電場 電場強(qiáng)度

1、02 電場 電場強(qiáng)度一、教學(xué)目標(biāo)1知道電荷周圍存在電場，知道電場是一種客觀存在的物質(zhì)。2理解電場強(qiáng)度和電場線的概念。3知道電場的疊加原理。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析理解電場強(qiáng)度的定義、單位、物理意義。用比值定義電場強(qiáng)度，E與F、q無關(guān)，只由電場決定。三、教學(xué)儀器大金屬球、鋁箔球、玻璃屏、起電機(jī)、鐵架臺、計算機(jī)、投影儀、實(shí)物展示臺。四、教學(xué)過程復(fù)習(xí)提問：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一個重要的實(shí)驗(yàn)定律庫侖定律，請大家回顧一下庫侖定律的內(nèi)容及表達(dá)式。答：略。引入新課：電荷之間存在相互作用力，這種相互作用是怎么發(fā)生的呢？人們對這個問題的認(rèn)識在歷史上曾有過兩種不同的觀點(diǎn)。在法拉第之前，人們認(rèn)為兩個電荷之間的相互作用力是

2、一種超距作用，也就是一個電荷對另一個電荷的作用力是隔著一定空間直接給予的，不需要中間什么媒介作傳遞，這種方式可以表示為：在19世紀(jì)30年代，法拉第提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為一個電荷周圍存在著由它產(chǎn)生的電場，另外一個電荷受這個電荷的作用力就是通過這個電場給予的，這種作用方式可以表示為：近代物理學(xué)的理論和實(shí)踐已經(jīng)完全證明了場的觀點(diǎn)的正確性。電場以及以后將要學(xué)習(xí)的磁場已被證明是一種客觀存在的物質(zhì)形態(tài)，電視臺和無線電廣播電臺就是靠激發(fā)電磁場的方式發(fā)送各種節(jié)目信號的。雖然電磁場“看不見”“摸不著”，但是我們卻可以在遠(yuǎn)離發(fā)射塔的地方，用電視機(jī)和收音機(jī)接受到它們發(fā)送的節(jié)目信號，這就是電磁場客觀存在的很好例證。本節(jié)課

3、我們就來學(xué)習(xí)描述電場的重要概念。（一）電場：電荷周圍存在電場。我們怎樣研究電場呢？電場能夠?qū)μ幱趫鲋械碾姾墒┘与妶隽Φ淖饔茫@是電場的基本性質(zhì)。所以我們可以選擇一個帶電量很小、線度也很小的檢驗(yàn)電荷q，分別放入帶電體Q所產(chǎn)生的電場中的不同位置，觀察檢驗(yàn)電荷q受到的電場力有何特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)：如圖（1）所示，使有絕緣支柱的大金屬球帶電作為場源電荷，使絲線吊著的小鋁箔球帶少量電荷，用它代替檢驗(yàn)電荷q。實(shí)驗(yàn)一：把鋁箔球放在電場中不同的方位，注意觀察絲線的傾斜方向。現(xiàn)象：鋁箔球在電場中不同方位時，絲線傾斜的方向不同。實(shí)驗(yàn)二：鋁箔球逐漸遠(yuǎn)離場源，注意觀察絲線偏離豎直方向的角度。問：看到什么現(xiàn)象了？現(xiàn)象：偏角逐漸

4、減小。投影出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如圖2所示。問：由這兩個實(shí)驗(yàn)我們能得到什么結(jié)論？學(xué)生答后教師歸納：以上兩個實(shí)驗(yàn)表明，在電場中不同點(diǎn)，電場對檢驗(yàn)電荷施加的電場力的大小和方向一般是不同的。比如在A點(diǎn)電場對電荷施加方向向右的作用力，在D點(diǎn)電場對電荷施加方向向左的作用力，在A點(diǎn)電場對電荷的作用力大，在B點(diǎn)電場對電荷施加的作用力小，可見不同點(diǎn)電場的性質(zhì)是不同的。怎樣定量的、精確的描述電場的這一性質(zhì)呢？問：用檢驗(yàn)電荷受到的電場力，行嗎？（學(xué)生討論）經(jīng)學(xué)生討論后，教師引導(dǎo)到觀察實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)三：把鋁箔球放在電場中同一位置，減小它的帶電量，注意觀察絲線的偏角。學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。結(jié)論：在電場中同一點(diǎn)，檢驗(yàn)電荷所受電場力隨它所

5、帶電量的減小而減小，所以，電場力不能用于描述電場。要描述電場，需要找一個與檢驗(yàn)電荷的電量無關(guān)而只由電場決定的物理量。那我們用什么描述電場呢？如果我們能夠做更精確的實(shí)驗(yàn)，就會發(fā)現(xiàn)：在電場中同一點(diǎn)，電場力不僅隨檢驗(yàn)電荷的電量的減小而減小，隨電場力的增大而增大，而且跟檢驗(yàn)電荷的電量之間存在這樣的定量關(guān)系：在電場中同一點(diǎn)，比值Fq是一個與檢驗(yàn)電荷和電場力無關(guān)的量，而在電場中不同點(diǎn)，比值一般不同，因而比值反映電場的性質(zhì)。所以我們可以用它來描述電場，并把它定義為電場強(qiáng)度。（二）電場強(qiáng)度1定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷受到的電場力與它電量的比值，叫這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)。（1）單位：NC（2）大?。弘妶鲋心?/p>

6、點(diǎn)的場強(qiáng)在數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)受到的電場力。（3）方向：規(guī)定電場中某點(diǎn)場強(qiáng)的方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)受到的電場力的方向。場強(qiáng)是矢量。一般電場中不同點(diǎn)，場強(qiáng)的大小及方向不同，場強(qiáng)大的地方，電場強(qiáng)，場強(qiáng)小的地方，電場弱，通常我們也把場強(qiáng)的大小和方向叫做電場的強(qiáng)弱和方向。以上我們從一般電場出發(fā)引入了場強(qiáng)的定義，們以一個特殊的電場真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場為例，分析場強(qiáng)的物理意義。2真空中點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)如圖3所示，Q為放在真空中的點(diǎn)電荷。要求：（1）畫出 A、 B兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向。（2）算出A、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小。（給出Q、r）（請一名學(xué)生板演，其他學(xué)生自己做）教師講評并分析：（1）場強(qiáng)的大小與方向跟檢驗(yàn)電荷

7、的有無、電量、電性沒有關(guān)系。（2）場強(qiáng)的大小只由場源電荷和場點(diǎn)到場源的距離來決定。（3）離場源電荷越近的點(diǎn)場強(qiáng)越大，離場源電荷越遠(yuǎn)的點(diǎn)場強(qiáng)越小。3場強(qiáng)的疊加平行四邊形法則如圖4所示，兩個電荷+Q和Q同時存在時，實(shí)驗(yàn)表明它們產(chǎn)生的電場互相獨(dú)立、互不影響，P點(diǎn)的場強(qiáng)是E1和E2疊加的結(jié)果，遵從平行四邊形法則，如圖4所示。（邊講邊用計算機(jī)畫出圖4）對于多個電荷產(chǎn)生的電場，同樣遵從平行四邊形法則。課堂練習(xí)題：（投影片）1在真空中有一電場，在這個電場中的某點(diǎn)P放一點(diǎn)電荷q=1.0×109C，它受到的電場力為 30×104N，求：（1）P點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的大小。（2）若在P點(diǎn)處換q'=2.0×109C的負(fù)點(diǎn)電荷，則P點(diǎn)的電場強(qiáng)度是多大？（3）若將P點(diǎn)的點(diǎn)電荷拿走，則P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為多大？（4）負(fù)點(diǎn)電荷q'=2.0×109C，它在P點(diǎn)受到的電場力是多大？小結(jié)：電場是電荷周圍客觀存在的一種物質(zhì)，它“看不見”、“摸不著