鲁科版 (2019)必修 第三册电场与电场强度学案设计

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[学习目标] 1.知道电场是客观存在的一种特殊物质。2.理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算(难点)。3.知道电场线的概念，了解几种典型电场线分布特点(重点)。
一、电场及电场力
1．万有引力、库仑力、磁极间的磁力，对于相互作用的物体，这些力都是没有直接接触而产生的，这样如何理解力是物体对物体的作用？
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2．电场是如何产生的？有什么特性？
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1．电场：存在于________周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过________传递的。静止电荷产生的电场称为_____________________________________。
2．电场力：电场对处在其中的电荷有____的作用，这种力称为电场力。
例1 (多选)关于电场，下列说法正确的是( )
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B．电场不是客观存在的，是人们虚构的
C．电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用
D．电场只能存在于真空中和空气中，不可能存在于物体中
二、电场强度
在空间中有一电场，把一带电荷量为q的点电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F。若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？
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1．试探电荷与场源电荷
(1)试探电荷(检验电荷)：为了便于研究电场各点的性质而引入的电荷，是电荷量和体积都____________的点电荷。
(2)场源电荷(源电荷)：________________的带电体所带的电荷。
2．电场强度
(1)定义：放入电场中某点的试探电荷受到的____________与它的____________之比。
(2)定义式：E＝____________
(3)单位：牛顿每库仑(N/C)
(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与____________在该点所受电场力的方向相同，与____________在该点所受电场力的方向相反。
3．电场力
(1)公式：F＝qE。
(2)电场强度E从____的角度描述了电场的性质。
(1)电场强度的方向跟正试探电荷在该点所受的静电力的方向相同。( )
(2)若在电场中某点放置负试探电荷，则该点的电场强度方向与放置正试探电荷时相反。( )
(3)若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为0。( )
(4)电场强度公式E＝eq \f(F,q)表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍。( )
1．在电场中的同一点放入不同试探电荷，电场强度是否相同？为什么？不放电荷呢？
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2．由公式E＝eq \f(F,q)得“E与F成正比，与q成反比”正确吗？
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例2 (多选)(2024·龙岩市永定区月考)若在电场中的某点A放一试探电荷＋q，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右。下列说法正确的是( )
A．在A点放一个负试探电荷，A点的场强方向为水平向左
B．在A点放一个负试探电荷，它所受的电场力方向水平向左
C．在A点放一个电荷量为＋2q的试探电荷，它所受的电场力大小仍为F
D．在A点放一个电荷量为＋2q的试探电荷，A点的场强大小为eq \f(F,q)
例3 如图所示，在一带负电荷的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×
10－8 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图，则：
(1)B处场强多大？方向如何？
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(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7 C 的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？
(3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？
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三、电场线
1．电场线：在电场中绘出一些曲线，曲线上任一点的________________与该点电场强度的方向一致，这样的曲线称为电场线。
2．电场线的特点
(1)电场线是为了形象描述电场而假想的______，实际并不存在。
(2)任意两条电场线不相交。
(3)电场线的________表示电场的强弱；电场线上某点的________________表示该点的电场强度的方向。
(4)电场线总是从____________指向____________，终止于__________或__________，即电场线不闭合，在无电荷处不中断。
3．电场真实存在，电场线是________的线，实际电场中并不存在。
4．几种常见的电场线
例4 某一区域的电场线分布如图所示。A、B、C是电场中的三个点。
(1)哪一点的电场强度最强？哪一点的电场强度最弱？
(2)画出各点电场强度的方向。
(3)把负的点电荷分别放在这三个点，画出它所受静电力的方向。
(4)把正的点电荷从A点静止释放，它在静电力作用下运动的轨迹是否与电场线一致？
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例5 (多选)(2023·黑龙江省铁人中学高一期中)电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则( )
A．B、C两点电场强度大小和方向都相同
B．A、D两点电场强度大小相等，方向相反
C．E、O、F三点比较，O点电场强度最强
D．B、O、C三点比较，O点电场强度最弱
拓展 如图，G、H两点关于两点电荷连线轴对称，G、I关于O点中心对称，下列说法正确的是( )
A．G、H两点电场强度相同
B．H、I两点电场强度相同
C．G、I两点电场强度相同
D．G点电场强度大于H点电场强度
第3节 电场与电场强度
一、
1．万有引力、库仑力、磁极间的磁力是通过“场”发生作用的。场是物质存在的另一种形式。
2．电场存在于电荷的周围，电场对放入其中的电荷有力的作用。
梳理与总结
1．电荷 电场 静电场
2．力
二、
2F，nF。F与q成正比，即F与q的比值为定值。
梳理与总结
1．(1)很小 (2)激发电场
2．(1)电场力F 电荷量q (2)eq \f(F,q) (4)正电荷 负电荷
3．(2)力
思考与讨论
1．相同。电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关。不放电荷，此位置电场强度的大小和方向依然不变。
2．不正确，E＝eq \f(F,q)是比值定义法，E的大小与F、q无关，只与电场本身的性质有关。
三、
1．切线方向
2．(1)线 (3)疏密 切线方向
(4)正电荷 无穷远处 无穷远处
负电荷
3．假想
4．(1)小 大 零 (2)大 小
(3)等大反向
(1)小 大 (2)小 (3)等大同向
例1 AC [电荷周围存在着电场，电场对放在其中的电荷有力的作用，电荷之间的相互作用是通过电场发生的，A、C正确；电场是一种物质，它与其他物质一样，不依赖于我们的感觉而客观存在，在真空中、物体中都能存在，B、D错误。]
易错辨析
(1)√ (2)× (3)× (4)×
例2 BD [由题意知，电场强度方向水平向右，大小为E＝eq \f(F,q)，电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关，在A点放一个电荷量为＋2q的试探电荷，A点的场强为eq \f(F,q)，当在A点放一个负试探电荷，A点的场强方向不变，仍水平向右，负试探电荷所受的电场力与场强方向相反，它所受的电场力方向水平向左，故B、D正确，A错误；根据F＝qE，知在A点放一个电荷量为＋2q的试探电荷，它所受的电场力为2F，故C错误。]
例3 (1)200 N/C 方向与F1方向相反
(2)8.0×10－5 N 200 N/C
(3)200 N/C
解析 (1)由场强公式可得EB＝eq \f(F1,|q1|)＝eq \f(4.0×10－6,2.0×10－8) N/C＝200 N/C，因为B处是负电荷，所以B处场强方向与F1方向相反。
(2)q2在B点所受静电力大小F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反。
此时B处场强大小仍为200 N/C，方向与F1方向相反。
(3)某点场强大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B处场强大小仍为200 N/C。
例4 (1)B点 C点 (2)(3)见解析图 (4)不一致
解析 (1)电场线疏密表示电场强弱，B点的电场强度最强，C点的电场强度最弱。
(2)(3)如图所示
(4)不一致。正电荷刚开始运动时初速度为0，加速度方向与A点场强方向一致；开始运动后速度方向与场强方向不一致，则正电荷运动轨迹与电场线不一致。
例5 ACD [B、C两点在等量异种点电荷连线上，则B、C两点的电场强度方向都是水平向右，又B、C两点关于O点对称，则B、C两点电场强度大小也相等，所以B、C两点电场强度相同，故A正确；A、D两点关于O点对称，A、D两点电场强度大小相等，由题图可知，方向都是水平向左，所以A、D两点电场强度相同，故B错误；根据电场线的疏密程度表示电场强度大小，由题图可知B、O、C三点，O点电场线最稀疏，则O点电场强度最小，在中垂线上，O点电场强度最大，所以E、O、F三点比较，O点电场强度最强，故C、D正确。]
拓展 C
电场
电场线
简要描述
点电荷
等量同种点电荷
(1)由左向右，两点电荷连线上的电场强度先变________后变______。连线中点O电场强度为_______
(2)两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度先变____后变____
(3)关于O点对称的两点电场强度____________(选填“等大同向”或“等大反向”)
等量异种点电荷
(1)由左向右，两点电荷连线上的电场强度先变____后变____
(2)从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度逐渐变____
(3)关于O点对称的两点电场强度____________(选填“等大同向”或“等大反向”)