2017-2018学年沪科版高中物理选修3-1第2章电场与示波器2.1探究电场的力的性质学案

2.1　探究电场的力的性质 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的．知道场与实物是物质存在的两种形式． 2．会推导点电荷的电场强度的公式，能应用公式进行有关的计算．(重点) 3．知道电场强度的叠加原理，能应用这一原理进行简单的计算．(难点) 4．知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小和方向．(重点、难点) 电 场 和 电 场 强 度 1．电场 (1)电荷周围存在电场，电荷之间的相互作用力是通过电场发生的． 图2­1­1 (2)场与实物是物质存在的两种不同形式． (3)静止的电荷产生的电场称为静电场． 2．电场强度 试探电荷与场源电荷 如图2­1­2所示，带电小球q是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷或检验电荷． 图2­1­2 被检验的电场是带电金属球Q所激发的，所以金属球Q所带电荷称为场源电荷或源电荷． 3．电场强度 (1)定义：电场中某点的电荷所受到的电场力F跟它的电荷量q的比值． (2)定义式：E＝. (3)方向：电场强度是矢量，规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同． (4)国际单位：牛/库(N/C)或伏/米(V/m)． 1．电场看不见，摸不着，因此电场实际不存在．(×) 2．根据E＝，由于q有正、负，故电场中某点的场强有两个方向．(×) 3．据公式E＝可计算场强大小，但场强由场本身决定，与F、q大小无关．(√) 1．有同学认为：电场就是电场强度，你怎样认为？ 【提示】　电场是一种特殊的物质，电场强度是描述电场强弱的物理量，二者不同． 2．根据电场强度的定义式E＝，是不是只有试探电荷q存在时，电场才存在？ 【提示】　不是，电场是由场源电荷产生的，与试探电荷的存在与否没有关系． 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点所受的电场力为F. 探讨1：电场中A点的电场强度EA多大？ 【提示】　EA＝. 探讨2：将电荷量为2q的试探电荷放在电场中的A点所受的电场力为多大？此时A点的电场强度EA′多大？ 【提示】　电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关，故EA不变，EA＝.，而F′＝2qEA＝2F，答案2F， 1．试探电荷与场源电荷的比较 定义 大小要求 试探电荷 用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷 尺寸和电荷量必须充分小，放入电场后，不影响原电场 场源电荷 产生电场的电荷 无要求，可大可小 2.对电场强度的理解 (1)公式E＝是电场强度的定义式，该式给出了测量电场中某一点电场强度的方法，应当注意，电场中某一点的电场强度由电场本身决定，与是否测量及如何测量无关． (2)公式E＝仅定义了电场强度的大小，其方向需另外规定．物理学上规定电场强度的方向是放在该处的正电荷所受电场力的方向． (3)由E＝变形为F＝qE，表明：如果已知电场中某点的电场强度E，便可计算在电场中该点放任何电荷量的带电体所受的静电力的大小．电场强度E与电荷量q的大小决定了静电力的大小；电场强度E的方向与电荷的电性共同决定静电力的方向；正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同，负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反． 1．(多选)在电场中的某点A放一试探电荷＋q，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右，则A点的场强大小EA＝，方向水平向右．下列说法中正确的是(　　) A．在A点放置一个－q试探电荷，A点的场强方向变为水平向左 B．在A点放置一个＋2q的试探电荷，则A点的场强变为2EA C．在A点放置一个－q的试探电荷，它所受的电场力方向水平向左 D．在A点放置一个电荷量为＋2q的试探电荷，所受电场力为2F 【解析】　E＝是电场强度的定义式，某点场强大小和方向与场源电荷有关，而与放入的试探电荷没有任何关系，故选项A、B错；因负电荷受到电场力的方向与场强方向相反，故选项C正确；A点场强EA一定，放入的试探电荷所受电场力大小为F＝qEA，当放入电荷量为＋2q的试探电荷时，试探电荷所受电场力应为2F，故选项D正确． 【答案】　CD 2．如图2­1­3所示的是在一个电场中A、B、C、D四点分别引入试探电荷时，测得的试探电荷的电荷量跟它所受静电力的函数关系图像，那么下列叙述正确的是(　　) 图2­1­3 A．A、B、C、D四点的电场强度大小相等 B．A、B、C、D四点的电场强度大小关系是ED>EA>EB>EC C．A、B、C、D四点的电场强度大小关系是EA>EB>ED>EC D．无法确定这四个点的电场强度大小关系 【解析】　题图中给出了A、B、C、D四个位置上电荷量和它所受静电力大小的变化关系，由电场强度的定义式E＝可知，F­q图像的斜率代表电场强度．斜率大的电场强度大，斜率小的电场强度小．故选项B正确，选项A、C、D错误．