第一章 3 静电场 电场强度和电场线-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（教科版2019）

3．静电场　电场强度和电场线 1．知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。2.理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性。3.会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算。4.知道电场强度的叠加原理，能应用该原理进行简单计算。5.理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场。 一　静电场 1．电荷在它周围空间产生电场，电荷与电荷之间的相互作用力就是通过电场而发生的。 2．电场力：电场对电荷的作用力。 3．静电场：静止电荷周围产生的电场。 二　电场强度 1．检验电荷：为了研究电场的性质，需要在电场中引入一个电荷，这个电荷的电荷量要充分小，体积要充分小。在物理学中，这样的电荷称为检验电荷。 2．场源电荷：如果电场是由某个带电体产生的，那么该带电体所带的电荷也常称为场源电荷，或简称源电荷。 3．电场强度 (1)定义：任何带电体所产生的电场，在某一位置的检验电荷所受电场力与电荷量的比表征了电场在该点的性质。我们把这个比称为该点的电场强度，简称场强。 (2)表达式：用E表示电场强度，则有E＝。 (3)单位：在国际单位制中，电场强度的单位是牛(顿)每库(仑)，符号为N/C。 (4)标矢性：电场强度是一个矢量，电场中某一点场强的数值等于单位电荷在该点所受电场力的大小，它的方向就是位于该点的正电荷受力的方向。 三　电场线 1．(1)电场线每一点的切线方向都与该点的场强方向一致。 (2)电场线的疏密反映了不同位置场强的大小。 2．静电场中的电场线 (1)电场线起始于正电荷，终止于负电荷或无穷远处；或者起始于无穷远处，终止于负电荷。 (2)在没有电荷的地方，电场线不能中断。 (3)任意两条电场线不能相交，因为同一个位置电场强度的方向只能有一个。 3．匀强电场 (1)定义：各点场强的大小和方向都相同的电场。 (2)电场线特点：相互平行且均匀分布。 (3)实例：彼此靠近的带等量异种电荷的平行金属板之间的电场(除边缘部分外)。 1．判一判 (1)用正、负两种检验电荷检验电场中某点场强方向时，由于受力方向相反，则得到同一点场强有两个方向。(　　) (2)在E＝中场强大小与q无关。(　　) (3)场强的叠加满足平行四边形定则。(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)√ 2．想一想 图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条电场线上有A、B两点，那么A、B两点的场强方向和大小是否相同？ 提示：A、B两点的场强方向相同，都沿着电场线向右。由于题图中仅画出一条电场线，无法确定A、B附近电场线的分布情况，故无法确定A、B两点的场强大小。 探究　静电场　电场强度 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图甲，电荷q1和q2之间不接触就有力的作用，法拉第是如何解释这种非接触力的作用过程的？ 提示：电荷在它周围空间产生电场，电荷与电荷之间的相互作用力就是通过电场而发生的。 活动2：物理学的理论和实验证实了法拉第“场”的观点。如图乙，为了研究点电荷Q形成的电场，分别在与点电荷Q距离为r的A点和与点电荷Q距离为2r的B点放置带不同量正电的检验电荷。若电荷量为q0的检验电荷在A点所受电场力大小为F0，在B点所受电场力大小为F0′，使检验电荷的电荷量分别为q0、2q0、3q0、…、nq0，请根据库仑定律计算出各检验电荷受到的电场力大小(可以设计表格并将数据填在表格中)。能不能用检验电荷所受电场力来表征某点电场的性质？ 提示： 检验电荷的电荷量q q0 2q0 3q0 … nq0 检验电荷在A点受力大小F F0 2F0 3F0 … nF0 检验电荷在B点受力大小F′ F0′ 2F0′ 3F0′ … nF0′ 可以看出，检验电荷所受的电场力，不仅与它在电场中所处位置有关，还与它本身所带的电荷量有关。因此，不能直接用检验电荷所受的电场力来表征某点电场的性质。 活动3：根据活动2的数据，结合速度、加速度的定义方法，试找出表征电场中某点性质的物理量。 提示：可以使用比值法定义一个新的物理量，来表征电场中某点的性质。 1．对电场的理解 (1)电荷周围存在电场，电场是能传递电荷间相互作用力的一种客观存在的特殊物质。 (2)电场对放入其中的电荷存在着作用力。 2．对检验电荷的理解 (1)电荷量要充分小，放入电场后不改变产生电场的带电体上的电荷分布，即不影响原电场的分布。 (2)体积要充分小，可视为点电荷，在电场中的位置可以准确描述。 3．对公式E＝的理解 公式E＝适用于任何电场，电场强度的大小可以由该式计算，但某点的电场强度只由电场本身决定。 4．对电场强度的理解 (1)电场强度反映了电场具有力的性质。 (2)唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放