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第四节认识电场1．了解电场的定义，知道电场的基本性质．2．知道电场线的定义，掌握电场线的性质和特点．3．理解电场强度的概念，会用电场强度定量描述．4．知道匀强电场的定义和特点．一、电场1．电荷的周围存在着特殊的物质——________，电荷间的相互作用是通过________发生的；2．电场对放在电场中的电荷有________的作用；3．电场是有方向的，人们规定：电场中任意一点的电场方向为该点正电荷所受__________________．课前·自主学习电场电场电场力电场力的方向二、电场的描述1．可以利用________来形象描绘电场；2．电场线是画在电场中的一条条________的曲线，曲线上每点的____________表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了________________而假想的线．3．电场线的特点：(1)电场线从__________或__________出发，终止于________或________；(2)电场线在电场中不________；(3)在同一电场里，电场线________的地方，电场强度大．电场线有方向切线方向形象地描述电场正电荷无穷远无穷远负电荷相交密集三、匀强电场1．电场强度：描述电场的大小和________的物理量；2．电场强度是一个矢量，有________，用符号E表示，E的方向与该点的______________一致。3．E的单位是______；4．匀强电场：电场中各点的场强______和______都相同的区域为匀强电场区域；5．匀强电场的电场线是均匀分布的___________．方向方向电场方向NC大小方向平行直线1．试探电荷与点电荷有何相同和相异之处两者都要求带电体的体积要小，但试探电荷(亦称检验电荷)对所带电荷量提出了要求，所带电荷量要少．课堂·互动探究2．公式E＝Fq与E＝kQr2都可以用来计算电场强度，它们有什么区别吗(1)E＝Fq是电场中电场强度的定义式，在所有电场中都适用；E＝kQr2仅适用于真空中点电荷的电场．(2)E＝Fq提供了任一电场的场强计算方法；E＝kQr2则提供了真空中点电荷电场的场强计算方法．(3)在E＝Fq中，q是引入的试探电荷，故E与q无关；而在E＝kQr2中，Q是产生电场的电荷，故E与Q成正比．3．如何证明电场线在电场中是不相交的可以用反证法证明电场线在电场中不相交：假设电场中过一点有两条相交的电场线，则这两条电场线在该点就有两个切线方向，也就是电场中的一点有两个电场强度，这与电场强度的定义是矛盾的．4．电场强度与电场力的区别与联系比较对象电场强度E电场力F定义反映电场中各点的力的性质的物理量定义式：E＝Fq电场对其中电荷的作用力计算式：F＝qE大小E的大小只决定于电场本身，与电荷q无关．在电场中不同的点，E的大小一般是不同的F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强共同决定，F与q成正比方向对于确定的电场，其中各点的场强都有确定的方向同一电荷受力的方向因在电场中的位置而异；同一位置则因受力电荷的电性而异单位E的单位：N/CF的单位：N对电场的理解在电场中某点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到的电场力向左，则下列说法中正确的是()A．当放入正电荷时，该点场强向右，当放入负电荷时，该点场强向左B．该点的场强方向一定向右C．该点的场强方向一定向左D．该点的场强方向可能向右，也可能向左例1解析电场强度是由电场本身决定的，与试探电荷的有无、电量的大小、电性、电场力的大小及方向无关，电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同，与负电荷所受电场力的方向相反．故该点的场强的方向向右，故只有B正确．答案B关于电场线，下列说法中正确的是()A．电场线是客观存在的B．电场线与电荷运动的轨迹是一致的C．电场线上某点的切线方向与该点的场强方向一致D．沿电场线方向，场强一定越来越大例2电场线的理解和应用解析电场线不是客观存在的，是为了形象描述电场的假想线，A选项是错的．由静止开始运动的电荷所受电场力方向应是该点切线方向，下一时刻位置应沿切线方向，可能在电场线上，也可能不在电场线上，轨迹可能与电场线不一致．何况电荷可以有初速度，运动轨迹与初速度的大小、方向有关，可能轨迹很多，而电场线是一定的，B选项也是错的．根据电场线的定义，选项C是正确的．场强大小与场强的方向无关，与电场线方向无关，D选项是错的．答案C如图1－4－1中画出了某一个电场的一些电场线，将一个正点电荷q置于该电场中，下面说法正确的是()A．电场线所表示的电场方向是自左向右的B．电场线所表示的电场方向是自右向左的C．正电荷q受电场力方向是自左向右的D．正电荷q受电场力方向是自右向左的例3图1－4－1解析本题非常简单，只需准确掌握电场线如何描述电场，就可正确解答此题．电场线是一组平行线，其切线方向即为直线本身，电场方向自左向右，A选项正确．正电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相同，也应是自左向右，C选项正确．答案AC在真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9C，直线NM通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10C，如图1－4－2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．例4电场强度的理解图1－4－2解析根据题意，Q是形成电场的电荷，q为检验电荷．为了方便，只用电荷量的绝对值计算，力和场强的方向可通过电荷的正负判断．(1)电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得：FM＝kQqr2＝9.0×109×1.0×10－9×1.0×10－100.32N＝1.0×10－8N.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)解法一M的场强EM＝FMq＝1.0×10－81.0×10－10N/C＝100N/C.其方向沿OM连线指向M，因为它的方向跟正电荷所受电场力的方向相同．解法二将FM＝kQqr2代入EM＝FMq得：EM＝kQr2＝9.0×109×1.0×10－90.32N/C＝100N/C.(3)在M点拿走检验电荷q，有的同学说M点的场强EM＝0，这是错误的，其原因在于不懂得场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q决定的，与检验电荷q是否存在无关，因此场强不变．答案(1)1.0×10－8N，方向沿MO连线指向O(2)100N/C，方向沿OM连线指向M(3)100N/C，方向不变【方法总结】点电荷形成的电场中电荷的受力可由库仑定律求出，某点的场强由E＝kQr2求出，而电场是电场源电荷形成的，与是否放入检验电荷无关．实物和场自然界中两种基本的物质形态．实物即具体的有形的物质形态，均由物质粒子组成，可以划分为非生命物质和生命物质两大类．两者的区别在于生命物质具有同化和异化的自我更新及遗传变异自我繁殖的过程，而非生命物质则没有．但两者有着密切的联系，一方面生命物质由非生命物质演变而来，另一方面生命物质又可向非生命物质转化．现代科学证明，自然界具有千姿百态的非生命物质系统．课外·阅读延伸大至天体系统，包括星云、行星、恒星、星系、星系团、超星系团、总星系等；小至元素、基本粒子．目前已发现的元素就有100多种，发现的基本粒子达300多种．生命物质系统则更加五彩缤纷，大至整个生物圈，小至细胞和生物大分子，生命物质多种多样、形形色色．随着人类改造自然能力的不断提高，实物概念的范围在不断扩大，不仅有自然物，还有人工实物，即人造自然物，这是由人的智力和体力物化了的物质．场是物质的另一种存在形态．人类已经认识的场有引力场、电磁场、介子场、中微场等．场和实物一样是一种客观存在物，具有能量、质量、动量等物质的基本属性．但场又有不同于实物的特性．如实物粒子有静止质量，运动速度不超过光速，有一定的体积，有不可入性，而场一般不具备这些．电磁场的光子没有质量，没有不可入性，几个场可以叠加．实物和场相对人的意识来说都具有客观实在性，它们在物质概念上统一了起来，对自然界而言，物质是“实物和场的总和”．当前人造自然物是“实物总和”中一个重要的特殊方向，一方面具有客观实在性，另一方向又是被人创造的，依赖于人的意识和人的能动作用．