2018沪科选修31 21 探究电场的力的性质 学案.docx

2.1探究电场的力的性质
学习目标知识脉络1.知道电荷周围存在电场，知道场与实物是物质存在的两种形式．
2．理解电场强度的概念和公式，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，学会用电场线描述电场强度的大小和方向．(重点、难点)[自主预习·探新知]
[知识梳理]
一、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．试探电荷与场源电荷
(1)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
(2)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＝eq\f(F,q).
(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)．
二、点电荷的电场、电场叠加原理
1．真空中点电荷的场强
(1)大小：E＝keq\f(Q,r2).
(2)方向：Q为正电荷时，在电场中的某点P，E的方向由Q指向P；Q是负电荷时，E的方向由P指向Q.
2．电场强度的叠加原理
许多点电荷在某点的合场强，等于各点电荷的电场在该点场强的矢量和，这叫作电场的叠加原理．
3．匀强电场中金属导体的电荷分布
(1)静电平衡：物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫作静电平衡．
(2)导体的内部场强：处在静电平衡下的导体，内部场强处处为零．
(3)在导体表面附近，电场线与表面的关系：互相垂直．
(4)电荷分布：处于静电平衡下的导体，电荷只分布在导体的外表面．
三、电场线、匀强电场
1．电场线
(1)定义：电场线是在电场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都表示该点的电场强度方向(如图2­1­3)．
图2­1­3
(2)几种常见电场的电场线
正点电荷负点电荷等量正点电荷
等量异种点电荷匀强电场
图2­1­4
2．匀强电场
(1)定义：场强的大小和方向都相同的电场．
(2)匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线．
[基础自测]
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)
(1)电场看不见，摸不着，因此电场实际不存在．(×)
(2)根据E＝eq\f(F,q)，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＝eq\f(F,q)可计算场强大小，但场强由场本身决定，与F、q大小无关．(√)
(4)在E＝eq\f(F,q)中场强大小与q无关，同样在E＝eq\f(kQ,r2)中场强大小与Q也无关．(×)
(5)公式E＝eq\f(kQ,r2)对于任何静电场都成立．(×)
(6)场强的叠加满足平行四边形定则．(√)
(7)电场线可以描述电场的强弱，也能描述电场的方向．(√)
(8)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线．(√)
(9)只要电场线是平行的直线，该电场一定是匀强电场．(×)
【提示】
(1)×电场看不见、摸不着，但电场是真实存在的．
(2)×电场中某点场强的方向是唯一的．
(4)×电场强度的大小与试探电荷无关，但与场源电荷有关．
(5)×公式E＝keq\f(Q,r2)只适用于点电荷．
(9)×匀强电场的电场线必须是等间距的平行的直线．
2．当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为E，若在同一点放入电荷量为q′＝2q的负试探电荷时，测得该点的电场强度()
【导学号：69682042】
A．大小为2E，方向与E相同
B．大小为2E，方向与E相反
C．大小为E，方向与E相同
D．大小为E，方向与E相反
C[该点的电场强度是由电场本身决定的，与是否有试探电荷、电荷量的大小及试探电荷的正负都没有关系．]
3．电场强度的定义式为E＝eq\f(F,q)，点电荷的场强公式为E＝eq\f(kQ,r2)，下列说法中正确的是()
A．E＝eq\f(F,q)中的场强E是电荷q产生的
B．由E＝eq\f(F,q)知，电场中某点的场强大小与F成正比，与q成反比
C．E＝eq\f(kQ,r2)中的场强E是电荷Q产生的
D．E＝eq\f(F,q)和E＝eq\f(kQ,r2)都只对点电荷适用
C[E＝eq\f(F,q)是电场强度的定义式，采用比值法定义，适用于任何电场，其中的q是试探电荷的电量，故A、B错误；E＝eq\f(kQ,r2)是