1、物 理 选修3-1 人教版新课标导学第一章静电场 3 电场强度素养目标定位知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算能识别常见电场的电场线特征，理解匀强电场的定义及电场线分布特征素养思维脉络1 课前预习反馈 2 课内互动探究 3 核心素养提升 4 课内随堂达标 5 课后课时作业 课前预习反馈1概念电荷周围存在的一种特殊物质。带电体间的相互作用是通过周围的_发生的。2静电场是_的电荷产生的电场。3基本性质对放
2、入其中的电荷有_的作用。知识点 1电场电场 静止 力 1试探电荷(检验电荷)用来检测电场_及其强弱分布情况的电荷，是研究电场的工具。2场源电荷激发或产生我们正在研究的电场的电荷，是电场的来源。知识点 2电场强度是否存在 3电场强度(1)定义：放入电场中某一点的电荷受到的_跟它的_的比值叫做该点的电场强度。(2)公式：EFq。(3)单位：_，符号_。(4)方向：规定为_在该点受的电场力的方向。(5)物理意义：电场强度是反映_的物理量，其大小表示电场的强弱。电场力 电荷量 牛/库 N/C 正电荷 电场本身的力的性质 1公式E_，Q为真空中点电荷的带电量，r为该点到点电荷Q的距离。2方向若 Q 为
3、_，场 强 方 向 沿 Q 和 该 点 的 连 线 指 向 该 点；若 Q 为_，场强方向沿Q和该点的连线指向Q。3适用条件_。知识点 3点电荷的场强kQr2正电荷 负电荷 真空中点电荷 1场强的叠加如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的_。这种关系叫做电场强度的叠加。2运算法则电场强度是矢量，场强的叠加本质是矢量叠加，所以应该用_定则。3应用范围电场的叠加原理对_都适用，注意只有同时共同形成电场时才能叠加。知识点 4电场强度的叠加矢量和 平行四边形 任何电场 1电场线为了形象描述电场而_的一条条有_的曲线。曲线上每点的_的方向表示该点的电场
4、强度的方向。知识点 5电场线 匀强电场假想 方向 切线 2电场线的特点(1)电 场 线 从 _ 或 _ 出 发，终 止 于 _ 或_。(2)电场线在电场中不相交。(3)电场强度较大的地方，电场线_；电场强度较小的地方，电场线_。(4)电场线上任一点顺着电场线的_方向，就表示该点电场强度的方向。(5)电场线不是实际存在的曲线，是为了形象描述电场而假想的。正电荷 无限远 负电荷 无限远 较密 较疏 切线 3匀强电场(1)定义：各点电场强度的大小_、方向_的电场。(2)匀强电场的电场线：_的平行直线。相等 相同 间隔相等 判一判(1)试探电荷的电荷量和尺寸都很小，放入试探电荷后不引起原电场的明显变化
5、，因此试探电荷就是电荷量很小的点电荷。()(2)电场强度的方向就是放在该处的试探电荷所受电场力的方向。()(3)若以点电荷为球心做一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上各点电场强度处处相同。()(4)两个异种电荷间的电场线从负电荷指向正电荷。()(5)电场线在实际中不存在。()(6)电场线是平行直线的电场一定是匀强电场。()思考辨析 选一选(2019新疆石河子二中高二上学期期末)如图所示的各电场中，A、B两点电场强度相同的是()解析：A图中，A、B两点的场强大小相等，方向不同；B图中，A、B两点的场强方向相同，但大小不相等；C图是匀强电场，则A、B两点的场强大小相等、方向相同；D图中A、B
6、两点的场强大小、方向均不相同。故选C。C 想一想(1)既然电场用眼睛看不到，也无法用手触摸到，那么怎么能够证明某一空间中存在电场呢？(2)实验能显示电场线的形状，为什么说电场线不是客观存在的？解析：(1)可根据电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有静电力的作用，在该空间放入一带电体通过测量其是否受到静电力检验。(2)电场是一种特殊的物质，无形无体，能够充满它所在的空间，而实验之所以能显示电场线的形状，是因为在引入电场线时，抓住“静电力”这一根本属性。实验显示的正是带电体在电场中受到静电力随位置而改变的情况。因此可以用实验来显示电场线的形状，但不能说明电场线是客观存在的，应理解为电场线是假想的，
7、电场才是客观存在的。课内互动探究探究一 对电场及电场强度的理解 弹力和摩擦力都是在两个物体互相接触的情况下产生的。而两个带电体没有接触，就可以发生静电力的作用。那么，电荷之间的相互作用是通过什么发生的？提示：电场。11对电场的理解(1)场与分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，它是物质存在的一种特殊形式。(2)场与实物是物质存在的两种不同形式。(3)电荷的周围一定存在电场，静止电荷的周围存在着静电场。(4)电荷间的相互作用是通过电场发生的。2对电场强度的理解(1)电场强度反映了电场的力的性质。(2)唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决
8、定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。(3)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。3电场强度的两个公式的比较公式 比较内容EF/qEkQ/r2本质区别定义式决定式意义及用途给出了一种量度电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q 或 q 意义q 表示引入电场的检验(或试探)电荷的电荷量Q 表示产生电场的点电荷的电荷量关系理解E 用 F 与 q 的比值来表示，但 E 的大小与 F、q 大小无关E 不仅用 Q、r
9、 来表示，且 EQ，E1r2特别提醒：(1)对于电场强度的公式 EFq不能仅从数学的角度理解成 EF，E1q。(2)要正确区分“场源电荷”和“检验电荷”。(3)电场强度的定义式给出了一种测量或计算电场中某点场强的方法；电场强度的决定式给出了从理论上分析点电荷场强的方法。如图所示，在点电荷Q电场中的一条电场线上取a、b两点，4OaOb。当在a点放一电量为q1.5108 C的带电的检验电荷时，受到的电场力为F3106 N。(1)求a点的电场强度的大小、方向。把检验电荷从a点移去后，a点的电场强度怎样变化？(2)如在b点放一个电子，已知e1.601019 C，则电子受到的电场力多大？方向怎样？典例
10、1解题指导：(1)电场强度是矢量，表示电场的强弱和方向(2)电场强度由电场自身决定，与是否放入检验电荷无关。(3)根据 EFq得 FqE，可以计算检验电荷在电场中所受的电场力。解析：(1)设 a 点的电场强度的大小为 Ea。根据电场强度的定义式，则有：EaFq 31061.5108 N/C200 N/C，方向沿 Oa 向右，把检验电荷从 a 点移去后，a 点的电场强度不变。(2)设 b 点的电场强度的大小为 Eb。据点电荷电场强度的公式，则有：Eak Qr2Oa，Ebk Qr2Ob 得 EbEar2oar2ob116可得 Eb 116Ea 116200 N/C12.5 N/C电子在 b 点受到
11、的电场力FeEb1.60101912.5 N2.01018 N，方向沿 bO 向左。答案：(1)200 N/C 方向沿Oa向右 不变(2)2.01018 N 方向沿bO向左对点训练 1(2019云南省玉溪一中高二上学期期末)下列关于电场强度的说法中，正确的是()A公式 EFq只适用于真空中点电荷产生的电场B由公式 EFq可知，电场中某点的电场强度 E 与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比C在公式 FkQ1Q2r2 中，kQ2r2 是点电荷 Q2 产生的电场在点电荷 Q1 处的场强大小；kQ1r2 是点电荷 Q1 产生的电场在点电荷 Q2 处的场强大小D由公式 EkQr2 可知，在离点电荷非
12、常靠近的地方(r0)，电场强度 E 可达无穷大C 解析：EFq是电场强度的定义式适用于一切电场，A 错误；电场强度 E 表示电场本身的强度和方向，与试探电荷无关，B 错误；库仑定律公式 FkQ1Q2r2中，kQ2r2 是点电荷 Q2 产生的电场在点电荷 Q1 所在处的场强大小；kQ1r2 是点电荷 Q1 产生的电场在点电荷 Q2 处的场强大小，C 正确；当 r0 时，电荷已不能看成点电荷，公式 EkQr2 不再成立，D 错误。探究二 对电场线的理解 如图所示，A、B是点电荷a、b连线上的两点，实线是它们间的电场线。(1)电荷a、b各带有什么性质的电荷？(2)A、B两点的电场强弱相同吗？方向相同
13、吗？提示：(1)a带正电，b带负电。(2)A、B两点电场强弱不同，方向相同。21电场线的应用(1)按照电场线画法的规定，场强大处电场线密，场强小处电场线疏，根据电场线的疏密可以比较场强的大小。(2)根据电场线的定义，电场线每点的切线方向就是该点电场强度的方向。2几种常见电场的电场线点电荷的电场线分布等量同种电荷的电场线等量异种电荷的电场线带电平行金属板间的电场线3电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较 两线内容 电场线运动轨迹客观性电场中并不存在，是为研究电场方便而人为引入的粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的切线意义曲线上各点的切线方向即为该点的电场强度方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，
14、即正电荷在该点产生加速度的方向轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向，但加速度的方向与速度的方向不一定相同特别提醒：带电粒子运动轨迹与电场线重合必备的条件：(1)电场线是直线；(2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但方向沿电场线所在的直线；(3)带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。(多选)某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是()A粒子必定带正电荷B粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D粒子在M点的动能小于它在N点的动能ACD 典例 2解题指导：电场
15、线疏密 加速度解析：根据电荷运动轨迹弯曲的情况，可以确定点电荷受电场力的方向沿电场线方向，故此点电荷带正电，A选项正确。由于电场线越密，场强越大，点电荷受电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此点电荷在N点加速度大，C选项正确。粒子从M点到N点，电场力做正功，根据动能定理得此点电荷在N点动能大，故D选项正确。对点训练2(2019北京市中关村中学高二上学期期中)一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度时间图象如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()解析：由速度时间图象可知，电荷的速度越来越大，且加速度也是越来越大，故电
16、荷在运动过程中，应受到逐渐增大的静电力作用，所以电场线的方向应由B指向A。由于加速度越来越大，所以电场力越来越大，即B点的电场强度应大于A点的电场强度，即B点处电场线应比A点处密集。所以正确答案为C。C 核心素养提升(1)如果场源电荷是多个点电荷，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫做电场强度的叠加。(2)电场强度是矢量，电场强度的叠加遵循平行四边形定则。电场强度的叠加案 例 (2019河南省濮阳市高二上学期期末)如图所示，16 个电荷量均为q(q0)的小球(可视为点电荷)，均匀分布在半径为 R 的圆周上。若将圆周上 P点的一个小球的电量换成2q，则圆心 O 点处的电场强度的大小为()AkqR2 B2kqR2C3kqR2D4kqR2C 解析：圆周上均匀分布的 16 个都是电量为q 的小球，由于圆周的对称性，圆心处场强为 0。P 处 q 在圆心处产生的场强大小为 E1k qR2，方向水平向左，可知其余 15 个q 在圆心处的场强 E2E1k qR2，方向水平向右，图中2q 在圆心处产生的场强大小 E3k2qR2，方向水平向右。根据电场的叠加有：E2E3E，则得 E3kqR2，故选 C。
