1.1电场 学案 (2)

1.1电场
学案
学习目标
1．通过类比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形态。
2．通过分析和推理理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。
3．通过预习能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。
4．通过阅读知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算。
学习重难点
重点：电场强度的概念及其定义式
难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算
三、课程导学
（一）电场
[问题情境]
天体之间没有直接接触，就有引力作用如图1所示，这种作用是通过引力场传递的，电荷与电荷之间的相互作用是通过电场来实现的
图1
1．你知道哪里有电场吗？2.电场具有怎样的特征呢？
[要点提炼]
电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在．电荷间的相互作用是通过电场发生的．
（二）电场强度
[问题情境]
1．检验电荷的作用是什么？
2．同一检验电荷，放在电场中的不同位置受力不同，表明不同位置电场的强弱不同．如何准确描述这种性质？
[要点提炼]
电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量，是______量，其大小由E＝来计算，其方向与______电荷的受力方向相同。
四、预习知识点
1、电场和电场的基本性质
静止电荷产生的电场，称为静电场。对于静电场，应明确以下三点：
（1）电荷的周围存在着电场，静止电荷周围存在着静电场。
（2）电场的基本性质是：对方入其中的电荷有力的作用，（不管是静止的还是运动的）
(3)电场的物质性：
电场虽然看不见、摸不着，但真实的存在.场和实物是物质存在的两种形式
2、电场强度
（1）定义：放入电场中的电荷
跟
的
叫做这点的电场强度。简称为
，符号：
（2）表达式：
（3）电场强度是矢量，规定场强的方向
，那么，负电荷受静电力的方向跟场强方向
。
（4）场强的单位是
，
（5）物理意义：
说明：场源电荷确定，则空间各位置的电场强度确定，且不同位置电场强度一般不同。
E=变形为F=qE。表明：如果已知电场中某点的场强E，便可计算在电场中该点放任何电量的带电体所受的电场力大小。
试探电荷在电场中所受的静电力是由电荷和场强共同决定的，而场强是由电场本身决定的。
3、点电荷电场的场强
（1）公式：
，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为正电荷场强方向沿着Q和该点连线指向该点；若Q为负电荷场强方向沿着Q和该点连线指向Q。
（3）适用条件：真空中点电荷。
4、场强的叠加
如空间有几个点电荷，则某点的场强应为各点电荷单独存在时在该点产生场强的
。
说明：场强是矢量，场强的叠加遵循
特例：一个半径为R的均匀带点球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心的电量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的场强E=（r>R）
5、电场线
定义:
如图1表示一条电场线，A，B点的场强方向在各点的切线上，箭头表示各点的场强方向。
6、电场线的性质
（1）电场线是假想的曲线
（2）电场线的疏密反映电场的强弱，曲线上某点的切线方向表示该点的切向方向
（3）电场线总是从正电荷或无限远出发，到无限远或负电荷终止。
因此，电场线有起始点和终止点，不是闭合曲线。
（4）电场线不相交。
（5）电场线不是带电粒子运动轨迹。
7、匀强电场
（1）定义：
（2）匀强电场的性质
①
因场强的大小相等、方向相同，故匀强电场的电场线是间距相等的互相平行的直线。
②
带电粒子在匀强电场中所受电场力：
。
（3）拓展：如果带电粒子的重力可以忽略，则粒子在匀强电场中只受电场力作用将
做
动；如果带电粒子的重力不可忽略，则粒子将在重力和电场力这两个恒力作用下
8、常见的几种电场的电场线（课本13、14页）
（1）点电荷的电场线
注意：①
离点电荷越近，电场线越密集，场强越强，即电场线的疏密程度描述场强的大小。方向由点电荷指向无穷远（正）；或由无穷远指向点电荷（负）。②
在正（负）点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点；③
若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同。
（2）等量异种点电荷形成的电场如图6。
说明：①
两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷，场强大小亦可进行计算。连线中点处场强最大。
②
两个点电荷联线的中垂面（中垂线）上电场线方向都相同，与中垂面垂直。在中垂线上到O点等距离处各点的场强相等（O为两点电荷连线中心）。由0点沿中垂线向外场强逐渐减小.
③
在中垂面（线）上的电荷受到的电场力方向总与中垂面（线）垂直，因此，在中垂面（线）上移动电荷电场力不做功。
关于0点对称的两点场强等大同向。
（3）等量同种点电荷形成的电场如图7所示
说明：①
两点电荷连线中点处场强为零，此处无电场线。②
中点O处附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。③
两点电荷连线中垂面（中垂线上），场强方向总沿面（线）远离O（等量正电荷）或指向O（等量负电荷）。④
在中垂面（线）上从O点到无穷远处，电场线先变密后变疏，即场强会变强后变弱。关于0点对称的两点场强等大反向。
9、电场强度的求解方法
（1）用定义式E=F/q求解（适用于任何电场）
（2）用E=
求解（点电荷在真空中的电场）
10、电场线与带电粒子运动轨迹比较
电场线
运动轨迹
假想的
客观存在的
曲线上各点的切线方向为该点的场强方向，即正电荷在该点的电场力方向，若只受电场力，则也可以说成是正电荷在该点的加速度方向
曲线上各点的切线方向为该点的速度方向
注意：一般情况下电场线与运动轨迹不重合
重合的条件：(1)电场线为直线
（2）带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其它力的方向沿电场线所在的直线
（3）带电粒子的初速度为0或初速度方向沿电场线所在的直线。
12.
力学知识综合问题
解决与力学相关的问题，处理方法与力学中处理问题的方法一样，只是多了一个电场力而已。分析带电粒子在电场中运动轨迹问题时，注意做曲线运动所受合外力指向曲线凹侧，速度方向沿着轨迹的切线方向，再结合电场线、电场力的知识来分析。