第三节 电场 电场强度（导学案）物理粤教版2019必修第三册

第三节 电场 电场强度 1.物理观念：通过类比和实验模拟的方法，让学生建立电场的概念，知道电荷间的相互作用是通过电场实现的，知道场是物质存在的形式之一:让学生知道点电荷形成的电场的电场强度的表达式，会计算多个点电荷形成的电场的电场强度。 2.科学思维：让学生了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法，让学生学会用电场线描述电场，建立电场线这一物理模型，体会物理模型在研究具体问题时的重要作用，能用电场线模型分析电场中比较简单的问题，并得出结论。 3.科学探究：通过电场强度概念的建立过程，让学生进一步体会用物理量之比定义新物理量的方法。 4.科学态度与责任：通过点电荷之间的相互作用力这一场景，让学生体会试探电荷、场源电荷以及静电力与试探电荷的比值的物理意义；让学生学会用电场线描述电场，了解几种典型电场的电场线，并体会用虚拟的图线描述抽象物理概念的思想方法。 1.知道电场的概念及电场的基本性质；知道什么是电场线并掌握电场线的特点；会用电场线描述电场， 熟记几种常见的电场线(重点)。 2.理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算；掌握点电荷的电场和电场强度的叠加(重 难点)。 3.知道孤立正负点电荷、等量同种(异种)点电荷电场线的分布特点，掌握两个等量同种(异种)点电荷连线及中垂线上的电场变化规律(重难点)。 【知识回顾】 第二节　库仑定律 一、点电荷 (1)定义：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。 (2)带电体看成点电荷的条件：带电体本身的大小远小于它们之间的距离。 (3)点电荷是一个理想化模型，与力学中的质点类似。 二、实验探究 三、库仑定律 (1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这个规律叫作库仑定律。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。 (2)表达式：F＝k，其中r指的是两点电荷间的距离；k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：a.在真空中；b.静止点电荷。 【自主预习】 第三节　电场 电场强度 一、电场 电荷之间通过电场相互作用。 二、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＝(适用于一切电场)。 3.单位：牛每库，符号是N/C。 4.方向 规定：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的静电力的方向相反。 三、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方向 四、点电荷电场 1.表达式： E＝k。 2.适用条件：真空、静止、点电荷。 思考与讨论1 一、电场 思考与讨论2 二、电场强度 归纳电场强度有关知识。 【例1】地球周围存在电场。电荷量为1.0×10-7 C 的试探电荷在地球表面某处受到的电场力的大小为 1.5×10-5 N，方向竖直向下。求该点的电场强度。 答案　150 N/C　方向竖直向下 解析　由电场强度公式可得 E＝＝＝150 N/C，方向竖直向下。 迁移：例题中，若撤去试探电荷，该处的电场强度是否改变？若在该处放上电荷量为-2×10-8 C 的试探电荷，求该试探电荷受到的电场力。 答案　不变；3×10-6N 方向竖直向上。 解析　①某点电场强度大小与有无试探电荷无关，故将试探电荷拿走，电场强度不变。 ②q=-2×10-8 C在该处所受静电力大小 F＝qE＝2×10-8 ×150 N＝3×10-6N 与该处电场强度方向相反，即方向竖直向上。 思考与讨论3 三、电场线 1.电场看不见、摸不着，我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？ 答案　像初中学的磁场一样，画电场线来描述。 2.归纳电场线特点。 (1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。 (2)电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。 (3)电场线的疏密可以用来比较各点电场强度的大小。电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏。 思考与讨论4 四、点电荷电场 如图，正点电荷A的电荷量为Q，在距此点电荷r处的P点的电场强度是多少？方向如何？ 答案　q在P点所受静电力大小为F＝k，点电荷Q在P点产生的电场强度为E＝＝k，方向沿AP的连线由A指向P。 课堂小结： 本节课主要学习电场、电场强度、点电荷的电场，电场强度的叠加、电场线、匀强电场等内容。采取类比、实验模拟、空间想象等思维方法。 1.如图，P、Q是负电荷左侧电场线上的两点，若P、Q 两点的电场强度分别为EP、EQ，则(　A　) A．EP＜EQ，且方向相同 B．EP＞EQ，且方向相同 C．EP＜EQ，且方向不同 D．EP＞EQ，且方向不同 2.如图所示，图中的带箭头实线均为电场线，下列说法正确的是(　B　) A．图甲描述的是一带负电点电荷形成的电场 B．图乙描述的是两个等量异种点电荷产生的电场 C．图丙描述的是两个等量负电点电荷产生的电场 D．图丁描述的是一带电平行板电容器两板间的电场 3.如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为2r，左侧点电荷带电荷量为+2q，右侧点电荷带电荷量为-q，P、Q两点关于两电荷连线对称.由图可知(　B　) A．P、Q两点的电场强度相同 B．M点的电场强度大于N点的电场强度 C．把同一试探电荷放在N点，其所受电场力大于放在M点所受的电场力 D．两点电荷连线的中点处的电场强度为2k 4.(多选)如图所示，在等量负点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D关于O点对称，关 于这几点的电场强度大小关系，正确的是(　CD　) A．EA>EB，EB＝ED B．EA<EB，EB<ED C．可能有EA<EB<EC D．可能有EA＝EC<EB 5.如图真空中有一等边三角形ABC，边长d＝0.30 m。在A点固定一电荷量q1＝＋1.0×10－6 C的点电 荷，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2。 (1)(4分)求点电荷q1产生的电场在C处的电场强度E1大小； (2)(6分)在B点固定另一个q2＝－1.0×10－6 C的点电荷，求C处合电场强度E的大小及方向。 答案　(1)1×105 N/C　(2)1×105 N/C　方向向左 解析　(1)由点电荷电场强度公式有E1＝k 代入数据得E1＝1×105 N/C (2)点电荷q2在C点产生的电场强度大小E2＝E1 根据平行四边形定则有E＝2E1cos 60° 代入数据得E＝1×105 N/C，方向向左。 6.(多选)下列关于电场强度的两个表达式E＝和E＝的叙述正确的是(　BCD　) A．E＝是电场强度的定义式，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荷量 B．E＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中电荷的电荷量 C．E＝是点电荷电场强度的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量 D．对于库仑定律表达式F＝，式中是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的电场强度大小 7.如图所示，A、B、C三点的连线构成一个等腰直角三角形，∠A是直角。在B点放置一个电荷量为＋Q的点电荷，测得A点的电场强度大小为E。若保留B点的电荷，再在C点放置一个电荷量为－Q的点电荷，则A点的电场强度大小等于(　C　) A．0 B．E C.E D．2E 8.(多选)电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则(　ACD　) A．B、C两点电场强度大小和方向都相同 B．A、D两点电场强度大小相等，方向相反 C．E、O、F三点比较，O点电场强度最强 D．B、O、C三点比较，O点电场强度最弱 9.(多选)如图所示的四种电场中均有a、b两点，其中a、b两点的电场强度相同的是(　BD　) A．甲图中与点电荷等距的a、b两点 B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D．丁图中匀强电场中的a、b两点 10.在真空中O点放一个电荷量为Q＝＋1.0×10－9 C的点电荷，直线MN通过O点，O、M间的距离r＝30 cm，M点放一个电荷量为q＝－1.0×10－10 C的点电荷，如图所示。已知静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，求： (1)q在M点受到的库仑力； (2)M点的电场强度； (3)拿走q后M点的电场强度； (4)M、N两点的电场强度哪点大。 答案　见解析 解析　(1)根据库仑定律，q在M点受到的库仑力大小FM＝k＝1.0×10－8 N，因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO连线指向O。 (2)M点的电场强度大小EM＝＝100 N/C，其方向沿OM连线背离O。 (3)拿走电荷q，M点的电场强度仍为100 N/C，方向沿OM连线背离O。 (4)由E＝k可知，M点的电场强度大。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 电场 电场强度 1.物理观念：通过类比和实验模拟的方法，让学生建立电场的概念，知道电荷间的相互作用是通过电场实现的，知道场是物质存在的形式之一:让学生知道点电荷形成的电场的电场强度的表达式，会计算多个点电荷形成的电场的电场强度。 2.科学思维：让学生了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法，让学生学会用电场线描述电场，建立电场线这一物理模型，体会物理模型在研究具体问题时的重要作用，能用电场线模型分析电场中比较简单的问题，并得出结论。 3.科学探究：通过电场强度概念的建立过程，让学生进一步体会用物理量之比定义新物理量的方法。 4.科学态度与责任：通过点电荷之间的相互作用力这一场景，让学生体会试探电荷、场源电荷以及静电力与试探电荷的比值的物理意义；让学生学会用电场线描述电场，了解几种典型电场的电场线，并体会用虚拟的图线描述抽象物理概念的思想方法。 1.知道电场的概念及电场的基本性质；知道什么是电场线并掌握电场线的特点；会用电场线描述电场， 熟记几种常见的电场线(重点)。 2.理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算；掌握点电荷的电场和电场强度的叠加(重 难点)。 3.知道孤立正负点电荷、等量同种(异种)点电荷电场线的分布特点，掌握两个等量同种(异种)点电荷连线及中垂线上的电场变化规律(重难点)。 【知识回顾】 第二节　库仑定律 一、点电荷 (1)定义：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作 的点，叫作点电荷。 (2)带电体看成点电荷的条件：带电体本身的大小远小于它们之间的距离。 (3)点电荷是一个 模型，与力学中的质点类似。 二、实验探究 三、库仑定律 (1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成 ，与它们的距离的二次方成 ，作用力的方向在它们的连线上，这个规律叫作库仑定律。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。 (2)表达式： ，其中r指的是两点电荷间的距离；k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：a.在 中；b.静止 。 【自主预习】 第三节　电场 电场强度 一、电场 电荷之间通过 相互作用。 二、电场强度 1.定义：放入电场中某点的试探电荷，所受的 与它的 之比，叫作该点的电场强度。 2.定义式： (适用于一切电场)。 3.单位： ，符号是 。 4.方向 规定：与正电荷在该点所受的静电力的方向 ；与负电荷在该点所受的静电力的方向 。 三、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 方向表示该点的电场强度方向 四、点电荷电场 1.表达式： 。 2.适用条件：真空、静止、 。 思考与讨论1 一、电场 思考与讨论2 二、电场强度 归纳电场强度有关知识。 【例1】地球周围存在电场。电荷量为1.0×10-7 C 的试探电荷在地球表面某处受到的电场力的大小为 1.5×10-5 N，方向竖直向下。求该点的电场强度。 迁移：例题中，若撤去试探电荷，该处的电场强度是否改变？若在该处放上电荷量为-2×10-8 C 的试探电荷，求该试探电荷受到的电场力。 思考与讨论3 三、电场线 1.电场看不见、摸不着，我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？ 2.归纳电场线特点。 思考与讨论4 四、点电荷电场 如图，正点电荷A的电荷量为Q，在距此点电荷r处的P点的电场强度是多少？方向如何？ 课堂小结： 本节课主要学习电场、电场强度、点电荷的电场，电场强度的叠加、电场线、匀强电场等内容。采取类比、实验模拟、空间想象等思维方法。 1.如图，P、Q是负电荷左侧电场线上的两点，若P、Q 两点的电场强度分别为EP、EQ，则(　　) A．EP＜EQ，且方向相同 B．EP＞EQ，且方向相同 C．EP＜EQ，且方向不同 D．EP＞EQ，且方向不同 2.如图所示，图中的带箭头实线均为电场线，下列说法正确的是(　　) A．图甲描述的是一带负电点电荷形成的电场 B．图乙描述的是两个等量异种点电荷产生的电场 C．图丙描述的是两个等量负电点电荷产生的电场 D．图丁描述的是一带电平行板电容器两板间的电场 3.如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为2r，左侧点电荷带电荷量为+2q，右侧点电荷带电荷量为-q，P、Q两点关于两电荷连线对称.由图可知(　　) A．P、Q两点的电场强度相同 B．M点的电场强度大于N点的电场强度 C．把同一试探电荷放在N点，其所受电场力大于放在M点所受的电场力 D．两点电荷连线的中点处的电场强度为2k 4.(多选)如图所示，在等量负点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D关于O点对称，关 于这几点的电场强度大小关系，正确的是(　　) A．EA>EB，EB＝ED B．EA<EB，EB<ED C．可能有EA<EB<EC D．可能有EA＝EC<EB 5.如图真空中有一等边三角形ABC，边长d＝0.30 m。在A点固定一电荷量q1＝＋1.0×10－6 C的点电荷，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2。 (1)(4分)求点电荷q1产生的电场在C处的电场强度E1大小； (2)(6分)在B点固定另一个q2＝－1.0×10－6 C的点电荷，求C处合电场强度E的大小及方向。 6.(多选)下列关于电场强度的两个表达式E＝和E＝的叙述正确的是(　　) A．E＝是电场强度的定义式，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荷量 B．E＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中电荷的电荷量 C．E＝是点电荷电场强度的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量 D．对于库仑定律表达式F＝，式中是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的电场强度大小 7.如图所示，A、B、C三点的连线构成一个等腰直角三角形，∠A是直角。在B点放置一个电荷量为＋Q的点电荷，测得A点的电场强度大小为E。若保留B点的电荷，再在C点放置一个电荷量为－Q的点电荷，则A点的电场强度大小等于(　　) A．0 B．E C.E D．2E 8.(多选)电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则(　　) A．B、C两点电场强度大小和方向都相同 B．A、D两点电场强度大小相等，方向相反 C．E、O、F三点比较，O点电场强度最强 D．B、O、C三点比较，O点电场强度最弱 9.(多选)如图所示的四种电场中均有a、b两点，其中a、b两点的电场强度相同的是(　　) A．甲图中与点电荷等距的a、b两点 B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D．丁图中匀强电场中的a、b两点 10.在真空中O点放一个电荷量为Q＝＋1.0×10－9 C的点电荷，直线MN通过O点，O、M间的距离r＝30 cm，M点放一个电荷量为q＝－1.0×10－10 C的点电荷，如图所示。已知静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，求： (1)q在M点受到的库仑力； (2)M点的电场强度； (3)拿走q后M点的电场强度； (4)M、N两点的电场强度哪点大。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $