沪教版高中物理选修1-1 1.3物质的又一种形态_学案1

物质的又一种形态

【学习目标】
1．知道什么是电场
2．电场线的表示法
3．电场强度的定量计算
【学习重难点】
1．电场线的表示法
2．电场强度的定量计算
【学习过程】
一、知识要点
1．电场 电荷周围存在着一种物质。电场的基本性质对场中的电荷有力的作用。电荷之间是通过电场发生相互作用的。
2．电场强度E（简称场强)
（1）E的大小：E= （放入电场中的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值）
（2）E的方向：电场中某点场强方向规定为正电荷在该点受到的电场力的方向，跟放在该点的负电荷受到的电场力方向相反。
（3）E的物理意义；描述该点的电场强弱和方向，是矢量。
注意：（1）为定义式，适用于一切电场；
（2）某点的场强E的大小及方向取决于电场本身（即场源电荷及这点位置），与放入的检验电荷的正负、电量q的大小和受到的力F大小均无关。
3．电场力 电荷在电场中受到电场的作用力
（1）大小： 。
（2）方向： 。
4．点电荷电场 电场的叠加
（1）真空中点电荷周围的电场
在真空中点电荷Q的电场中的P点引入试验电荷q，q所受的库仑力，由电场强度的定义公式可得。
大小：
方向：Q为正电荷时，E的方向由Q指向P；
Q是负电荷时，E的方向由P指向Q。
电场的叠加
① 电场强度是矢量，几个电场共同存在于某空间时，某处的合场强计算应遵循矢量的运算法则。电场的叠加原理：电场中某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时，在该点产生的场强的矢量和。
5．电场线 形象地描述电场的一簇假想曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致。
静电场中电场线的特点：
（1）电场线从正电荷出发，终止于负电荷；
（2）电场线上某点切线方向表示该点的场强方向；
（3）电场线在某处的疏密程度表示该点电场的强弱；
（4）电场线不相交也不闭合。
6．匀强电场线特征 。
7．典型电场线分布




二、思维点拨
1．电场强度和电场力的区别
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，只要有电场存在，电场中某点场强的大小和方向只决定于电场本身，与是否放入试探电荷无关。
而电场力是指放入电场中电荷所受到的力，它的大小F=qE，决定于放入电荷的电量的大小和该点场强的大小，正电荷受电场力方向和场强方向一致，负电荷受电场力的方向与场强方向相反。
2．两个场强公式的适用范围
①适用于真空中点电荷产生的电场，式中的Q是场源电荷的电量，E与场源电荷Q有关。
是场强的定义式，适用于任何静电场，式中的q是试探电荷的电量，E与试探电荷q无关。
② 在点电荷Q的电场中不存在E相同的两个点，r相等时，E的大小相等但方向不同；两点在以Q为中心的同一半径上时，E的方向相同而大小不相等。
3．电场线
（1）电场线是假想出来，实际上电场中并没有一条条的电场线。
（2）任何两条电场线都不相交。如果两条电场线相交，则交点处将会存在两个电场方向，这是不可能的。
（3）任何两条电场线也不相切。因为我们用电场线疏密表示场强大小，如果两条电场线相切，即说明电场线密集到无穷的程度，切点处的场强将无穷大，这也是不可能的。
（4）电场线并不是带电粒子，在电场中的运动轨迹。通常情况下，带电粒子所受电场力的方向和运动方向不相同，所以一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹和电场线并不重合。
三、范例剖析
例1 图甲为静电电场的一部分电场线的分布图，下列说法正确的是（ ）
A．这个电场可能是负点电荷的电场
B．这个电场可能是匀强电场
C．点电荷q在A点时受到的电场力比在B点时受到的电场力大
D．负电荷在B点时受到的电场力的方向沿B点切线方向
例2 如图所示，MN是电场中的一条电场线，一电子从a点运动到 b点速度在不断地增大，则下列结论正确的是（ ）
A．该电场是匀强电场
B．该电场线的方向由N指向M
C．电子在 a处的加速度小于在b处的加速度
D．因为电子从a到b的轨迹跟MN重合，所以电场线实际上就是带电粒子在电场中的运动轨迹
例3 有关对电场强度的理解，下述正确的是（ ）
A．由定义式可知，电场强度E跟放入的电荷q所受的电场力成正比
B．当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才有电场强度
C．由E=可知，在离点电荷很近，r接近于零，电场强度达无穷大
D．电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关

【达标检测】
1．关于电场，下列说法中正确的是（ ）
A．电荷周围存在电场
B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质
C．电荷间的相互作用是通过电场而发生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有作用
D．两电荷间通过电场发生的作用不满足牛顿第三定律
2．关于电场强度，下列说法中中正确的是（ ）
A．电场强度反映了电场的力的性质，因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比
B．电场是某点的场强等于，但与试探电荷的受力大小及带电量无关
C．电场中某点的场强方向就是试探电荷在该点的受力方向
D．公式和对于任何静电场都适用
3．在电场中的A．B两处分别引入不同的试探电荷q，得到试探
电荷所受的电场力F-q图象如图所示，则（ ）
A．EA＞EB
B．EA＜EB
C．EA=EB
D．不能判定EA．EB的大小
4．下列关于电场线的说法中正确的是（ ）
A．在静电场中释放点电荷，在电场力作用下该点电荷一定沿电场线运动
B．电场线上某点的切线方向与在该处正电荷的运动方向相同
C．电场线上某点的切线方向与在该处的电荷所受的电场力方向相同
D．在静电场中，电场线从正电荷出发到负电荷终止
5．如图所示为电场中的一根电场线，在该电场线上有a．b两点，用Ea．Eb分别表示两处场强的大小，则（ ）
A．a．b两点的场强方向相同
B．因为电场线由a指向b，所以Ea＞Eb
C．因为电场线是直线，所以Ea=Eb
D．因为不知道a．b附近的电场线分布情况，所以不能确定Ea．Eb的大小关系
6．在静电场中，有关电场线的下列说法中，正确的是（ ）
A．初速度为零的点电荷，在电场中只受电场力作用，则它的运动轨迹可能与电场线重合
B．电场线通过的地方有电场，电场线不通过的地方没有电场
C．点电荷在电场中所受的电场力方向可能与电场线垂直
D．电场线的分布可以用实验来模拟，表明在电场中确实存在电场线
7．在图各电场中，A．B两点电场强度相等的是（ ）

8．图所示是某电场的电场线，在该电场中有A．B两点，下列结论正确的是（ ）
A．A点的场强比B点的场强大
B．A点的场强方向与B点的场强方向相同
C．将同一点电荷分别放在A．B两点，只受电场力作用，放在A点的加速度比放在B点的加速度大
D．因为A．B两点没有电场线通过，所以电荷放在这两点不受电场力作用
9．图所示为静电场的电场线分布图的一部分，A．B．C为电场中三点，比较这三点场强的大小，它们由大到小的关系是 。今将带电量为q=2×10-9C的正点电荷分别放在这三点上，试在图上用箭头绘出它所受的电场力的方向。
10．真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为4×10-9C的检验电
荷，它受到的电场力为2×10-5N，则P点的场强为 N/C；把检验电荷的电量减少为2×10-9C，则检验电荷所受到的电场力为 N，如果把这个检验电荷取走，则P点的电场强度为 N/C．
11．为了确定电场中P点的电场强度大小，用细丝线悬挂一个带负电的小球去探测，当球在P点静止后，测出悬线与竖直方向夹角为37°，已知P点场强方向在水平方向上，小球重力为4.0×10-3N，所带电量为0.01C，取sin37°=0.6，求P点的电场强度大小是多少？

12．在真空中O点放一个点电荷Q=1.0×10-9C，直线MN过O点，OM=30cm，M点放有一个点电荷q=-1.0×10-10C，如图所示，求：
（1）q在M点所受的电场力大小？
（2）M点的场强为多少？
（3）拿走q后M点的场强？
（4）比较M点和N点的场强大小和方向。



F

A

B

q

O