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2018版高中物理 第1章 靜電與靜電場(chǎng) 第3節(jié) 電場(chǎng)及其描述學(xué)案 魯科版選修1 -1.doc

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2018版高中物理 第1章 靜電與靜電場(chǎng) 第3節(jié) 電場(chǎng)及其描述學(xué)案 魯科版選修1 -1.doc

第3節(jié)電場(chǎng)及其描述學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.認(rèn)識(shí)電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的,電場(chǎng)具有力的性質(zhì)2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念,會(huì)用電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng)的方向,會(huì)用公式E、Ek計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)的大小(重點(diǎn)、難點(diǎn))3.認(rèn)識(shí)電場(chǎng)線(xiàn),會(huì)用電場(chǎng)線(xiàn)來(lái)定性描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向(重點(diǎn)、難點(diǎn))電 場(chǎng) 和 電 場(chǎng) 強(qiáng) 度1電場(chǎng)(1)產(chǎn)生:電荷在其周?chē)纬蓤?chǎng),通常稱(chēng)之為靜電場(chǎng),簡(jiǎn)稱(chēng)電場(chǎng)帶電體之間通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生力的作用,這種力叫電場(chǎng)力(2)基本性質(zhì):對(duì)放入其中的電荷有力的作用(3)電場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì),但我們看不見(jiàn),摸不著,是一種特殊的物質(zhì)2電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義:電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F與它的電荷量q0的比值,即,定義為該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,用E表示,簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng)(2)公式:E,其單位是牛頓每庫(kù)或伏特每米,符號(hào)為N/C或V/m.(3)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式:Ek.(4)方向:規(guī)定正電荷在某點(diǎn)受力的方向即為該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相反(5)矢量:電場(chǎng)強(qiáng)度既有大小又有方向,是矢量(6)物理意義:描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,與放入電場(chǎng)中的其他電荷無(wú)關(guān)1電場(chǎng)是人們?yōu)榱私忉岆姾砷g的作用力,人為創(chuàng)造的,并不是真實(shí)存在的()2電場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著,因此電場(chǎng)不是物質(zhì)()3根據(jù)E,電場(chǎng)強(qiáng)度E與F成正比,與q0成反比()4公式E是電場(chǎng)強(qiáng)度的比值定義式,適用于一切電場(chǎng)()1如圖131所示,F(xiàn)1和F2為電荷q1和q2間的相互作用的庫(kù)侖力,那么F1和F2各是怎樣產(chǎn)生的?圖131【提示】帶電體1在其周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng),放在此電場(chǎng)中的帶電體2受到帶電體1的電場(chǎng)施加的力為F2,同樣帶電體2在其周?chē)伯a(chǎn)生電場(chǎng),放在此電場(chǎng)中的帶電體1也受到帶電體2的電場(chǎng)施加的力為F1.2本節(jié)我們用來(lái)定義電場(chǎng)強(qiáng)度的方法叫比值定義法,想一想:我們還學(xué)過(guò)哪些用比值定義的物理量?它們有什么共同點(diǎn)?【提示】在物理學(xué)中,常常用比值定義一個(gè)物理量,例如:密度;加速度a;速度v等用比值定義法定義的新物理量可反映物質(zhì)本身的某種屬性,與用來(lái)定義的另外兩個(gè)物理量并無(wú)決定關(guān)系電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量1E是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,適用于任何情況雖然E,但E與F和q0都無(wú)關(guān),電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的量電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是確定的,其大小、方向只與建立電場(chǎng)的本身(或場(chǎng)源電荷)有關(guān),而與放入的試探電荷無(wú)關(guān)2Ek是點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)的決定式E由場(chǎng)源電荷Q和試探電荷到場(chǎng)源電荷的距離決定,與是否放入試探電荷無(wú)關(guān)3電場(chǎng)強(qiáng)度E與電場(chǎng)力F的區(qū)別電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)力定義電荷受到的電場(chǎng)力與電荷量的比值電場(chǎng)對(duì)電荷產(chǎn)生的作用力公式EFEq0決定因素只決定于電場(chǎng)本身,與電荷q0無(wú)關(guān)由電荷q0和場(chǎng)強(qiáng)共同決定單位N/CN4.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,當(dāng)空間的電場(chǎng)是由幾個(gè)電荷共同產(chǎn)生時(shí),某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)是每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的矢量疊加1(多選)關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E,下列說(shuō)法正確的是()A式中F是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力,q是放入電場(chǎng)中的電荷的電荷量B電場(chǎng)強(qiáng)度E與電場(chǎng)力F成正比,與放入電場(chǎng)中的電荷的電荷量q成反比C電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于單位電荷在此點(diǎn)所受的電場(chǎng)力D電場(chǎng)強(qiáng)度的定義利用了比值定義法【解析】在E中q是引入的試探電荷的電荷量,F(xiàn)是試探電荷所受的電場(chǎng)力,E和二者在數(shù)值上相等,但是E與F和q都無(wú)關(guān),E是由電場(chǎng)本身決定的電場(chǎng)強(qiáng)度E是由F與q的比值定義的,利用了比值定義法【答案】ACD2關(guān)于電場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào):18152017】A由E知,若q減半,則該處電場(chǎng)強(qiáng)度為原來(lái)的2倍B由Ek知,E與Q成正比,而與r2成反比C由Ek知,在以Q為球心,以r為半徑的球面上,各處場(chǎng)強(qiáng)均相同D電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向就是該點(diǎn)所放電荷受到的電場(chǎng)力的方向【解析】因EF/q為場(chǎng)強(qiáng)定義式,而電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E只由電場(chǎng)本身決定,與是否引入電荷及q的大小、正負(fù)無(wú)關(guān),故A錯(cuò);由場(chǎng)強(qiáng)方向的規(guī)定知D錯(cuò);Ek是點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式,B對(duì),C錯(cuò)【答案】B3如圖131所示,A為帶正電為Q的金屬板,沿金屬板的垂直平分線(xiàn),在距板r處放一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球,小球受水平向右的電場(chǎng)力偏轉(zhuǎn)角而靜止,小球用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于O點(diǎn),試求小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度. 【導(dǎo)學(xué)號(hào):18152018】圖131【解析】分析小球受力如圖所示,由平衡條件得:F電mgtan ,所以小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度E,小球帶正電荷,因此電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右【答案】,方向水平向右?guī)щ娊饘侔錋不能當(dāng)成點(diǎn)電荷,電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,不僅要求出大小,還要求出方向.根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件即可求得帶電體之間的作用力,從而進(jìn)一步求解電場(chǎng)強(qiáng)度.電 場(chǎng) 線(xiàn)1定義:為了形象地描述電場(chǎng),人們?cè)陔妶?chǎng)中畫(huà)出的帶有箭頭的曲線(xiàn)2電場(chǎng)線(xiàn)的特點(diǎn):電場(chǎng)線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一致,電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱,電場(chǎng)線(xiàn)越密的地方,電場(chǎng)越強(qiáng)1電場(chǎng)線(xiàn)是電場(chǎng)中客觀存在的物質(zhì)()2電場(chǎng)線(xiàn)是電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡()3電場(chǎng)線(xiàn)不是實(shí)際存在的線(xiàn),而是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線(xiàn)()電場(chǎng)線(xiàn)就是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎?【提示】電場(chǎng)線(xiàn)是為了形象地描述電場(chǎng)而引入的假想的曲線(xiàn),規(guī)定電場(chǎng)線(xiàn)上每點(diǎn)的切線(xiàn)方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向,也是正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)中實(shí)際通過(guò)的徑跡,徑跡上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向?yàn)閹щ娏W釉谠擖c(diǎn)的速度方向因此,不能認(rèn)為電場(chǎng)線(xiàn)就是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡1電場(chǎng)線(xiàn)的特點(diǎn)(1)電場(chǎng)線(xiàn)從正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)出發(fā),終止于無(wú)窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷(2)電場(chǎng)線(xiàn)分布的疏密反映了電場(chǎng)的強(qiáng)弱,表示場(chǎng)強(qiáng)的大小(3)電場(chǎng)線(xiàn)上任意一點(diǎn)的切線(xiàn)方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向一致(4)電場(chǎng)線(xiàn)在電場(chǎng)中不相交、不中斷, 因?yàn)槿绻妶?chǎng)線(xiàn)相交,該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)就有兩個(gè)方向了(5)電場(chǎng)線(xiàn)是為了形象描述電場(chǎng)而假想的,實(shí)際并不存在2電場(chǎng)線(xiàn)與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡(1)如果電場(chǎng)線(xiàn)是直線(xiàn),且?guī)щ娏W映跛俣葹榱慊虺跛俣仍谶@條直線(xiàn)上,那么帶電粒子的受力與其速度在一條直線(xiàn)上,粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線(xiàn)可能重合(2)如果電場(chǎng)線(xiàn)是直線(xiàn),帶電粒子有一定的初速度且速度不在這條直線(xiàn)上,帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線(xiàn),軌跡和電場(chǎng)線(xiàn)不重合 (3)如果電場(chǎng)線(xiàn)是曲線(xiàn),無(wú)論帶電粒子是否有初速度,由于受力方向在不斷改變,其運(yùn)動(dòng)速度不可能與受力方向一致,所以軌跡一定不與電場(chǎng)線(xiàn)重合4關(guān)于電場(chǎng)線(xiàn),下述說(shuō)法正確的是()A電場(chǎng)線(xiàn)是客觀存在的B電場(chǎng)線(xiàn)與電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡是一致的C電場(chǎng)線(xiàn)上某點(diǎn)的切線(xiàn)方向與電荷在該點(diǎn)受力方向可以不同D沿電場(chǎng)線(xiàn)方向,場(chǎng)強(qiáng)一定越來(lái)越大【解析】電場(chǎng)線(xiàn)不是客觀存在的,是為了形象描述電場(chǎng)的假想線(xiàn),A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的;由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的電荷所受電場(chǎng)力方向應(yīng)是該點(diǎn)的切線(xiàn)方向,下一時(shí)刻的位置應(yīng)沿切線(xiàn)方向,可能在電場(chǎng)線(xiàn)上,也可能不在電場(chǎng)線(xiàn)上,軌跡可能與電場(chǎng)線(xiàn)不一致,何況電荷可以有初速度,運(yùn)動(dòng)軌跡與初速度大小、方向有關(guān),可能軌跡很多,而電場(chǎng)線(xiàn)是一定的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;正電荷在電場(chǎng)中受的電場(chǎng)力方向與該點(diǎn)的切線(xiàn)方向相同,而負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)切線(xiàn)方向相反,選項(xiàng)C正確;場(chǎng)強(qiáng)大小與場(chǎng)強(qiáng)的方向無(wú)關(guān),與電場(chǎng)線(xiàn)的方向無(wú)關(guān),只由電場(chǎng)線(xiàn)的疏密決定,D選項(xiàng)錯(cuò)誤【答案】C5關(guān)于電場(chǎng)線(xiàn)的敘述,下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào):18152019】A電場(chǎng)線(xiàn)的方向就是帶正電的試探電荷的運(yùn)動(dòng)方向B電場(chǎng)線(xiàn)是直線(xiàn)的地方一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)C正點(diǎn)電荷只受電場(chǎng)力作用時(shí),加速度的方向總是與所在處的電場(chǎng)線(xiàn)的切線(xiàn)重合D畫(huà)有電場(chǎng)線(xiàn)的地方有電場(chǎng),沒(méi)畫(huà)電場(chǎng)線(xiàn)的地方就不存在電場(chǎng)【解析】解答本題時(shí),最易錯(cuò)的是用特殊現(xiàn)象代表一般現(xiàn)象如電場(chǎng)線(xiàn)為直線(xiàn)時(shí),正點(diǎn)電荷僅受電場(chǎng)力作用,將從靜止開(kāi)始沿電場(chǎng)線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng),把這一特殊現(xiàn)象當(dāng)成一般的電場(chǎng)中正電荷都會(huì)沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是錯(cuò)誤的從而可知A錯(cuò),C對(duì)電場(chǎng)線(xiàn)形象地表示電場(chǎng),畫(huà)有電場(chǎng)線(xiàn)的地方有電場(chǎng)而電場(chǎng)線(xiàn)之間的空白區(qū)域也有電場(chǎng),故D錯(cuò)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是直線(xiàn),而且是間距相等的平行直線(xiàn),故B錯(cuò)【答案】C6.如圖132所示為靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線(xiàn)的分布,下列說(shuō)法正確的是()圖132A這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷形成的BC點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,因?yàn)槟抢餂](méi)有電場(chǎng)線(xiàn)C點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大D負(fù)電荷在B點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力的方向沿B點(diǎn)切線(xiàn)方向【解析】負(fù)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)是指向負(fù)電荷的直線(xiàn),故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線(xiàn)只是形象地描述電場(chǎng),沒(méi)有電場(chǎng)線(xiàn)的地方,場(chǎng)強(qiáng)不一定為零,故B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線(xiàn)的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,EA>EB,F(xiàn)qE,所以FA>FB,故C正確;負(fù)電荷在B點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向與B點(diǎn)的切線(xiàn)方向相反,故D錯(cuò)誤【答案】C電場(chǎng)線(xiàn)是為了形象、直觀、方便地描述電場(chǎng)的特性,而引入的一種輔助手段.如果知道了電場(chǎng)線(xiàn)的疏密分布及電場(chǎng)線(xiàn)的形狀、箭頭指向,就能討論電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系和方向.因此了解各種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)分布情況,對(duì)于靈活運(yùn)用電場(chǎng)線(xiàn)判斷電場(chǎng)的性質(zhì)是大有幫助的.

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