2020-2021學(xué)年物理新教材魯科版第三冊(cè)學(xué)案：第1章 第3節(jié)　電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度 Word版含解析

1、第3節(jié)電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.物理觀念通過(guò)對(duì)物理學(xué)史的了解，知道電場(chǎng)是一種物質(zhì)；會(huì)用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)，了解常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)；了解電場(chǎng)強(qiáng)度。2.科學(xué)思維理解電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性及公式，掌握電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)與規(guī)律，會(huì)利用其解決相關(guān)問(wèn)題。3.科學(xué)探究通過(guò)比值定義法及假想電場(chǎng)線的思維方法，探究描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的方法技巧，與他人交流體驗(yàn)電場(chǎng)線的實(shí)際意義。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任體會(huì)科學(xué)研究中的方法與創(chuàng)新，體驗(yàn)科學(xué)家的探索過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度及興趣。一、電場(chǎng)及電場(chǎng)力1電場(chǎng)傳遞電荷之間的相互作用的物質(zhì)。電場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式。2電場(chǎng)力電場(chǎng)對(duì)處在其中的電荷的作用力。說(shuō)明：電場(chǎng)、磁場(chǎng)像分子、原子等實(shí)物粒

2、子一樣具有能量，是客觀存在的物質(zhì)形式。二、電場(chǎng)強(qiáng)度1場(chǎng)源電荷和試探電荷：電場(chǎng)最明顯的特征就是對(duì)置入其中的電荷有力的作用，激發(fā)電場(chǎng)的電荷被稱(chēng)為場(chǎng)源電荷或源電荷，檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在或強(qiáng)弱分布的電荷稱(chēng)為試探電荷或檢驗(yàn)電荷。2電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義：在物理學(xué)中，放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受到的電場(chǎng)力f與它的電荷量q之比，稱(chēng)為該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng)，用字母e表示。(2)公式：e。(3)方向：與正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同。(4)單位：牛頓每庫(kù)侖，符號(hào)：n/c。(5)物理意義：描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量，反映了電場(chǎng)的強(qiáng)弱。注意：試探電荷是為了研究源電荷電場(chǎng)的性質(zhì)而引入的，它的引入不改變?cè)措姾傻碾妶?chǎng)。三、電

3、場(chǎng)線1電場(chǎng)線是用來(lái)形象直觀地描述電場(chǎng)的曲線，曲線上任一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。2幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(1)熟記五種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布，如圖所示。(2)電場(chǎng)線的特點(diǎn)電場(chǎng)線是為了形象描述電場(chǎng)而假想的線，實(shí)際并不存在。任意兩條電場(chǎng)線不相交。電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱；電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。電場(chǎng)線總是起自正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處)，止于無(wú)窮遠(yuǎn)處(或負(fù)電荷)。即電場(chǎng)線不閉合，在無(wú)電荷處不中斷。電場(chǎng)線不表示電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡。說(shuō)明：用虛擬的圖線描述抽象的物理概念，使其具體化、形象化，這是科學(xué)研究中重要的思想方法。1思考判斷(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)電場(chǎng)看

4、不見(jiàn)、摸不著，是一種特殊物質(zhì)，而電場(chǎng)線是人為畫(huà)出的，實(shí)際是不存在的。()(2)電場(chǎng)對(duì)放入其中的任何電荷都有力的作用。()(3)公式e是電場(chǎng)強(qiáng)度的比值定義式，適用于一切電場(chǎng)。()(4)由公式e可知，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度e與試探電荷在電場(chǎng)中該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力成正比。()2(多選)關(guān)于電場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是()a只要有電荷存在，電荷周?chē)鸵欢ù嬖谥妶?chǎng)b電場(chǎng)是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，不依賴(lài)我們的感覺(jué)而客觀存在c電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的，電場(chǎng)最基本的性質(zhì)是對(duì)放在其中的電荷有力的作用d電場(chǎng)只能存在于真空中和空氣中，不可能存在于物體中abc電荷周?chē)嬖谥妶?chǎng)，電場(chǎng)對(duì)電荷有力的作用，電荷之間的相

5、互作用就是通過(guò)電場(chǎng)而產(chǎn)生的，a、c正確；電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)，在真空中、導(dǎo)體中都能存在，b正確，d錯(cuò)誤。3(多選)把質(zhì)量為m、電荷量為q的點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中由靜止釋放，在它運(yùn)動(dòng)過(guò)程中如果不計(jì)重力，下列說(shuō)法中正確的是()a點(diǎn)電荷的受力方向，必與所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致b點(diǎn)電荷的加速度方向，必與所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致c點(diǎn)電荷的速度方向，必與所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致d點(diǎn)電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡必與電場(chǎng)線重合ab由電場(chǎng)強(qiáng)度方向特點(diǎn)可知，點(diǎn)電荷的加速度方向，即點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力方向必與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向一致，顯然與所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致，故a、b正確；電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一致。如果

6、點(diǎn)電荷做曲線運(yùn)動(dòng)，除初始時(shí)刻之外，其速度方向與電場(chǎng)力方向不再一致；帶正電的點(diǎn)電荷由靜止釋放，如果電場(chǎng)線為直線，點(diǎn)電荷將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，但如果電場(chǎng)線是曲線，電荷一定不沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，故c、d錯(cuò)誤。對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解(1)用帶電的梳子靠近從水龍頭流出的細(xì)水流，水流的方向?yàn)槭裁磿?huì)發(fā)生改變？(2)兩個(gè)電荷通過(guò)什么發(fā)生相互作用？提示：(1)帶電體吸引輕小物體。(2)電場(chǎng)。1電場(chǎng)強(qiáng)度的理解 (1)電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定，與放入其中的試探電荷無(wú)關(guān)。2電場(chǎng)強(qiáng)度的性質(zhì)(1)矢量性：電場(chǎng)強(qiáng)度不僅有大小，而且有方向，是矢量。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向規(guī)定為：跟正電荷在該點(diǎn)所受的

7、電場(chǎng)力的方向相同。(2)唯一性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是唯一的，是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)即形成電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷與空間位置決定的。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，既與該點(diǎn)試探電荷的電荷量q無(wú)關(guān)，也與該點(diǎn)試探電荷的受力無(wú)關(guān)。即使無(wú)試探電荷存在，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度依然存在?！纠?】如圖所示，在一帶負(fù)電的導(dǎo)體a附近有一點(diǎn)b，如在b處放置一個(gè)q12.0108 c的電荷，測(cè)出其受到的靜電力f1大小為4.0106 n，方向如圖，則：(1)b處場(chǎng)強(qiáng)多大？方向如何？(2)如果換成一個(gè)q24.0107 c的電荷放在b點(diǎn)，其受力多大？此時(shí)b處場(chǎng)強(qiáng)多大？(3)如果將b處電荷拿走，b處的場(chǎng)強(qiáng)是多大？思路點(diǎn)撥：(1)由e可求b處場(chǎng)強(qiáng)大小。(2)

8、負(fù)的試探電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反。(3)電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷無(wú)關(guān)。解析(1)由場(chǎng)強(qiáng)公式可得eb n/c200 n/c，因?yàn)槭秦?fù)電荷，所以場(chǎng)強(qiáng)方向與f1方向相反。(2)q2在b點(diǎn)所受靜電力f2q2eb4.0107200 n8.0105 n，方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，也就是與f1方向相反。此時(shí)b處場(chǎng)強(qiáng)仍為200 n/c，方向與f1方向相反。(3)某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小與有無(wú)試探電荷無(wú)關(guān)，故將b處電荷拿走，b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小仍為200 n/c。答案(1)200 n/c方向與f1方向相反(2)8.0105 n200 n/c(3)200 n/c電場(chǎng)強(qiáng)度的理解(1)公式e中q是試探電荷，電場(chǎng)強(qiáng)度由場(chǎng)源電荷決

9、定，與試探電荷無(wú)關(guān)。(2)確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定要清楚試探電荷是正電荷還是負(fù)電荷，以此來(lái)確定電場(chǎng)強(qiáng)度與力的方向相同還是相反。1電場(chǎng)中有一點(diǎn)p，下列說(shuō)法正確的是()a若放在p點(diǎn)的試探電荷的電荷量加倍，則p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)加倍b若p點(diǎn)沒(méi)有試探電荷，則p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零cp點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越小，則同一電荷在p點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越小dp點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向就是試探電荷在該點(diǎn)的受力方向c若放在p點(diǎn)的電荷的電荷量加倍，則p處電荷受到的電場(chǎng)力會(huì)加倍，而此處的電場(chǎng)強(qiáng)度卻不變，即使不放電荷，電場(chǎng)強(qiáng)度仍保持不變，故a、b錯(cuò)誤；電場(chǎng)力由電場(chǎng)強(qiáng)度與電荷量決定，p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越小，則同一電荷在p點(diǎn)受到的電場(chǎng)力一定越小，故c正確；p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)榉旁谠擖c(diǎn)的

10、正電荷所受電場(chǎng)力的方向，故d錯(cuò)誤。對(duì)電場(chǎng)線的理解與應(yīng)用把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，加上電場(chǎng)，頭發(fā)屑為什么沿電場(chǎng)排列起來(lái)？提示：頭發(fā)屑的排列體現(xiàn)了它的受力方向，而電場(chǎng)力的方向剛好與該點(diǎn)的電場(chǎng)線相切。2電場(chǎng)線的應(yīng)用(1)比較電場(chǎng)強(qiáng)度大?。弘妶?chǎng)強(qiáng)度大處電場(chǎng)線密，電場(chǎng)強(qiáng)度小處電場(chǎng)線疏，故根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可以比較電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。(2)確定電場(chǎng)強(qiáng)度方向：電場(chǎng)線上每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。3等量異種點(diǎn)電荷與等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)分布特點(diǎn)的比較比較項(xiàng)目等量異種點(diǎn)電荷等量同種(正)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖連線上的場(chǎng)強(qiáng)大小o點(diǎn)最小，從o點(diǎn)沿連線向兩邊逐漸變大o點(diǎn)為零，從o點(diǎn)沿連線向兩邊逐漸變大中垂線上的場(chǎng)

11、強(qiáng)大小o點(diǎn)最大，從o點(diǎn)沿中垂線向兩邊逐漸變小o點(diǎn)為零，從o點(diǎn)沿中垂線向兩邊先變大后變小關(guān)于o點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的點(diǎn)a與a、b與b的場(chǎng)強(qiáng)等大、同向等大、反向【例2】(多選)用電場(chǎng)線能很直觀、很方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱。如圖甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線，圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn)：o是電荷連線的中點(diǎn)，e、f是連線中垂線上相對(duì)o對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，b、c和a、d也相對(duì)o點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，則()ab、c兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同ba、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反ce、o、f三點(diǎn)比較，o點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大db、o、c三點(diǎn)比較，o點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大思路點(diǎn)撥：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度相同：指大小相等，方向相同。(2)根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度判定電場(chǎng)強(qiáng)度的弱強(qiáng)。ac

12、由對(duì)稱(chēng)性可知，b、c兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向均相同，a正確；a、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相同，方向也相同，b錯(cuò)誤；在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，o點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大，在b、c兩點(diǎn)電荷連線上，o點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小，c正確，d錯(cuò)誤。電場(chǎng)線的理解(1)按照電場(chǎng)線畫(huà)法的規(guī)定，電場(chǎng)強(qiáng)度大處電場(chǎng)線密，電場(chǎng)強(qiáng)度小處電場(chǎng)線疏，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可以比較電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。(2)根據(jù)電場(chǎng)線的定義，電場(chǎng)線上每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(3)正電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)線的切線方向相同，負(fù)電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)線的切線方向相反。(4)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中不存在電場(chǎng)強(qiáng)度相同的點(diǎn)。2如圖為金屬球放入勻強(qiáng)電場(chǎng)后電場(chǎng)線的分布情況。設(shè)該電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)的

13、電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為ea、eb，則a、b兩點(diǎn)()aeaeb，電場(chǎng)方向相同beaeb，電場(chǎng)方向相同ceaeb，電場(chǎng)方向不同deaeb，電場(chǎng)方向不同d電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)弱，由題圖可知，b點(diǎn)密集，a點(diǎn)稀疏，故eaeb，又電場(chǎng)方向?yàn)殡妶?chǎng)線的切線方向，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)方向不同，故a、b、c錯(cuò)誤，d正確。1物理觀念：電場(chǎng)及其基本性質(zhì)、電場(chǎng)強(qiáng)度概念及公式、電場(chǎng)線。2科學(xué)思維：對(duì)e的理解及應(yīng)用，對(duì)電場(chǎng)線的理解與應(yīng)用。3科學(xué)方法：比值定義法、假想法、實(shí)驗(yàn)法等。1關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，下列說(shuō)法正確的是()a由e可知，某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)e與q成反比，與f成正比b電場(chǎng)中某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與放入該點(diǎn)的試探電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)c正、負(fù)試探

14、電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相反，所以某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與放入試探電荷的正、負(fù)有關(guān)d電場(chǎng)中某一點(diǎn)不放試探電荷時(shí)，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于零be是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)e的大小和方向都取決于電場(chǎng)本身，而與試探電荷的電荷量q、試探電荷受到的電場(chǎng)力f無(wú)關(guān)，故a、c錯(cuò)誤，b正確。某點(diǎn)不放試探電荷時(shí)，該點(diǎn)的電場(chǎng)依然存在，故d錯(cuò)誤。2如圖所示是點(diǎn)電荷q周?chē)碾妶?chǎng)線，圖中a到q的距離小于b到q的距離。以下判斷正確的是()aq是正電荷，a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度bq是正電荷，a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度cq是負(fù)電荷，a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度dq是負(fù)電荷，a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度a正點(diǎn)電

15、荷的電場(chǎng)是向外輻射的，電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大，所以a正確。3以下關(guān)于電場(chǎng)線的說(shuō)法中，正確的是()a電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟電荷在該點(diǎn)的受力方向相同b沿電場(chǎng)線的方向，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小c電場(chǎng)線越密的地方，同一檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力越大d順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電荷所受電場(chǎng)力的大小一定不變c電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力方向相同，跟負(fù)電荷所受靜電力方向相反，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；只說(shuō)沿電場(chǎng)線的方向，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小無(wú)法確定，如沿電場(chǎng)線的方向，正電荷形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小，負(fù)電荷形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越大，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大，由公式fqe可知選項(xiàng)c正確；順著電場(chǎng)線移動(dòng)

16、電荷，只要電場(chǎng)強(qiáng)度e的大小發(fā)生變化，則feq就發(fā)生變化，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。4兩點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，a、b是電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，下列判斷正確的是()aa、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不等，方向相同ba、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向不同c左邊電荷帶負(fù)電，右邊電荷帶正電d兩電荷所帶電荷量相等c電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，到負(fù)電荷終止，電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線的切線方向表示電場(chǎng)的方向，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不相等，方向也不相同，a、b錯(cuò)誤，c正確；電場(chǎng)線分布不對(duì)稱(chēng)，兩電荷所帶電荷量不相等，d錯(cuò)誤。5如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線(方向未畫(huà)出)，虛線ab是一帶負(fù)電的粒子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，軌跡為一條拋物線。請(qǐng)思考回答下列問(wèn)題：(1)電場(chǎng)線mn的方向可以判斷嗎？若能，方向如何？(2)帶電粒子在a點(diǎn)的加速度和在b點(diǎn)的加速度哪個(gè)大？(3)帶電粒子在a點(diǎn)的速度和