丁子航07-18第三节《电场及其描述》(一)

教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第1页共13页教学过程教师活动第三节《电场及其描述》【知识梳理】一、电场1、定义：存在于带电体周围的特殊物质。2、基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。3、电荷间的相互作用力通过电场发生二、电场强度（E）（1）检验电荷（试探电荷）：①用来检验电场的电量很小（不影响原电场）；②体积很小（可以当作质点）的电荷。（2）场源电荷：产生电场的电荷1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。2.公式：3.单位：4.方向：规定与正电荷在该点的受力方向相同5.理解：场强反映电场力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关。三、点电荷的电场1.点电荷的电场四、电场强度的叠加电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则。同时存在几个产生电场的场源时，电场中某点的合场强是各场源单独在该点产生场强的矢量和．教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第2页共13页五、电场线1、意义：在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致，这些曲线就叫做电场线．2、特点（1）电场线是为了形象地表示电场的方向和强弱引入的假想线，它不是电场中实际存在的线．电场线也不是电荷在电场中运动的轨迹．（2）起点和终点：电场线起始于正电荷（或无穷远处）；终止于负电荷（或无穷远处），即电场线不能形成闭合曲线。（3）切线方向：电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致。（4）疏密程度：电场线的疏密程度反映了场强的大小即电场的强弱。电场线密集的地方场强大、电场强；电场线稀疏的地方场强小、电场弱。（5）不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不能中断，两条电场线不能相交。3、几种常见电场中电场线的分布及场强特点（1）点电荷的电场分布特点：（2）等量异种点电荷形成的电场中的电场分布特点①两点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大。②两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，即场强方向均相同且总与中垂面（中垂线）垂直。③在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点等距离的各点场强大小相等。（3）等量同种点电荷形成的电场中电场分布特点教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第3页共13页①两点电荷连线中点处场强为零，此处无电场线。②两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。③从两点电荷连线中点沿中垂面（中垂线）到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小。（4）匀强电场特点4、说明：电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较（1）电场线是为了形象地描述电场而引入的假想的曲线，规定电场线上每点的切线方向为该点的场强方向，也是正电荷在该点所受电场力的方向。运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，径迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向。因此，不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹。（2）如果同时满足以下三个条件，运动轨迹就和电场线重合。①电场线为直线。②电荷初速度为零，或不为零但速度方向和电场线平行。③电荷仅受电场力作用或受其他力，但其他力的方向和电场线平行。【典型例题】题型一——关于电场强度的概念【例题1】关于电场，下列叙述正确的是（）A．以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相同B．正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强度大C．在电场中某点放入试探电荷q，该点的场强为，取走q后，该点场强不为零D．电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大【例题2】下列关于电场强度的两个表达式和的叙述，正确的是（）教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第4页共13页A．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．是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电荷量，它适用于任何电场C．是点电荷场强的计算公式，Q是产生电场的电荷量，它不适用于匀强电场D．从点电荷场强计算式分析，库仑定律表达式中是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小，而是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小【例题3】真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为4×10-9C的试探电荷，它受到的电场力2×10-5N，则P点的场强度N/C；把试探电荷的电量减少为2×10-9C，则检验电荷所受的电场力为N。如果把这个试探电荷取走，则P点的电场强度为N/C。【例题5】在真空中O点放一个点电荷QC10109.，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷qC101010.，如图所示，求：（1）q在M点受到的作用力。（2）M点的场强。（3）拿走q后M点的场强。（4）M、N两点的场强哪点大？题型二——电场强度的叠加【例题5】在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B，相距20cm，q1为4×10-8C，q2为－8×10-8C。则在AB连线上A点的外侧离A点20cm处的D点场强大小、方向如何?【变式1】如图所示，正六边形a、b、c、d、e、f的顶点a上固定一个电量为Q的正点电荷，其余各顶点固定一个电量均为Q的负点电荷。若此正六边形的边长为L，求它的几何中心O处的场强大小和方向。教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第5页共13页题型三——利用电场线和运动轨迹判断带电粒子的情况【例题6】在如图所示的电场中的P点放置一正电荷，使其从静止开始运动，其中加速度逐渐增大的是图中的（）【例题7】如图所示的各电场中，A、B两点场强相同的是（）【例题8】如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是（）A．这个电场只能是负电荷的电场B．点电荷q在A、B两处受到的电场力FBFAC．点电荷q在A、B两处的加速度大小，aAaB（不计重力）D．负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切线方向【例题9】如图为一条电场线，下列说法正确的是（）A．EA一定大于EBB．因电场线是直线，所以是匀强电场，故EA=EBC．A点电场方向一定由A指向BD．AB两点的场强方向不能确定【例题10】一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则()教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第6页共13页A．粒子带正电B．粒子加速度逐渐减小C．A点的场强大于B点场强D．粒子的速度不断减小题型四——电场与牛顿第二定律的结合【例题11】在场强为E的匀强电场中，取O点为圆心，r为半径作一圆周，在O点固定一电量为+Q的点电荷，a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点．当把一检验电荷+q放在d点恰好平衡（如图所示）（1）匀强电场场强E的大小、方向如何?（2）检验电荷+q放在点c时，受力Fc的大小方向如何?（3）检验电荷+q放在b点，受力Fb的大小、方向如何?【例题12】一个质量m=30g，带电荷量为q=-1.7×10-8C的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，电场线水平。当小球静止时，测得悬线与竖直方向成30o夹角，如图所示，求该电场的场强大小，说明场强方向。【例题13】如图所示，在匀强电场中，将质量为m、带电荷量为q的一带电小球由静止释放，如图带电小球的运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向的夹角为θ，那么匀强电场的场强大小（）教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第7页共13页A.唯一值是mgqtanB.最大值是mgqtanC.最小值是mgqsinD.以上都不对【例题14】如图所示，质量为m，带电荷量为+q的微粒在O点以初速度v0与水平方向成θ角射出，若在某一方向上加上一定大小的匀强电场后，能保证微粒沿v0方向做直线运动。试求：（1）所加匀强电场的最小值；（2）若所加电场方向水平向左，求该匀强电场场强的大小。课后作业1．关于电场线，下列说法正确的是()A．电场线的方向，就是电荷受力的方向B．正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动C．电场线越密的地方，同一电荷在此处所受电场力越大D．电场线存在于电荷的周围2．下列关于电场强度的说法中，正确的是()A．公式E＝Fq只适用于真空中点电荷产生的电场B．由公式E＝Fq可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受到的电场力成正比C．在公式F＝kQ1Q2r2中，kQ2r2是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小；而kQ1r2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＝kQr2可知，在离点电荷非常近的地方(r→0)，电场强度E可达无穷大3.如图1－3－8，带箭头的线段表示某一电场的电场线，在电场力的作用下(不计重力)，一带电粒子径迹如图中虚线所示，以下判断正确的是()教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第8页共13页图1－3－8A．A、B两点相比较，A点场强小B．粒子在A点时加速度大C．粒子带正电D．因粒子运动方向不确定，无法判断粒子的电性4．两个带等量正电荷的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在中垂线上，a、b关于O点对称．若在a点由静止释放一个电子，如图1－3－9所示，关于电子的运动，下列说法正确的是()图1－3－9A．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．电子运动到O时，加速度为零，速度最大D．电子通过O后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零5．如图1－3－10甲所示，两根长为L的丝线下端分别悬挂一质量为m、带电量为＋q和－q的小球A和B，处于场强为E，方向水平向左的匀强电场之中，使长度也为L的连线AB拉紧，并使小球处于静止状态．求E的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态．图1－3－10一、单项选择题1．关于电场，下列说法正确的是()A．电场是假想的，并不是客观存在的物质B．描述电场的电场线是客观存在的C．电场对放入其中的电荷有力的作用D．电场对放入其中的电荷没有力的作用教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第9页共13页2．关于电场力和电场强度，以下说法正确的是()A．同一点电荷分别处于电场中的A、B两点，电荷受到的电场力大，则该点场强大B．在电场某点如果没有试探电荷，则电场力为零，电场强度也为零C．电场中某点场强为零，则试探电荷在该点受到的电场力不一定为零D．一试探电荷在以一个点电荷为球心，半径为r的球面上各点所受电场力相同3．将一质量为m的带电微粒(不计重力)放在电场中无初速度释放，则以下说法正确的是()A．带电粒子的轨迹一定和电场线重合B．带电粒子的速度方向总是与所在处的电场切线方向一致C．带电粒子的加速度方向总是与所在处的电场线切线方向重合D．带电粒子将沿电场线的切线方向抛出，做抛物线运动4．下列对公式E＝kQr2的几种不同理解，正确的是()A．当r→0时，E→∞B．当r→∞时，E→0C．某点的场强与点电荷Q的大小无关D．在以点电荷Q为中心、r为半径的球面上，各处的电场强度都相同5．关于电场，下列说法正确的是()A．由E＝Fq可知，若q减半，则该处场强为原来的2倍B．由E＝kQr2知，E与Q成正比，而与r2成反比C．由E＝kQr2知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处场强都相同D．电场中某点场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向6．真空中距点电荷(电量为Q)为r的A点处，放一个带电量为q(q≪Q)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为()①F/Q②F/q③kqr2④kQr2A．①③B．②④C．①④D．②③7.如图1－3－11所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在该直线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强大小，则()图1－3－11A．A、B两处的场强方向不相同B．因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA＝EB教学设计方案XueDaPPTSLearningCenter第10页共13页C．电场线从A指向B，所以EAEBD．不知A、B附近电场线的分布情况