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文件名称:9.3电场 电场强度 学案—【新教材】人教版(2019)高中物理必修第三册.docx
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更新时间:2025-08-07
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文档摘要

第九章

1.采用类比与实验模拟构建电场概念,认识到电荷间的相互作用通过电场实现,理解场是物质存在的一种形式。

2.通过电场强度概念的建立过程,进一步体会用物理量之比定义新物理量的方法。理解电场强度的定义式、单位和方向。

3.知道点电荷形成的电场的电场强度的表达式。会计算多个点电荷形成的电场的电场强度。

4.会用电场线描述电场。了解几种典型场的电场线,体会用虚拟的图线描述抽象物理概念的思想方法。

一、

1.产生:电场是电荷周围存在的一种特殊物质。

2.基本性质:电场对放入其中的电荷产生力的作用。

3.相互作用:电荷之间是通过电场发生相互作用的。

4.静电场:静止的电荷产生的电场。

二、

1.试探电荷:为研究电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。

2.场源电荷:激发电场的电荷。

(1)定义:放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值。

(2)定义式:E=。

(3)单位:牛每库,符号N/C。

(4)矢标性:电场强度是矢量,电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。

(5)物理意义:电场强度是描述电场的力的性质的物理量,与试探电荷受到的静电力大小无关。

三、

(1)推导:

F=k

(2)公式:E=k

(3)方向:

若Q为负电荷,电场强度方向沿半径方向向内。

(1)电场中某点的电场强度:是各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。

图中P点的电场强度等于电荷+Q1产生的电场E1与电荷-Q2产生的电场E2的矢量叠加。

(2)均匀带电球体(或球壳)外某点的电场:E=k

四、

1.理解:

(2)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,是不闭合曲线。

(3)电场线在电场中不相交。

(4)在同一幅图中,电场线的密度直接反映了电场强度的相对大小,密集区域的电场强度较大。

(5)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。

五、

1.定义:电场强度的大小相等,方向相同的电场。

2.电场线特点:匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。

3.实例:两块等大、靠近、正对的平行金属板,带等量异种电荷时,它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。

(1)试探电荷不产生电场。

(2)电场强度的方向与试探电荷所受电场力的方向可能相同,也可能相反。

(3)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同。

(4)公式E=与E=k中q与Q含义不同。

(5)在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场。

任务一:

[例1]在真空中O点放一个点电荷Q=+1.0×10-9C,直线MN通过O点,OM的距离r=30cm,M点放一个试探电荷q=-1.0×10-10C,如图所示.求:

(4)M、N两点的电场强度哪点大?

[解析]根据题意,Q代表场源电荷,q表示试探电荷,为简化计算,仅考虑电荷量的绝对值。力和电场强度的方向可通过电荷的正、负判断。

电荷q在M点所受力FM由电荷Q产生的电场决定,根据库仑定律计算得FM=k×9.0×10^9,其中k为库仑常数。N=1.0×10-8

因为Q为正电荷,q为负电荷,库仑力是吸引力,所以力的方向沿MO指向Q。

(2)解法一:M点的电场强度EM==N/C=100N/C,其方向沿OM连线背离Q,因为它的方向与正电荷所受静电力的方向相同。

解法二:将FM=k代入EM=,得EM==9.0×109×N/C=100N/C。

(3)电场强度是描述电场力特性的物理量,由形成电场的源电荷Q决定,与检验电荷q无关。从M点拿走检验电荷q,该处电场强度大小为100N/C,方向沿OM连线背离Q。

(4)根据公式E=k知,M点电场强度较大。

(1)电场强度的大小和方向取决于电场本身,与试探电荷的存在及大小无关。

(2)电场强度的大小可用E=和E=求解,但E=只适用于点电荷的电场。

[变式训练1-2]

[变式训练1-3]真空中,A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r,则A、

[变式训练1-4]如图所示,A为带正电荷Q的金属板,在其右侧用绝缘细线悬挂一质量为m的物体。一个带电荷量为+q的小球在水平向右的静电力作用下,细线与竖直方向成θ角。此时,小球位于金属板的垂直平分线上,距离板r处。求该位置的电场强度。

[解析]分析小球的受力情况,如图所示,由平衡条件可得小球受到A板的库仑力F=mgtan

因为小球带正电,所以电场强度的方向为水平向右。

任务二:

[例2]直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图所示。M、在N两点各固定一负点电荷,当一电量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。

C.,沿y轴正向

在等边三角形ABC的顶点B和C处各放置等量电荷时,测得A点的场强大小为E,方向与BC边平行且由B指向C。

任务三:

[例3]

[变式训练3-1](多选)如图是