1、学习目标(1)知道电荷间的相互作用是通过电场实现的(2)理解电场强度的概念及公式，并会进行有关的计算(3)会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布特征(4)理解点电荷的电场强度及场强叠加原理.知识图解课前自主学习一、电场 电场强度1电场：存在于电荷周围的一种特殊的物质，由电荷产生静止的电荷产生的电场叫静电场2电场的性质：(1)物质性：电场是客观存在的一种特殊物质，场和实物是物质存在的两种不同形式(2)力的性质：电场对放入其中的电荷具有作用力3两种电荷：(1)试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，电荷量和尺寸必须充分小(2)场源电荷：激发电场的电荷4电场强度：(1)概念
2、：放入电场中某点的点电荷所受电场力 F 与它的电荷量 q 的比值(2)物理意义：表示电场的强弱和方向(3)定义式及单位：EEq，单位牛顿每库仑，符号 N/C.(4)电场强度的唯一性：决定于电场本身，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(选填“有关”或“无关”)(5)电场强度的矢量性：电场强度的方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同，与负电荷的受力方向相反所以比较电场强度是否相同时，一定要考虑大小和方向两个因素思考：(1)点电荷都可以做试探电荷，这种说法对吗？为什么？提示：不对同时满足“体积小”“电荷量小”“对被检验的电场不产生影响”的电荷才可以做试探电荷，点电荷如果电荷量大
3、，以至于对被检验电场产生影响，就不能做试探电荷(2)根据电场强度的定义式 EFq，是不是只有试探电荷 q 存在时，电场才存在？提示：不是电场的存在及电场强度的大小都是电场本身决定的，与试探电荷 q 无关二、点电荷的电场 电场强度的叠加1真空中点电荷的场强：(1)大小：EkQr2.(Q 为场源电荷的电荷量)(2)方向：Q 为正电荷时，E 的方向沿 Q 与该点的连线向外；Q 为负电荷时，E 的方向沿 Q 与该点的连线向内2电场强度的叠加：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思考：如图所示点电荷 A 的电荷量为Q，在距Q 为 r的某点 P 放一试探电荷q.如何求 P 点的
4、场强的大小和方向？提示：根据库仑定律，试探电荷所受的力 FkQqr2，依电场强度的定义 EFq，则点电荷 A 在 P 点的场强大小为 EkQr2；场强的方向与正电荷在 P 点的受力方向相同，故其方向为沿 AP 的连线背离点电荷 A.三、电场线 匀强电场1电场线(1)定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向(2)特点：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是不闭合曲线电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大电场线不是实际存在的线，而是
5、为了形象地描述电场而假想的线2匀强电场(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直线3几种常见的电场线判一判(1)电场看不见，摸不着，因此电场实际不存在()(2)根据 EFq，由于 q 有正负，故电场中某点的场强有两个方向()(3)在 EFq中场强大小与 q 无关，同样在 EkQr2中场强大小与 Q 也无关()(4)EkQr2这个公式对于任何静电场都成立()(5)电场线可以描述电场的强弱也能描述电场的方向()(6)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()(7)在 相 邻 的 两 条 电 场 线 之 间 没 画 电 场 线
6、 的 地 方 有 电场()课堂互动探究 知识点一 电场强度的理解及计算1对电场强度的三点理解(1)电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用(2)电场强度是比值法定义的物理量，电场强度的大小和方向只由电场本身特性决定，与放入其中的试探电荷无关不能认为 E 和 F 成正比，和电荷量 q 成反比可以从两方面理解：电场强度的大小与该点放不放电荷、放入的电荷量的大小均无关；电场强度的方向与放入该点的正试探电荷的受力方向相同，是确定的，如果在该点放入负试探电荷，则场强方向与负试探电荷受力方向相反(3)某空间中有多个电荷时，该空间某点的电场强度等于所有电荷在该点产生
7、的电场强度的矢量和2EFq与 EkQr2的比较 公式比较 内容 EFqEkQr2本质区别定义式决定式 适用范围一切电场真空中点电荷的电场 Q 或 q 的意义q 表示引入电场的检验(试探)电荷的电荷量Q 表示产生电场的点电荷(场源电荷)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 的大小无关E 不仅用 Q、r 来表示，且 EQ，E1r21在电场中某点，当放入正电荷时受到的静电力向右，当放入负电荷时受到的静电力向左下列判断正确的是()A该点的电场强度方向与静电力的方向一致B当放入正电荷时，该点的电场强度方向向右；当放入负电荷时，该点的电场强度方向向左C该点的电场强度方
8、向一定向左D该点的电场强度方向一定向右解析：电场强度和静电力都是矢量，但两者方向并不始终相同，正电荷所受静电力的方向与电场强度的方向相同，负电荷所受静电力的方向与电场强度的方向相反故正确选项为 D.答案：D2在真空中 O 点放一个点电荷 Q1.0109C，直线 MN 通过 O 点，OM 的距离 r30 cm，M 点放一个点电荷 q1.01010C，如图所示求：(1)q 在 M 点受到的作用力(2)M 点的电场强度(3)拿走 q 后 M 点的电场强度(4)M、N 两点的电场强度哪点大？解析：(1)电场是一种物质，电荷 q 在电场中 M 点所受的作用力是电荷 Q 通过它的电场对 q 的作用力，根据
9、库仑定律，得FMkQqr2 1.0108N.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)M 点的电场强度 EMFMq100 N/C，其方向沿 OM 连线背离 Q，因为它的方向跟正电荷受电场力的方向相同(3)在 M 点拿走试探电荷 q，有的同学说M 点的电场强度 EM0，这是错误的其原因在于不懂得电场强度是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷 Q及场中位置决定的，与试探电荷 q 是否存在无关故 M 点的电场强度仍为 100 N/C，方向沿 OM 连线背离 Q.(4)M 点电场强度大答案：(1)大小为 1.0108N，方向沿 MO 指向 Q(
10、2)大小为 100 N/C，方向沿 OM 连线背离 Q(3)大小为 100 N/C，方向沿 OM 连线背离 Q(4)M 点电场强度大反思总结,场强公式的应用技巧在解答和计算与场强有关的问题时应注意区分电场强度定义式 EFq及决定式 EkQr2，二者不能混淆(1)若检验电荷的电荷量和所受库仑力已知，则用场强的定义式计算(2)若场源电荷的电荷量和试探电荷到场源的距离已知，则用场强的决定式计算变式训练1在电场中某点放一试探电荷，其电荷量为 q，试探电荷受到的静电力为 F，则该点的电场强度为 EFq，那么下列说法中正确的是()A若移去试探电荷 q，该点的电场强度就变为零B若在该点放一个电荷量为 2q
11、的试探电荷，该点的电场强度就变为E2C若在该点放一个电荷量为2q 的试探电荷，则该点的电场强度大小仍为 E，但电场强度的方向与原来相反D若在该点放一个电荷量为q2的试探电荷，则该点的电场强度的大小仍为 E，电场强度的方向也还是原来的电场强度的方向解析：电场对处于其中的电荷施加静电力的作用是电场的基本性质，为了反映电场具有这一力的性质，引入了电场强度 E这一物理量E 是电场本身的一种特性，试探电荷的引入仅仅是用来检验这一特性，因此与试探电荷存在与否无关，它是由产生电场的电荷以及在电场中各点的位置决定的，与该点有无试探电荷、试探电荷电荷量的多少、电性的正负无关，故 D 正确答案：D2真空中，A、B
12、 两点与点电荷 Q 的距离分别为 r 和 3r，则 A、B 两点的电场强度大小之比为()A3:1 B1:3C9:1 D1:9解析：由点电荷场强公式有：EkQr2r2，故有EAEBrBrA23rr29:1，C 项正确答案：C知识点二 电场强度的叠加1电场强度叠加的法则电场强度的叠加符合矢量合成法则，多个点电荷形成的电场求合电场强度时，可根据题目的特点依照合适的步骤进行，以简化解题过程2计算电场强度的几种方法方法适用情况 用定义式 EFq求解常用于涉及试探电荷或带电体的受力情况用 EkQr2求解仅适用于真空中的点电荷产生的电场利用叠加原理求解常用于涉及空间的电场是由多个电荷共同产生的情景3两个等量
13、电荷电场强度的叠加电荷图示合场强 等量异种点电荷(1)中垂线上各点的电场强度方向与中垂线垂直(2)从 O 点沿中垂线向两边逐渐减小，直至无穷远时为零(3)中垂线上关于 O 点对称的两点场强相同等量同种正点电荷(1)中垂线上，两电荷连线的中点 O 和无穷远处的电场强度均为零，其他各点的电场强度均沿着中垂线(2)从 O 点沿中垂线，电场强度先变大，后逐渐减小(3)中垂线上关于 O 点对称的两点电场强度大小相等，方向相反.3如图所示，真空中带电荷量分别为Q 和Q 的点电荷 A、B 相距 r.求：(1)两点电荷连线的中点 O 的场强的大小和方向；(2)在两电荷连线的中垂线上，距 A、B 两点都为 r
14、的 O点的场强大小和方向解析：(1)如图甲所示，A、B 两点电荷在 O 点产生的场强方向相同，由 AB.A、B 两点电荷分别在 O 点产生的电场强度为EAEB kQr224kQr2，故 O 点的合场强为 EO2EA8kQr2，方向由AB.(2)如图乙所示，EAEBkQr2，由矢量图形成的等边三角形可知，O点的合场强 EOEAEBkQr2，方向与 A、B 的中垂线垂直向右，即 EO与 EO 同向答案：(1)EO8kQr2 方向由 AB(2)EOkQr2 方向与 EO 同向变式训练直角坐标系 xOy 中，M、N 两点位于 x 轴上，G、H 两点坐标如图M、N 两点各固定一负点电荷，一电荷量为 Q
15、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表示若将该正点电荷移到 G 点，则 H 点处场强的大小和方向分别为()A.3kQ4a2，沿 y 轴正向B.3kQ4a2，沿 y 轴负向C.5kQ4a2，沿 y 轴正向D.5kQ4a2，沿 y 轴负向解析：由于对称性，M、N 两处的负电荷在 G、H 处产生的场强大小相等，等于在 O 点的正点电荷产生的场强 E1kQa2，正点电荷放在 G 处时，它在 H 处产生的场强 E2 kQ2a2，所以，H处的合场强 EE1E23kQ4a2，B 正确答案：B知识点三 对电场线的理解及应用1点电荷的电场线(1)点电荷的电场线呈辐射状，正电荷的电
16、场线向外至无限远，负电荷则相反(2)以点电荷为球心的球面上，电场线疏密相同，但方向不同，说明电场强度大小相等，但方向不同(3)同一条电场线上，电场强度方向相同，但大小不等实际上，点电荷形成的电场中，任意两点的电场强度都不同2等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线比较等量异种点电荷等量同种(正)点电荷电场线分布图 连线上的场强大小O 点最小，从 O 点沿连线向两边逐渐变大O 点为零，从 O 点沿连线向两边逐渐变大中垂线上的场强大小O 点最大，从 O 点沿中垂线向两边逐渐变小O 点为零，从 O 点沿中垂线向两边先变大后变小关于 O 点对称的点 A 与 A、B 与 B的场强等大同向等大反向3.电场线
17、与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的切线方向为该点的场强方向，也是正电荷在该点的受力方向(与负电荷受力方向相反)(2)运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，径迹上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向(3)电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹4(多选)如图所示的是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是()A该点电荷带负电BA 点和 B 点电场强度的方向相同CA 点的电场强度大于 B 点的电场强度D在 B 点由静止释放一个负电荷，负电荷将沿电场线方向运动解析：由于电场线方向都指向点电荷，故该点电荷为负电荷，选项 A 正确；由
18、 A、B 两点电场线的指向可知，A、B 两点电场强度方向不同，选项 B 错误；由电场线的疏密程度可知，A 点电场强度大于 B 点电场强度，选项 C 正确；由于负电荷所受电场力方向与电场线方向相反，故由静止释放后，负电荷将逆着电场线的方向运动，选项 D 错误答案：AC5(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 点的动能解析：根据带电粒子运动轨迹弯曲的情况，可
19、以确定带电粒子受电场力的方向沿电场线方向，故带电粒子带正电，A 选项正确由于电场线越密，场强越大，带电粒子受电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故带电粒子在 N 点加速度大，C 选项正确粒子从 M 点到 N 点，所受电场力方向与其速度方向夹角小于 90，速度增加，故带电粒子在 N 点动能大，故 D 选项正确答案：ACD方法技巧,确定带电粒子在电场中运动轨迹的思路(1)确定电场方向：根据电场强度的方向或电场线的切线方向来确定(2)确定带电粒子受力方向：正电荷所受电场力与电场方向相同，负电荷所受电场力与电场方向相反(3)确定带电粒子运动轨迹：带电粒子的运动轨迹向受力方向偏转变式训练图中
20、画了四个电场的电场线，其中图 A 和图 C 中小圆圈表示一个点电荷，图 A 中虚线是一个圆，图 B 中几条直线间距相等且互相平行，则在图 A、B、C、D 中 M、N 两处电场强度相同的是()答案：B随堂达标演练1.电场中有一点 P，下列说法正确的是()A若放在 P 点电荷的电荷量减半，则 P 点的场强减半B若 P 点没有检验电荷，则 P 点场强为零CP 点场强越大，则同一电荷在 P 点所受电场力越大DP 点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向解析：为了检验电场中某点的电场强度，可以把一个检验电荷放入该点，其受到的电场力 F 与自身的电荷量 q 的比值Fq可反映该点场强的大小，但该点的场强由电场
21、本身决定，与检验电荷的电荷量多少、电性无关，故 A、B 错误；由 EFq得 FqE，当 q 一定时，E 越大，F 越大，故 C 正确；电场中某点的场强方向规定为正电荷在该点时受到的电场力的方向，与负电荷受力的方向相反，故 D 错误答案：C2如图所示为静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是()A这个电场可能是负点电荷形成的BC 点处的场强为零，因为那里没有电场线C点电荷 q 在 A 点受到的电场力比在 B 点受到的电场力大D负电荷在 B 点时受到的电场力的方向沿 B 点切线方向解析：负电荷的电场线是指向负电荷的直线，故 A 错误；电场线只是形象地描述电场，没有电场线的地方，场强不一定为零，
22、故 B 错误；电场线的疏密表示电场的强弱，EAEB，FqE，所以 FAFB，故 C 正确；负电荷在 B 点所受电场力的方向与 B点的切线方向相反，故 D 错误答案：C3两个等量点电荷 P、Q 在真空中产生的电场的电场线(方向未画出)如图所示，一电子在 A、B 两点所受的电场力分别为FA 和 FB，则它们的大小关系为()AFAFB BFAFBD无法确定答案：C4(多选)图(a)中 AB 是一个点电荷电场中的一条电场线，图(b)则是放在电场线上 a、b 处的试探电荷的电荷量与所受电场力的值之间的函数关系图线，则下列情况可能的是()A场源是正电荷，位于 A 点B场源是正电荷，位于 B 点C场源是负电
23、荷，位于 A 点D场源是负电荷，位于 B 点解析：解题的关键是弄清图象的物理意义根据电场强度的定义式 EFq可知，Fq 图象的斜率大小的物理意义就是电场强度 E 的大小，则 EaEb.再由点电荷的场强公式 EkQr2可知，E1r2，可得 rarb，故无论场源电荷是正电荷还是负电荷，均应位于 A点，故选项 A、C 正确答案：AC5A、B、C 三点在同一直线上，ABBC，B 点位于A、C 之间，在 B 处固定一电荷量为 Q 的点电荷当在 A 处放一电荷量为q 的点电荷时，它所受到的电场力为 F；移去 A 处电荷，在 C 处放一电荷量为2q 的点电荷，其所受电场力为()AF2 B.F2CF DF解析：根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引，分析可知电荷量为2q 的点电荷在 C 处所受的电场力方向与 F 方向相同设 ABr，则有 BC2r.则有 FkQqr2，故电荷量为2q 的点电荷在 C 处所受电场力为 FCkQ2q2r2F2，故 B 正确答案：B