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图4所示的位置，P点的电场强度多大？ 例3 如图5所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，求： 图5 (1)两点电荷连线的中点O的场强大小和方向. (2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强大小和方向. 针对训练3 (2021·平冈中学上月考)如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°.电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，此时O点的场强大小为E2，则E1与E2之比为(　　) A.1∶2 B.2∶1 C.2∶ D.4∶ 针对训练4 如图7所示，等边三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q