第1章 第4节 点电荷的电场 匀强电场（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

第4节　点电荷的电场　匀强电场(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 1.能推导点电荷的场强公式，并理解其具体含义。 2.知道场强的叠加原理，并能够进行简单的计算。 3.知道匀强电场的特点，并能分析匀强电场中电荷的受力。 学考层级 1.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，并能进行有关的计算。 2.体会电场强度叠加原理的含义，会用矢量的运算法则处理相关问题。 3.知道匀强电场及其电场线的特点，并能解决带电粒子在匀强电场中的平衡和运动问题。 选考层级 能对点电荷的电场和场强叠加原理的综合问题进行分析，培养综合分析能力和知识的迁移能力。 一、点电荷的电场 1．点电荷电场的电场强度大小 2．点电荷电场的电场强度方向 若Q为正电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线指向该点； 若Q为负电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线指向。 　　　以点电荷Q为球心的球面上各点电场强度大小相同，方向不同。 二、场强叠加原理　匀强电场 1．场强叠加原理：如果有多个点电荷同时存在，电场中任一点的电场强度等于这些点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。 2．匀强电场 (1)电场强度大小和方向都处处相同的电场。 (2)匀强电场的电场线为相互平行的等间距的直线。 [微情境·大道理] 1.如图所示，为放入点电荷Q的电场中A点试探电荷的受力情况。 请对以下结论作出判断。 (1)A点的电场强度方向与力FA方向相同。(×) (2)A点离Q的距离r越小，A点的电场强度越大。(√) (3)由E＝可知，r→0时，A点的电场强度趋近于无穷大。(×) (4)在E＝中场强大小E与q无关，同样在E＝k中场强大小E与Q也无关。(×) 2.带有等量异种电荷的两金属板之间的电场分布如图所示，这个电场具有什么特点？ 提示：各处电场强度大小相等，方向相同。 强化点(一)　电场强度两个计算公式的比较 任务驱动　 真空中某一点电荷Q产生的电场，在距Q为r的A点放入q，受到电场力为F。如何根据已知条件求解A处的场强大小？ 提示：两种思路：(1)根据场强定义式E＝。 (2)根据点电荷场强的决定式E＝k。 [要点释解明] E＝与E＝k的比较 表达式 E＝ E＝k 本质区别 定义式 决定式 意义及用途 给出了一种量度电场强弱的方法 指明了点电荷电场的场强大小的决定因素 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q或q意义 q表示引入电场的试探(或检验)电荷的电荷量 Q表示产生电场的点电荷的电荷量 关系理解 E用F与q的比值来表示，但E的大小与F、q大小无关 E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝ [题点全练清] 1．下列关于电场强度的公式E＝和E＝k的几种不同的理解，正确的是(　 ) A．公式E＝只适用于真空中点电荷产生的电场 B．由公式E＝可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在该点所受的电场力成正比 C．在公式F＝k中，k是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小；而k是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强大小 D．由公式E＝k可知，在离点电荷非常近的地方(r→0)，电场强度E趋于无穷大 解析：选C　电场强度的定义式E＝适用于任何电场，故A错误；电场中某点的电场强度由电场本身决定，而与电场中该点是否有试探电荷和试探电荷所受的电场力无关，试探电荷所受电场力与其所带电荷量的比值仅反映该点场强的大小，不能决定场强的大小，故B错误；根据库仑定律公式F＝k，Q表示场源电荷，则q为试探电荷，故将Q2看作场源电荷时，E＝k表示点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小，反之亦然，故C正确；公式E＝是点电荷产生的电场中某点场强的计算式，当r→0时，所谓“点电荷”已不存在，该公式不再适用，故D错误。 2．在一个点电荷Q产生的电场中，Ox坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0 m和5.0 m。放在A、B两点的试探电荷受到的电场力F跟试探电荷电荷量q的关系图像如图所示，F的正方向为x轴的正方向。求： (1)B点的电场强度的大小和方向； (2)试判断点电荷Q的电性，并说明理由； (3)点电荷Q的位置坐标。 解析：(1)根据电场强度的定义式E＝，可知F­q图像的斜率表示电场强度，则B点的电场强度大小为EB＝＝ N/C＝500 N/C，由于负电荷在B点所受电场力沿x轴正方向，所以EB沿x轴负方向。 (2)同理可知A点场强方向沿x轴正方向，由此可推知点电荷Q应位于A、B两点之间，则Q带负电。 (3)由题图可知A点场强大小为EA＝＝ N/C＝2 000 N/C。设点电荷Q的位置坐标为x，则EA＝，EB＝，联立解得x＝3.0 m。 答案：(1)500 N/C，方向沿x轴负方向　(2)带负电，理由见解析　(3)x＝3.0 m