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二、电场课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引学习目标1.通过实验认识电场,了解场这种物质存在的特点.2.能理解电场强度概念,能用电场强度描述电场.3.知道电场线,学会用电场线描述电场的强弱和方向.重点难点重点:对电场强度概念的理解.难点:对电场线特点的应用.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引一、电场与电场强度1.电场(1)只要有电荷存在,电荷的周围就有电场,电荷之间是通过电场发生相互作用的.(2)电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引2.电场强度(1)定义:放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量的比值,叫作该点的电场强度.(2)公式E=Fq,单位:牛每库,符号N/C.(3)电场强度是矢量,不仅有大小,还有方向.物理学中规定,电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同.(4)物理意义:电场强度是描述电场性质的物理量,与放入电场中的电荷无关,它的大小是由电场本身来决定的.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流1从生活经验可以知道,物体之间发生相互作用有两种情况:一是物体之间通过直接接触发生作用(如图甲所示);二是通过它们之间的水、空气等介质传递(如图乙所示).上一节我们学习了库仑定律,两个相隔一定距离的电荷可以产生相互作用,电荷之间是通过什么来传递相互作用的呢?甲足球受到运动员头部的力改变了运动方向,运动员的头受到了足球的力,感到疼痛.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引乙驾驶员操纵阀门,通过压缩空气开闭车门.答案:电荷周围存在着电场,电场是一种看不见、摸不着的特殊物质,它实实在在地存在于电荷周围,并会对处于其中的电荷产生力的作用.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引二、电场线1.定义:如果在电场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线都跟该点的电场强度方向一致,这样的曲线就叫作电场线.2.匀强电场:如果电场强度的大小和方向都相同,这个区域的电场叫匀强电场.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU预习交流2初中我们曾经学习过磁场,我们知道磁场也是一种看不见、摸不着的物质,为了形象描述磁场我们引入了“磁感线”,而且我们还可以通过在条形磁铁周围撒上细铁屑来演示磁感线的分布(如图所示),既然电场也像磁场一样,看不见、摸不着,我们能否类比磁场也引入一种这样的模型来形象描述电场呢?条形磁铁周围的铁屑分布答案:可以引入电场线来形象描述电场.目标导航预习导引课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测一、电场与电场强度活动与探究比值定义法是物理学上常用的一种定义物理量的方法,通过比值定义来反映研究对象的某种性质.例如:我们初中学过的密度ρ,必修1中学习的速度v和加速度a的定义等.这种方法通常是用两个物理量的比值来定义一个新物理量,讨论一下:被定义的物理量是由使用的两个物理量决定的吗?答案:不是.解析:这种定义方法实际上提供了一种计算被定义量的方法.如:加速度a=𝛥v𝛥t中,a不是由Δv和Δt决定的,而是由a=Fm中的F与m决定的.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移与应用例1场源电荷Q=2×10-4C,是正点电荷;检验电荷q=-2×10-5C,是负点电荷,它们相距r=2m而静止,且都在真空中,如图所示.求:(1)q受的电场力.(2)q所在的B点的电场强度EB.(3)只将q换为q'=4×10-5C的正点电荷,再求q'受力及B点的电场强度.(4)将检验电荷拿去后再求B点的电场强度.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU[思路点拨]电荷间的作用力可以用库仑定律来计算大小和判定方向,电场中某点电场强度E=Fq=kQqr2q=kQr2,此式也可以计算电场强度.解析:(1)由库仑定律得F=kQqr2=9×109×2×10-4×2×10-522N=9N,方向在A与B的连线上,且指向A.(2)由电场强度的定义:E=Fq=kQr2,所以EB=9×109×2×10-422N/C=4.5×105N/C,方向由A指向B.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU(3)由库仑定律F'=kQq'r2=9×109×2×10-4×4×10-522N=18N.方向由A指向B.E=F'q'=kQr2=4.5×105N/C,方向由A指向B.(4)因E与q无关,q=0也不会影响E的大小与方向,所以拿走q后电场强度不变.答案:(1)9N方向由B指向A(2)4.5×105N/C方向由A指向B(3)18N方向由A指向B4.5×105N/C方向由A指向B(4)4.5×105N/C方向由A指向B问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移训练1一试探电荷q=+4×10-9C,在电场中P点受到的电场力F=6×10-7N,求:(1)P点的电场强度大小.(2)没有试探电荷时,P点的电场强度大小.(3)放一电荷量为q'=1.2×10-6C的电荷在P点,它所受的电场力F'是多大?答案:(1)1.5×102N/C(2)1.5×102N/C(3)1.8×10-4N问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU解析:(1)电场强度的定义采用了比值定义法,利用在某点引入试探电荷,据其所受电场力跟电荷量的比值求电场强度,所以P点的电场强度EP=Fq=6×10-74×10-9N/C=1.5×102N/C.(2)电场中某一点的电场强度由电场本身决定,与是否引入试探电荷无关,因此没有试探电荷时,P点的电场强度仍为1.5×102N/C.(3)若在P点引入q'=1.2×10-6C的电荷,由电场强度的定义式E=Fq得F'=q'E=1.2×10-6×1.5×102N=1.8×10-4N.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU对电场强度概念的理解1.电场强度的定义采用了物理学上一种常用的定义法——比值定义法.这种方法定义的物理量与等号右边各量无直接关系,但定义提供了一种计算被定义量的方法.这种方法在其他领域也经常用到,例如,人均耕地面积、人均收入、人均GDP等.2.电场强度是描述电场性质的物理量.公式E=Fq是电场强度的定义式,适用于一切电场,但E不随F和q的变化而变化,不能说E与F成正比,也不能说E与q成反比.定义式仅告诉我们一种测量电场强度大小的方法.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU3.在电场中的同一点,Fq是不变的;在电场中的不同点,Fq往往不同,即Fq完全由电场本身性质决定,与放不放试探电荷,放入试探电荷的电性、电荷量多少均无关系.4.电场强度是矢量.物理学规定:电场中某点的电场强度方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同.空间某一点有几个电场叠加,该点的合电场强度可用平行四边形定则计算.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU二、电场线活动与探究按照以下步骤观察花粉在电场中的分布:(1)将花粉均匀地拌在蓖麻油(或洗洁精)内,然后放到点电荷电场中,观察花粉的排列形状.(2)将两块相互平行、比较靠近的金属板,分别接到起电机的两个放电球上,两板之间形成匀强电场.将拌有花粉的蓖麻油容器放进电场中.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU观察到的部分现象如图所示:从图上我们清楚地看到花粉在电荷周围规则排列,这是否说明带电体周围电场线是客观存在的?答案:不是.花粉只是模拟了电荷周围电场线的分布.电场线只是为了形象描述电场而引入的一种模型.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移与应用例2法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场,如图为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图,以下几种说法正确的是()A.a、b为异种电荷,a带电荷量大于b带电荷量B.a、b为异种电荷,a带电荷量小于b带电荷量C.a、b为同种电荷,a带电荷量大于b带电荷量D.a、b为同种电荷,a带电荷量小于b带电荷量问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU解析:由电场线的特点可知,a、b为异种电荷,但无法判定a、b的电性;由电场线疏密程度不同,b周围电场线比a周围电场线密,说明b带电荷量大于a带电荷量.答案:B问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移训练2电场中某区域的电场线分布如图所示,在A、B、C、D四点中,电场强度最大的是()A.A点B.B点C.C点D.D点答案:D解析:电场线越密的地方,电场强度越大,由图知EDECEBEA,故选项D正确.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU1.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.电场中某点的电场强度的大小和方向是唯一确定的,若电场线能相交,由于交点的切线不唯一,交点处的电场强度方向失去了上述的唯一性,所以电场中的电场线在空间是不能相交的.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU3.在同一幅电场分布图中,电场强度越大的地方,电场线越密.因此用电场线不仅可以形象地表示电场强度的方向,而且在同一幅电场线分布图上,还可以大致表示电场强度的相对大小.(1)根据电场线画法的规定,电场线上每一点的切线方向为该点的电场强度方向.在电场线AB上,A、B两点的电场强度方向分别如图所示.(2)按照电场线画法的规定,电场强度大处画电场线密,电场强度小处画电场线疏.因此根据电场线的疏密就可以比较电场强度的大小.例如,图中A点处电场线比B点处密,所以有EAEB.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123451.关于电场,下列说法正确的是()A.由E=Fq知,若q减半,则该处电场强度变为原来的2倍B.由E=kQr2知,E与Q成正比,而与r2成反比C.电场中某点的电场强度与该点试探电荷所受到的电场力成正比D.电场中某点的电场强度与该点有无试探电荷无关答案:BD解析:电场中某点的电场强度E由电场本身决定,与是否引入试探电荷及引入试探电荷的电荷量q无关,故A、C错,而D项正确;E=kQr2是点电荷的电场强度公式,很明显E∝Qr2,所以B项正确.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123452.图中的实线为点电荷的电场线,M、N两点在以点电荷为圆心的同一圆上,下列说法正确的是()A.M处的电场强度比N处的大B.M处的电场强度比N处的小C.M、N处的电场强度大小相等,方向相同D.M、N处的电场强度大小相等,方向不同答案:D解析:由点电荷形成的电