2022年高中物理 1.3《電場(chǎng)強(qiáng)度》學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、2022年高中物理 1.3《電場(chǎng)強(qiáng)度》學(xué)案 新人教版選修3-1 課程分析 本節(jié)重點(diǎn)、難點(diǎn)是理解電場(chǎng)、描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量――電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)的疊加原理、電場(chǎng)線、勻強(qiáng)電場(chǎng)。 E=F/q是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，適用于任何電場(chǎng)；僅適用于真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)。如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，它們的電場(chǎng)就互相疊加，形成合電場(chǎng)。這時(shí)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。 課堂導(dǎo)學(xué) 一、電場(chǎng)強(qiáng)度 （一）問(wèn)題導(dǎo)學(xué) 1、不接觸的電荷是通過(guò)什么相互作用？ 2、如何描述電場(chǎng)中一點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱？你有什么方法來(lái)比較？（合作討論） 3、電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式；；單位及其換算？ 4、請(qǐng)

2、你推導(dǎo)距點(diǎn)電荷R處電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算式？ 5、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵循什么法則？ （二）典例探究 圖6-1-3 例1：如圖6-1-3所示，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1＝+3.0x10－８C和Q2＝－3.0x10－8C，它們相距0.1m，求電場(chǎng)中A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)．A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等， r=0.1m．圖6-1-6 解析：真空中點(diǎn)電荷Q1和Q2的電場(chǎng)在A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為E1和E2，它們大小相等，方向如圖6-1-4，合場(chǎng)強(qiáng)E，場(chǎng)強(qiáng)E1，場(chǎng)強(qiáng)E2向上平移后的矢量，三者構(gòu)成一正三角形，故E與Q1Q2平行，且E＝El＝E2＝圖6-1-4 ＝2.7x104N／C 例2:在電場(chǎng)中某點(diǎn)放一檢驗(yàn)電荷，其

3、電量為q，檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力為F， 則該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為E=F／q，那么下列說(shuō)法正確的是( ) A，若移去檢驗(yàn)電荷q，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就變?yōu)榱? B．若在該點(diǎn)放一個(gè)電量為2q的檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就變?yōu)镋／2 C．若在該點(diǎn)放一個(gè)電量為-2q的檢驗(yàn)電荷，則該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小仍為E，但電場(chǎng)強(qiáng)度的方向變?yōu)樵瓉?lái)相反的方向 D．若在該點(diǎn)放一個(gè)電量為的檢驗(yàn)電荷，則該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小仍為E，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向也仍為原來(lái)的場(chǎng)強(qiáng)方向 解析：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是由場(chǎng)源電荷決定，與檢驗(yàn)電荷的有無(wú)、正負(fù)、電量的多少無(wú)關(guān)，故正確 答案為D． 答案：D 二、電場(chǎng)線 （一）問(wèn)題導(dǎo)學(xué) 1、什么

4、是電場(chǎng)線？如何用電場(chǎng)線形象描述電場(chǎng)？ 2、請(qǐng)畫(huà)出正點(diǎn)電荷、負(fù)點(diǎn)電荷、等量同種電荷、等量異種電荷電場(chǎng)線的分布。并說(shuō)出有何特點(diǎn)？ 3、什么是勻強(qiáng)電場(chǎng)？勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線分布特點(diǎn)？ （二）典例探究 圖9－2－6 例3：圖9－2－6中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷 產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是詭計(jì)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)此圖可作出正確判斷的時(shí)（ ） A．帶電粒子所帶電荷的符號(hào) B．帶電粒子

5、在a、b兩點(diǎn)的受力方向 C．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的加速度何處較大 D．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的動(dòng)能何處較大 〖解析〗粒子的加速度大小看其所受電場(chǎng)力的大小，而電場(chǎng)力的大小由電場(chǎng)線的疏密決定。從電場(chǎng)線分布情況可設(shè)想電場(chǎng)是由軌跡左側(cè)的“點(diǎn)電荷”產(chǎn)生的，從軌跡的偏向可得“點(diǎn)電荷”給帶電離子吸引力，即a、b兩點(diǎn)受力方向如圖所示；若粒子從a向b運(yùn)動(dòng)從圖中可得F與v的夾角大于90°角，電場(chǎng)力做負(fù)功、粒子動(dòng)能減少，綜上所述：BCD正確。 例4：如圖8所示,一個(gè)質(zhì)量為30g帶電量C的半徑極小的小球,用絲線懸掛在某勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電力線與水

6、平面平行.當(dāng)小球靜止時(shí),測(cè)得懸線與豎直夾角為30°,由此可知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)方向?yàn)? ,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 .(g取10m/s2) 解析:分析小球受力,重力mg豎直向下,絲線拉力T沿絲線方向向上,因?yàn)樾∏蛱幱谄胶鉅顟B(tài),還應(yīng)受水平向左的電場(chǎng)力F.小球帶負(fù)電,所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向向反,所以場(chǎng)強(qiáng)方向水平向右. 小球在三個(gè)力作用之下處于平衡狀態(tài).三個(gè)力的合力必為零.所以 F=mgtg30°又 =mgtg30° E=mgtg30°= 有效訓(xùn)練 1. 下列關(guān)于點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式的幾種不同的理解，不正確的是( ) A.在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中，某點(diǎn)

7、的場(chǎng)強(qiáng)大小與Q成正比，與r2成反比 B.當(dāng)r→0時(shí)，E→∞；當(dāng)r→∞時(shí)，E→0 C.點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定是背向點(diǎn)電荷Q D.以點(diǎn)電荷Q為中心，r為半徑的球面上各處的場(chǎng)強(qiáng)相等 2. 在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入電荷量為q的正電荷時(shí)，測(cè)得該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E，若在同一點(diǎn)放入電荷量q′=-2q的負(fù)電荷時(shí)，測(cè)得場(chǎng)強(qiáng)為E′，則有( ) A.E′=E，方向與E相反 B.E′=2E，方向與E相同 C.，方向與E相同 D.E′=E，方向與E相同 3. 圖1-3-19所示的各電場(chǎng)中，A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同的是( ) 圖1-3-19 4. 在同一

8、直線上依次有A、B、C三點(diǎn)，且BC=3AB，在A點(diǎn)固定一個(gè)帶正電的小球，在B點(diǎn)引入電量為2．0×10-8c的試探電荷，其所受電場(chǎng)力為2．0×10-6N。將該試探電荷移去后，B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為_(kāi)__________，C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為_(kāi)_____________。如果要使B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，可能在C點(diǎn)放一個(gè)電量是A點(diǎn)處帶電小球的電量的_________倍的________電荷. 5. （xx廣東理科基礎(chǔ)12）如圖所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)線，若帶電粒子q（|Q|>>|q|）由a運(yùn)動(dòng)到b，電場(chǎng)力做正功。已知在a、b兩點(diǎn)粒子所受電場(chǎng)力分別為Fa、Fb,則下列判斷正確的是（ ） A

9、．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a>Fb B．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFb D．若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)a

10、變小后變大，方向水平向右 7. 在X軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷，一個(gè)帶正電Q1，一個(gè)帶負(fù)電Q2。且Q1=2Q2。用E1和E2分別表示兩個(gè)電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小，則在X軸上( ) A．E1=E2之點(diǎn)只有一處；該點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為0 B．E1=E2之點(diǎn)共有兩處；一處合場(chǎng)強(qiáng)為0，另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2 C．E1=E2之點(diǎn)共有三處；其中兩處合場(chǎng)強(qiáng)為0，另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2 D．E1=E2之點(diǎn)共有三處；其中一處合場(chǎng)強(qiáng)為0，另兩處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2 8. .如圖1-3-23所示，絕緣細(xì)線一端固定于O點(diǎn)，另一端連接一帶電荷量為q，質(zhì)量為m的帶正電小球，要使帶電小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成角，可在空間加一勻強(qiáng)電

11、場(chǎng)則當(dāng)所加的勻強(qiáng)電場(chǎng)沿著什么方向時(shí)可使場(chǎng)強(qiáng)最小?最小的場(chǎng)強(qiáng)多大?這時(shí)細(xì)線中的張力多大? 圖1-3-23 9. 一個(gè)帶正電荷的質(zhì)點(diǎn)P放在兩個(gè)等量負(fù)電荷A、B的電場(chǎng)中，P恰好在AB連線的垂直平分線的C點(diǎn)處，現(xiàn)將P在C點(diǎn)由靜止釋放如圖6-1-11所示，設(shè)P只受電場(chǎng)力作用，則（　 ） A．P由C向AB連線中點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度可能越來(lái)越小而速度越來(lái)越大 B．P由C向AB連線中點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度可能先變大后變小，最后為零，而速度一直變大 C．P運(yùn)動(dòng)到與C關(guān)于AB的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)C′靜止 D．P不會(huì)靜止，而是在C與C′間來(lái)回振動(dòng) 圖9－2－8 10. 如圖9－2

12、－8所示，半徑為R的圓環(huán)，均勻帶有電量為Q的正電荷。先從環(huán)上截取△S的一小段，若△S≤R，且圓環(huán)剩余部分的電荷分布不變，則圓環(huán)剩余部分的電荷在環(huán)心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為_(kāi)_________,方向?yàn)開(kāi)______________。如圖9－2－8所示，半徑為R的圓環(huán)，均勻帶有電量為Q的正電荷。先從環(huán)上截取△S的一小段，若△S≤R，且圓環(huán)剩余部分的電荷分布不變，則圓環(huán)剩余部分的電荷在環(huán)心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小 為_(kāi)_________,方向?yàn)開(kāi)______________。 答案：1、BCD 2、D 3、C 4、100N/q，6.25N/q，9，正 5、A 6、B 7、B 8、小球受到重力G、繩的拉力T、電場(chǎng)力F三個(gè)力作用，根據(jù)平衡條件可知，拉力T與電場(chǎng)力F的合力必與重力G等值反向因?yàn)槔的方向確定，F(xiàn)與T的合力確定，當(dāng)電場(chǎng)力F垂直懸線時(shí)最小,場(chǎng)強(qiáng)也最小.，此時(shí)繩中張力T=mgcosа 9、ABD 10、 沿△S與O的連線指向△S