2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 電場(chǎng)與示波器 2.1 探究電場(chǎng)的力的性質(zhì)學(xué)案 滬科版選修3-1.doc
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2.1 探究電場(chǎng)的力的性質(zhì) 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.知道電荷周圍存在電場(chǎng),知道場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種形式. 2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念和公式,能應(yīng)用公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.(重點(diǎn)) 3.知道電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理,能應(yīng)用這一原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.(難點(diǎn)) 4.知道電場(chǎng)線的定義和特點(diǎn),學(xué)會(huì)用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向.(重點(diǎn)、難點(diǎn)) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] [知識(shí)梳理] 一、電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度 1.電場(chǎng) (1)電荷周圍存在電場(chǎng),電荷之間的相互作用力是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的. 圖211 (2)場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式. (3)靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng). 2.試探電荷與場(chǎng)源電荷 (1)如圖212所示,帶電小球q是用來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的,稱為試探電荷或檢驗(yàn)電荷. 圖212 (2)被檢驗(yàn)的電場(chǎng)是帶電金屬球Q所激發(fā)的,所以金屬球Q所帶電荷稱為場(chǎng)源電荷或源電荷. 3.電場(chǎng)強(qiáng)度 (1)定義:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受到的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值. (2)定義式:E=. (3)方向:電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同. (4)國(guó)際單位:牛/庫(kù)(N/C)或伏/米(V/m). 二、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)、電場(chǎng)疊加原理 1.真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng) (1)大?。篍=k. (2)方向:Q為正電荷時(shí),在電場(chǎng)中的某點(diǎn)P,E的方向由Q指向P;Q是負(fù)電荷時(shí),E的方向由P指向Q. 2.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理 許多點(diǎn)電荷在某點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng),等于各點(diǎn)電荷的電場(chǎng)在該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的矢量和,這叫作電場(chǎng)的疊加原理. 3.勻強(qiáng)電場(chǎng)中金屬導(dǎo)體的電荷分布 (1)靜電平衡:物理學(xué)中將導(dǎo)體中沒(méi)有電荷移動(dòng)的狀態(tài)叫作靜電平衡. (2)導(dǎo)體的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng):處在靜電平衡下的導(dǎo)體,內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零. (3)在導(dǎo)體表面附近,電場(chǎng)線與表面的關(guān)系:互相垂直. (4)電荷分布:處于靜電平衡下的導(dǎo)體,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面. 三、電場(chǎng)線、勻強(qiáng)電場(chǎng) 1.電場(chǎng)線 (1)定義:電場(chǎng)線是在電場(chǎng)中畫出的一些有方向的曲線,曲線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向(如圖213). 圖213 (2)幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線 正點(diǎn)電荷 負(fù)點(diǎn)電荷 等量正點(diǎn)電荷 等量異種點(diǎn)電荷 勻強(qiáng)電場(chǎng) 圖214 2.勻強(qiáng)電場(chǎng) (1)定義:場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都相同的電場(chǎng). (2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線:間隔相等的平行直線. [基礎(chǔ)自測(cè)] 1.思考判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”.) (1)電場(chǎng)看不見(jiàn),摸不著,因此電場(chǎng)實(shí)際不存在.() (2)根據(jù)E=,由于q有正、負(fù),故電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有兩個(gè)方向.() (3)據(jù)公式E=可計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)大小,但場(chǎng)強(qiáng)由場(chǎng)本身決定,與F、q大小無(wú)關(guān).(√) (4)在E=中場(chǎng)強(qiáng)大小與q無(wú)關(guān),同樣在E=中場(chǎng)強(qiáng)大小與Q也無(wú)關(guān).() (5)公式E=對(duì)于任何靜電場(chǎng)都成立.() (6)場(chǎng)強(qiáng)的疊加滿足平行四邊形定則.(√) (7)電場(chǎng)線可以描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱,也能描述電場(chǎng)的方向.(√) (8)電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線,而是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線.(√) (9)只要電場(chǎng)線是平行的直線,該電場(chǎng)一定是勻強(qiáng)電場(chǎng).() 【提示】 (1) 電場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著,但電場(chǎng)是真實(shí)存在的. (2) 電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向是唯一的. (4) 電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與試探電荷無(wú)關(guān),但與場(chǎng)源電荷有關(guān). (5) 公式E=k只適用于點(diǎn)電荷. (9) 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線必須是等間距的平行的直線. 2.當(dāng)在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入電荷量為q的正試探電荷時(shí),測(cè)得該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,若在同一點(diǎn)放入電荷量為q′=2q的負(fù)試探電荷時(shí),測(cè)得該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):69682042】 A.大小為2E,方向與E相同 B.大小為2E,方向與E相反 C.大小為E,方向與E相同 D.大小為E,方向與E相反 C [該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的,與是否有試探電荷、電荷量的大小及試探電荷的正負(fù)都沒(méi)有關(guān)系.] 3.電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式為E=,點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式為E=,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.E=中的場(chǎng)強(qiáng)E是電荷q產(chǎn)生的 B.由E=知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小與F成正比,與q成反比 C.E=中的場(chǎng)強(qiáng)E是電荷Q產(chǎn)生的 D.E=和E=都只對(duì)點(diǎn)電荷適用 C [E=是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,采用比值法定義,適用于任何電場(chǎng),其中的q是試探電荷的電量,故A、B錯(cuò)誤;E=是點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算式,Q是產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷,故C正確,D錯(cuò)誤.] 4.下列各圖中,正確描繪兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):69682043】 D [電場(chǎng)線不相交,A、B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線從正電荷出發(fā),到負(fù)電荷終止,C錯(cuò)誤,D正確.故選D.] [合 作 探 究攻 重 難] 電場(chǎng)強(qiáng)度的理解 1.電場(chǎng)強(qiáng)度的物理意義:反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向. 2.電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)性質(zhì) (1)唯一性:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的,是由電場(chǎng)本身的特性(形成電場(chǎng)的電荷及空間位置)決定的,與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無(wú)關(guān).電場(chǎng)中不同的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度一般是不同的. (2)矢量性:電場(chǎng)強(qiáng)度描述了電場(chǎng)的方向,是矢量,其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受電場(chǎng)力的方向相同,與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向相反. A為已知電場(chǎng)中的一個(gè)固定點(diǎn),在A點(diǎn)放一電量為q的電荷,所受電場(chǎng)力為F,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,則( ) A.若在A點(diǎn)換上-q,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度將發(fā)生變化 B.若在A點(diǎn)換上電量為2q的電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度將變?yōu)?E C.A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向與q的大小、正負(fù)、有無(wú)均無(wú)關(guān) D.若A點(diǎn)移去電荷q,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)榱? 思路點(diǎn)撥:①電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與檢驗(yàn)電荷的電荷量無(wú)關(guān). ②電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與檢驗(yàn)電荷的正、負(fù)無(wú)關(guān). C [電場(chǎng)強(qiáng)度E=是通過(guò)比值定義法得出的,其大小及方向與試探電荷無(wú)關(guān),故放入任何電荷、不放電荷時(shí),A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小均不變,故A、B、D均錯(cuò)誤,C正確.故選C.] [針對(duì)訓(xùn)練] 1.由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=可知,在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)( ) A.電場(chǎng)強(qiáng)度E跟F成正比,跟q成反比 B.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,則在該點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力可以不為零 C.無(wú)論試探電荷所帶的電量如何變化,始終不變 D.一個(gè)不帶電的小球在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為零,則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定為零 C [電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的,即由場(chǎng)源和電場(chǎng)中的位置決定,與試探電荷的電量大小和帶電性無(wú)關(guān),與試探電荷所受的電場(chǎng)力的大小和方向無(wú)關(guān),不能說(shuō)E跟F成正比,跟q成反比,A錯(cuò)誤.在電場(chǎng)中同一點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)不變,可知無(wú)論檢驗(yàn)電荷的電量如何變化,始終不變,C正確.由E=得電場(chǎng)力F=qE,電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,則在該點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力一定為零,B錯(cuò)誤.不帶電的小球即使在電場(chǎng)中,受到的電場(chǎng)力也為零,D錯(cuò)誤.] 2.電場(chǎng)中有一點(diǎn)P,下列說(shuō)法正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):69682044】 A.若放在P點(diǎn)的電荷量減半,則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半 B.若P點(diǎn)沒(méi)有檢驗(yàn)電荷,則P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零 C.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大,則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越大 D.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)榉旁谠擖c(diǎn)的電荷的受力方向 C [電場(chǎng)強(qiáng)度取決于電場(chǎng)本身,與有無(wú)試探電荷無(wú)關(guān),所以在P點(diǎn)電荷量減半或無(wú)檢驗(yàn)電荷,P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不變,故A、B均錯(cuò)誤.據(jù)F=Eq知,P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大,則同一電荷在P點(diǎn)所受的電場(chǎng)力越大,故C正確.據(jù)場(chǎng)強(qiáng)方向的規(guī)定,正電荷所受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同,所以P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向,與負(fù)電荷受力方向相反,故D錯(cuò)誤.故選C.] 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度及疊加原理 1.E=與E=k的比較 公式 比較內(nèi)容 E= E=k 本質(zhì)區(qū)別 定義式 決定式 適用范圍 一切電場(chǎng) 真空中點(diǎn)電荷 的電場(chǎng) Q或q的 意義 q表示引入電場(chǎng)的檢驗(yàn)(試探)電荷的電荷量 Q表示產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷(場(chǎng)源電荷)的電荷量 關(guān)系理解 E用F與q的比值來(lái)表示,但E的大小與F、q的大小無(wú)關(guān) E不僅用Q、r來(lái)表示,且E∝Q,E∝ 2.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 (1)有幾個(gè)場(chǎng)源點(diǎn)電荷,就產(chǎn)生幾個(gè)電場(chǎng),各場(chǎng)源點(diǎn)電荷在某處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度可用E=k來(lái)求得. (2)電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,故當(dāng)某處同時(shí)存在幾個(gè)電場(chǎng)時(shí),該處的總電場(chǎng)強(qiáng)度可以用平行四邊形定則來(lái)求解. (多選)AB和CD為圓上兩條相互垂直的直徑,圓心為O.將電荷量分別為+q和-q的兩點(diǎn)電荷放在圓周上,其位置關(guān)于AB對(duì)稱且距離等于圓的半徑,如圖215所示.要使圓心處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,可在圓周上再放一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)電荷Q,則該點(diǎn)電荷( ) 圖215 A.應(yīng)放在A點(diǎn),Q=2q B.應(yīng)放在B點(diǎn),Q=-2q C.應(yīng)放在C點(diǎn),Q=-q D.應(yīng)放在D點(diǎn),Q=q 思路點(diǎn)撥:①電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,根據(jù)矢量合成的法則可以求出+q和-q在O點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng). ②要使O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,圓周上放置的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度必須和原來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反. CD [先將+q、-q在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度合成,因?yàn)椋玵、-q與O點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形,可求出合電場(chǎng)強(qiáng)度E0方向水平向右,大小E0=E1=E2,如圖所示,欲使圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,所放置的點(diǎn)電荷Q在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向必須水平向左,且大小也為E0.若在A點(diǎn)和B點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q,則它在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度只能沿豎直方向,達(dá)不到目的.若在C點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q,則必為負(fù)電荷且Q=-q,選項(xiàng)C對(duì).若在D點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q,則必為正電荷且Q=q,選項(xiàng)D對(duì).] 求解電場(chǎng)強(qiáng)度常用的三種方法 (1)等效法:均勻帶電球等一些帶電體有時(shí)可等效為點(diǎn)電荷,因此可以應(yīng)用點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式. (2)對(duì)稱法:點(diǎn)電荷、均勻帶電板等帶電體周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度上下、左右可能出現(xiàn)對(duì)稱性,利用對(duì)稱性可確定某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小. (3)疊加法:電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,求解多個(gè)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度,可以根據(jù)電荷的分布情況,采用不同的合成方法求解. [針對(duì)訓(xùn)練] 3.(多選)真空中距點(diǎn)電荷(電量為Q)為r的A點(diǎn)處,放一個(gè)帶電量為q(q?Q)的點(diǎn)電荷,q受到的電場(chǎng)力大小為F,則A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為( ) A. B. C.k D.k BD [由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義可知A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為E=,又由庫(kù)侖定律知F=,代入后得E=k,B、D對(duì),A、C錯(cuò).] 4.如圖216,一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在垂直于圓盤且過(guò)圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn),a和b、b和c、c和d間的距離均為R,在a點(diǎn)處有一電荷量為q(q>0)固定點(diǎn)電荷,已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為(k為靜電力常量)( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):69682045】 圖216 A.k B.k C.k D.k B [a處的點(diǎn)電荷q在b產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為:Eb=k,已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理得知圓盤在b點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng):E′b=k,方向水平向左.根據(jù)對(duì)稱性可知圓盤在d產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)Ed=E′b=k,方向水平向右,q在d處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為E′d=k,方向向右,則根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理得知d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小E=Ed+E′d=k,故選B.] 電場(chǎng)線的理解和應(yīng)用 1.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?。? (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. 2.幾種常見(jiàn)的電場(chǎng)線 孤立點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng) 等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 勻強(qiáng)電場(chǎng) 點(diǎn)電荷與帶電平板 圖217 3.兩點(diǎn)注意 (1)電場(chǎng)線是假想線,實(shí)際中不存在,是一種物理模型. (2)電場(chǎng)線不是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡.帶電粒子在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡可能與電場(chǎng)線重合,也可能不重合. (多選)如圖218所示是一簇未標(biāo)明方向、由單一點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線,虛線是一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b是軌跡上的兩點(diǎn).若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用,根據(jù)此圖可判斷出該帶電粒子( ) 圖218 A.電性與場(chǎng)源電荷的電性相同 B.在a、b兩點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小Fa>Fb C.在a、b兩點(diǎn)的速度大小va>vb D.在a、b兩點(diǎn)的動(dòng)能Eka- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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- 2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 電場(chǎng)與示波器 2.1 探究電場(chǎng)的力的性質(zhì)學(xué)案 滬科版選修3-1 2018 2019 學(xué)年 高中物理 電場(chǎng) 示波器 探究 性質(zhì) 滬科版 選修
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