2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第一章 第3節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度 教案1.doc

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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第一章 第3節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度 教案1 三維目標(biāo) 知識(shí)與技能 1．知道電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的，知道電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)； 2．理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念、定義式及有關(guān)的計(jì)算，知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量及方向是怎樣規(guī)定的； 3．根據(jù)庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算； 4．知道電場(chǎng)的疊加原理并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。 5．知道什么是電場(chǎng)線，知道用電場(chǎng)線可以形象地表示電場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱； 6．知道一個(gè)點(diǎn)電荷，兩個(gè)等量點(diǎn)電荷、點(diǎn)電荷與帶電平行板間的電場(chǎng)線的分布； 7．知道什么是勻強(qiáng)電場(chǎng)，以及勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布； 8．知道兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對(duì)，分別帶有等量的正負(fù)電荷，它們之間的電場(chǎng)（除邊緣附近外）是勻強(qiáng)電場(chǎng)。 過(guò)程與方法 1．通過(guò)分析電場(chǎng)中不同點(diǎn)的電場(chǎng)力F與電荷電量q的比例關(guān)系，使學(xué)生理解F/q比值反映的是電場(chǎng)的強(qiáng)弱。通過(guò)類(lèi)比方法、比值法定義物理量，提高學(xué)生研究問(wèn)題的能力； 2．知道電場(chǎng)疊加的一般方法。 3．用電場(chǎng)線形象化地描述電場(chǎng)，使學(xué)生達(dá)到運(yùn)用形象思維上升到抽象思維的境界。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．使學(xué)生學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來(lái)認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)事物的一種重要的科學(xué)方法；培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場(chǎng)問(wèn)題的一般方法。 2．通過(guò)電場(chǎng)的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)觀。 3．使學(xué)生從一些特殊事物找出它們的共性而得到一般的規(guī)律； 4．通過(guò)各種電場(chǎng)中電場(chǎng)線的描繪，滲透物理學(xué)中的美學(xué)教育。 教學(xué)重點(diǎn) 電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)線的概念，電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式。 教學(xué)難點(diǎn) 1．電場(chǎng)概念的理解、應(yīng)用電場(chǎng)的疊加原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。 2．對(duì)E＝和E＝的理解。 3．對(duì)理解電場(chǎng)線的性質(zhì)。 教學(xué)方法 歸納推理法、講授法、實(shí)驗(yàn)分析法、歸納總結(jié)法。 教具準(zhǔn)備 有機(jī)玻璃棒一根、絲綢一塊，絕緣導(dǎo)體球大小各一個(gè)，細(xì)絲線一條，鐵架臺(tái)一個(gè)。感應(yīng)起電機(jī)一臺(tái)，盛有蓖麻油與奎寧的針狀結(jié)晶或頭發(fā)屑混和物的玻璃培養(yǎng)皿一個(gè)，一對(duì)電極球，一對(duì)平行板電極，常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布的投影片。 課時(shí)安排 2課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 ［新課導(dǎo)入］ 問(wèn)題：庫(kù)侖定律的文字表述、公式、適用條件？ 文字表述，真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。 適用條件：真空(干燥空氣)中，點(diǎn)電荷。 公式：F＝，求解靜電力F時(shí)，利用公式將q1、q2代絕對(duì)值，求得大小，方向依據(jù)同斥異引判定。 問(wèn)題：電荷間相互作用的引力和斥力是如何實(shí)現(xiàn)的？ 電荷間相互作用不需要直接接觸，它們間的的引力和斥力是通過(guò)第三者間接作用而完成的。 萬(wàn)有引力曾被認(rèn)為是一種既不需要媒介，也不需要經(jīng)歷時(shí)間，而是超越空間與時(shí)間直接發(fā)生的作用，并被稱為超距作用。盡管牛頓本人不贊成這種說(shuō)法，并指出：“沒(méi)有其他東西做媒介，一個(gè)物體可以超越距離通過(guò)真空對(duì)另一個(gè)物體作用……在我看來(lái)，這種思想荒唐之極。”然而，他未能解決這個(gè)問(wèn)題，因而仍然有人把萬(wàn)有引力說(shuō)成是典型的超距作用。 庫(kù)侖的平方反比定律似乎表明，靜電力像萬(wàn)有引力一樣，也是一種超距力，然而，超距作用的觀點(diǎn)不可避免地帶來(lái)一些神秘色彩，與人類(lèi)的理智和科學(xué)追求不符，是18～19世紀(jì)的多數(shù)科學(xué)家難于接受的。使人們擺脫這一困境的是英國(guó)人法拉第，一位對(duì)事物本性有深刻洞察力的科學(xué)家。 完成電荷間相互作用的東西我們看不見(jiàn)，摸不著，但它確確實(shí)實(shí)存在，是一種客觀存在的特殊的物質(zhì)形態(tài)，把它稱為場(chǎng)。本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)電場(chǎng)的問(wèn)題。 ［新課教學(xué)］ 一、電場(chǎng) 1．概念 電荷A 電荷A的電場(chǎng) 電荷B 電荷B的電場(chǎng) 產(chǎn)生 產(chǎn)生 施力 施力 19世紀(jì)30年代，法拉第提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為在電荷的周?chē)嬖谥伤a(chǎn)生的電場(chǎng)，處在電場(chǎng)中的其他電荷受到的作用力就是這個(gè)電場(chǎng)給予的。例如，電荷A對(duì)電荷B的作用力，就是電荷A的電場(chǎng)對(duì)電荷B的作用；電荷B對(duì)電荷A的作用力，就是電荷B的電場(chǎng)對(duì)電荷A的作用。 存在于電荷周?chē)?，能傳遞電荷間相互作用力的一種特殊物質(zhì)，稱為電場(chǎng)。 電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)發(fā)生的。只要有電荷存在，電荷的周?chē)痛嬖谥妶?chǎng)。 近代物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)證實(shí)并且發(fā)展了法拉第的觀點(diǎn)。電場(chǎng)以及磁場(chǎng)已被證明是一種客觀存在，并且是互相聯(lián)系的，統(tǒng)稱為電磁場(chǎng)。變化的電磁場(chǎng)以有限的速度──光速，在空間傳播。它和分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量，因而場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。 應(yīng)該指出的是，只有在研究運(yùn)動(dòng)的電荷，特別是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)迅速變化的電荷時(shí)，上述電磁場(chǎng)的實(shí)在性才突顯出來(lái)。在本章中，只討論靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，稱為靜電場(chǎng)。這種情況下，可以認(rèn)為電場(chǎng)只是描述電荷相互作用的一種有效而且方便的方法。 2．電場(chǎng)的基本性質(zhì) （1）對(duì)放入其中的電荷有力的作用 放入電場(chǎng)中的任何帶電體都將受到電場(chǎng)力的作用，這種力稱為電場(chǎng)力。且同一點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中不同點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力的大小或方向都可能不一樣。 （2）電場(chǎng)能使放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象 （3）電場(chǎng)具有能量 當(dāng)帶電體在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力將對(duì)帶電體做功，這表示電場(chǎng)具有能量。 電場(chǎng)具有力和能的特征。 3．電場(chǎng)的屬性 （1）特殊性 不同于生活中常見(jiàn)的物質(zhì)，看不見(jiàn)、摸不著、無(wú)法稱量、可以疊加。 （2）物質(zhì)性 是客觀存在的，具有物質(zhì)的基本屬性──質(zhì)量和能量。 二、電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)明顯的特征之一是對(duì)場(chǎng)中其他電荷有力的作用，因此在研究電場(chǎng)的性質(zhì)時(shí)，可以從靜電力入手。 1．試探電荷與場(chǎng)源電荷 （1）試探電荷 ①試探電荷（檢驗(yàn)電荷） 為了研究電場(chǎng)的存在及其強(qiáng)弱分布，必須在電場(chǎng)中放入電荷，以測(cè)量電場(chǎng)對(duì)它的作用力，引入的電荷叫做試探電荷。 用來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷，稱為試探電荷或檢驗(yàn)電荷。 ②試探電荷必須滿足的條件 a．電量充分小 試探電荷的電量應(yīng)當(dāng)充分小，放入至后，不致影響原來(lái)要研究的電場(chǎng)。即放入后，對(duì)場(chǎng)源電荷分布的影響要足夠小，從而可以忽略。 b．體積充分小 試探電荷的體積要充分小，相對(duì)于場(chǎng)電荷要能被看作點(diǎn)電荷，這樣便于用來(lái)研究電場(chǎng)中各點(diǎn)的情況。 （2）場(chǎng)源電荷 形成電場(chǎng)的電荷稱為場(chǎng)源電荷。 2．電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)的力的性質(zhì)用什么物理量來(lái)描述呢？ +Q +q A FA +q B FB 【演示】將絕緣導(dǎo)體球放在桌面上，用絲線將小球懸于鐵架臺(tái)上，用與絲綢摩擦過(guò)的有機(jī)玻璃棒反復(fù)多次使兩球帶電。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中緩慢移到鐵架臺(tái)到不同位置。 現(xiàn)象：小球偏離一定角度。將鐵架臺(tái)緩慢移到不同位置，偏角不同。 結(jié)論：小球處于絕緣導(dǎo)體球的電場(chǎng)中的不同位置，所受電場(chǎng)力的大小和方向不同，如圖。 這表明電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向是與位置有關(guān)的。 問(wèn)題：不同點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)所受電場(chǎng)力相同嗎？ 【演示】將兩球位置固定，用摩擦起電后的有機(jī)玻璃棒給兩球帶電，細(xì)線偏離一定角度。用不帶電的有機(jī)玻璃棒接觸小球后拿開(kāi)。 現(xiàn)象：用不帶電的有機(jī)玻璃棒接觸小球后，小球的電量減小了，絲線偏離的角度減小。 結(jié)論：說(shuō)明電場(chǎng)力減小，即不同點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)所受電場(chǎng)力不同。 根據(jù)上面的結(jié)論可知，試探電荷在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力與試探電荷有關(guān)，電場(chǎng)中某確定點(diǎn)的電場(chǎng)力的大小和方向具有不確定性，不可以用電場(chǎng)力來(lái)描述電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)。 然而，人們很自然地會(huì)想到，如果把一個(gè)很小的電荷q1用做試探電荷，它在電場(chǎng)中的某個(gè)位置受到的靜電力是F1，另一個(gè)同樣的電荷q1在同一位置受到的靜電力一定也是F1；現(xiàn)在把兩個(gè)這樣的電荷一同放在這里，它們總的電荷量是2q1，它們所受的合力很可能就是2F1。依次類(lèi)推，三個(gè)這樣的電荷放在這里，電荷量是3q1，受到的靜電力可能是3F1……也就是說(shuō)，試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的力F很可能與試探電荷的電荷量q成正比 F＝Eq 式中E是比例常數(shù)，與試探電荷q無(wú)關(guān)。 實(shí)驗(yàn)表明，我們的推測(cè)是正確的：試探電荷在電場(chǎng)中某個(gè)位置所受的力，的確與試探電荷的電荷量成正比。實(shí)驗(yàn)還表明，在電場(chǎng)的不同位置，比例常數(shù)E一般是不一樣的，它反映了電場(chǎng)在這點(diǎn)的性質(zhì)。 物理學(xué)中引入一個(gè)新的物理量“電場(chǎng)強(qiáng)度”來(lái)描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)。 （1）定義 放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。 （2）公式 E＝（量度式，適用于任何電場(chǎng)） 這是利用比值定義法定義電場(chǎng)強(qiáng)度的，是物理學(xué)中定義物理量經(jīng)常采用的方法。在物理學(xué)中，常常用比值定義一個(gè)物理量，用來(lái)表示形容對(duì)象的某種性質(zhì)，如密度、速度等。比值定義法，在定義一個(gè)新的物理量的同時(shí)，也確定了這個(gè)新的物理量與原有物理量之間的關(guān)系，這是任何采用比值定義法定義的物理量的共同特點(diǎn)。 （3）場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向 電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身力的性質(zhì)的物理量，有大小和方向，是矢量。 ①大小：等于單位電荷量的電荷受到的電場(chǎng)力的大小。 ②方向：跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同。 物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同。按照這個(gè)規(guī)定，負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的靜電力的方向跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反。 （4）場(chǎng)強(qiáng)的單位 在國(guó)際單位制中，場(chǎng)強(qiáng)的單位是牛頓每庫(kù)侖，符號(hào)為N/C。如果1C的電荷在電場(chǎng)中的某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力是1N，這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是1N/C。電場(chǎng)強(qiáng)度的另一單位是伏特每米，1N/C＝1V/m。 （5）電場(chǎng)強(qiáng)度的物理意義 問(wèn)題：E由F、q決定嗎？ 分析：E表示電場(chǎng)本身的屬性，與F、q無(wú)關(guān)，即E跟電場(chǎng)中某點(diǎn)有無(wú)試探電荷和試探電荷的電荷量的多少，電性如何、所受電場(chǎng)力均無(wú)關(guān)。 公式E＝是量度式，E可用該公式計(jì)算，但不是由它決定的，不能說(shuō)E與F成正比，與q成反比。 電場(chǎng)強(qiáng)度是表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量，反映了電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)，由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷無(wú)關(guān)，具有唯一性。 拓展：那F由E、q決定嗎？ 分析：F由E、q決定，F(xiàn)＝Eq（決定式），這是計(jì)算電荷在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力的通用計(jì)算公式。 三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 1．點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，在靜電場(chǎng)中，它不隨時(shí)間改變。在某一電荷的電場(chǎng)中，不同位置的電場(chǎng)強(qiáng)度一般是不同的。電場(chǎng)強(qiáng)度與產(chǎn)生它的場(chǎng)源電荷有什么關(guān)系呢？電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定，由電場(chǎng)本身的哪些因素決定呢？下面以點(diǎn)電荷為例分析。 （1）真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式 點(diǎn)電荷是最簡(jiǎn)單的場(chǎng)源電荷。設(shè)一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量為Q，與之相距r的試探電荷的電荷量為q，根據(jù)庫(kù)侖定律，試探電荷所受的力為 F＝ 依電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，E＝，所以，該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為 （決定式） 式中k＝9.0109Nm2/C2。Q為場(chǎng)源電荷的電荷量，r為電場(chǎng)中研究點(diǎn)到Q的距離，均為電場(chǎng)本身的物理量。 ＋Q P E －Q P E （2）適用條件 真空（干燥空氣）、點(diǎn)電荷。 （3）點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)方向 如果場(chǎng)電荷Q是正電荷，E的方向就是沿著PQ連線并背離Q；如果場(chǎng)電荷Q是負(fù)電荷，E的方向就是沿著PQ連線并指向Q。 由此進(jìn)一步證明：確定電場(chǎng)中的確定點(diǎn)，其場(chǎng)強(qiáng)無(wú)論大小，還是方向都是確定的，跟此點(diǎn)有無(wú)電荷、電荷的電荷量、電荷的電性、所受電場(chǎng)力等均無(wú)關(guān)。 但電荷在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力的大小和方向，除了與場(chǎng)強(qiáng)的大小、方向有關(guān)，還與該點(diǎn)的試探電荷的電荷量、電荷的電性等有關(guān)。 問(wèn)題討論： 在以點(diǎn)電荷為球心的球面各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是否相同？ 場(chǎng)強(qiáng)是矢量，以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相同，但方向不同，所以場(chǎng)強(qiáng)矢量不同。 2．電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 （1）電場(chǎng)的疊加原理 問(wèn)題：如果空間中有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，此時(shí)各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是怎樣的呢？ ＋Q1 P E1 －Q2 E E2 由于場(chǎng)強(qiáng)是矢量，類(lèi)似于力，矢量均滿足獨(dú)立性原理和疊加原理，故電場(chǎng)互相疊加，形成合電場(chǎng)，則某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，即利用平行四邊形定則進(jìn)行合成。 這說(shuō)明電場(chǎng)的作用是可以疊加的。例如：圖中P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，等于＋Q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E1和－Q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E2的矢量和。 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)電荷單獨(dú)存在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。 （2）均勻帶電球體的電場(chǎng) 一個(gè)比較大的帶電物體不能看做點(diǎn)電荷。在計(jì)算電場(chǎng)時(shí)，可以把它分做若干小塊，只要每個(gè)小塊足夠小，就可以把每小塊所帶的電荷看成點(diǎn)電荷，然后用點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度疊加的方法計(jì)算整個(gè)帶電體的電場(chǎng)。 可以證明，一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在球的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)，與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同球外各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度也是 式中r是球心到該點(diǎn)的距離（r＞R），Q為整個(gè)球體所帶的電荷量。 【例題】如圖所示，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1＝＋3.010－8C和Q2＝－3.010－8C，它們相距0.1 m。求電場(chǎng)中A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等，r＝0.1 m。 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。 Q1 A E1 Q2 E E2 合場(chǎng)強(qiáng)E、場(chǎng)強(qiáng)E1、場(chǎng)強(qiáng)E2矢量三者構(gòu)成一正三角形，故合場(chǎng)強(qiáng)E的方向與Q1和Q2的連線平行。合場(chǎng)強(qiáng)的大小為 E＝E1cos60＋E2 cos60＝2E1cos60 即E＝E1＝E2＝＝2.7104V/m 場(chǎng)強(qiáng)的方向與兩點(diǎn)電荷的連線平行，并指向負(fù)電荷一側(cè)。 注意：用求解E時(shí)，同樣應(yīng)注意Q代電荷量的絕對(duì)值，方向根據(jù)場(chǎng)源電荷Q的電性確定。 拓展：求Q1和Q2連線中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)。 四、電場(chǎng)線 電場(chǎng)強(qiáng)度是很重要的物理量。如果知道了電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E，便可由F＝qE很方便地求出電荷在電場(chǎng)中任意點(diǎn)所受電場(chǎng)力的情況，即掌握了電場(chǎng)的力的性質(zhì)。 在電場(chǎng)中不同點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小、方向一般是不同的，即場(chǎng)強(qiáng)在空間的分布是很復(fù)雜的。怎樣才能方便地了解電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的情況呢？ 在初中學(xué)習(xí)磁場(chǎng)時(shí)，我們形象地用磁感線來(lái)描述磁場(chǎng)。在描述電場(chǎng)時(shí)，最好也用一個(gè)圖象來(lái)直觀地表示，英國(guó)物理學(xué)家法拉弟首先采用一個(gè)簡(jiǎn)潔的方法描述電場(chǎng)，那就是畫(huà)電場(chǎng)線。 1．電場(chǎng)線 A C B 在電場(chǎng)中畫(huà)出的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，這樣的曲線就叫做電場(chǎng)線。 問(wèn)題：如電場(chǎng)線是直線，場(chǎng)強(qiáng)E方向如何？ 結(jié)論：場(chǎng)強(qiáng)E的方向與電場(chǎng)線的指向一致。 2．幾種典型的電場(chǎng)線分布 清楚了電場(chǎng)線的概念，接下來(lái)熟悉幾種典型的電場(chǎng)線的分布。 （1）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線 電場(chǎng)線的方向（箭頭指向）即場(chǎng)強(qiáng)的方向，故對(duì)正的場(chǎng)源電荷，箭頭向外；對(duì)負(fù)的場(chǎng)源電荷，箭頭向內(nèi)。 (由平面內(nèi)的電場(chǎng)線分布建立立體空間內(nèi)的電場(chǎng)線分布) （2）等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線 (由平面內(nèi)的電場(chǎng)線分布建立立體空間內(nèi)的電場(chǎng)線分布。思考：若異種電荷不等量，電場(chǎng)線怎樣？) （3）等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線 (由平面內(nèi)的電場(chǎng)線分布建立立體空間內(nèi)的電場(chǎng)線分布。思考：等量同種負(fù)電荷的電場(chǎng)線怎樣？) （4）點(diǎn)電荷與帶電平板的電場(chǎng)線 (思考：若點(diǎn)電荷與平板的電性互換電場(chǎng)線怎樣？若點(diǎn)電荷與平板帶同種電荷電場(chǎng)線怎樣？) （5）帶等量異種電荷的平行金屬板間的電場(chǎng)線 3．電場(chǎng)線的實(shí)驗(yàn)?zāi)M 【演示】 模擬電場(chǎng)線 電場(chǎng)線的形狀可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬。把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，加上電場(chǎng)，微屑就按照電場(chǎng)強(qiáng)度的方向排列起來(lái)，顯示出電場(chǎng)線的分布情況，如圖所示，是兩種情況下的照片。 問(wèn)題：電場(chǎng)線是否真實(shí)存在？ 結(jié)論：電場(chǎng)線不是真實(shí)存在的線，實(shí)驗(yàn)和舉例中并沒(méi)有實(shí)際畫(huà)出的電場(chǎng)線，只是奎寧的針狀結(jié)晶或頭發(fā)屑、頭發(fā)排列而成的形狀。電場(chǎng)線不是電場(chǎng)里實(shí)際存在的線，而是形象地描述電場(chǎng)的假想的線。我們無(wú)法從電荷周?chē)碾妶?chǎng)中去抓出一把電場(chǎng)線來(lái)。 如圖，帶電人體的頭發(fā)由于靜電斥力而豎起散開(kāi)，其形狀也大致顯示出電場(chǎng)線的分布。 電場(chǎng)線是為形象描述電場(chǎng)而引入的假想的線，不是電場(chǎng)里實(shí)際存在的線。 4．電場(chǎng)線的物理意義 問(wèn)題：從典型的電場(chǎng)線分布，歸納出電場(chǎng)線怎樣表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱？ 分析：在離場(chǎng)源電荷越近的地方，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，從上述實(shí)驗(yàn)可看出，在離場(chǎng)源電荷越近的地方，電場(chǎng)線越密，所以可用電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱。 （1）電場(chǎng)線中某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向； （2）電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的相對(duì)大小。 5．電場(chǎng)線的特點(diǎn) 由以上幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布圖可以歸納出電場(chǎng)線的特點(diǎn)如下： （1）電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的相對(duì)大小。 （2）電場(chǎng)線不是真實(shí)存在的，是形象地描述電場(chǎng)的假想的線。 （3）電場(chǎng)線是不封閉的曲線，從正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處，電場(chǎng)線不會(huì)在沒(méi)有電荷的地方中斷。 （4）靜電場(chǎng)中任意兩條電場(chǎng)線都不相交。 靜電場(chǎng)中任意一點(diǎn)只有惟一確定的場(chǎng)強(qiáng)矢量，若兩條電場(chǎng)線交于一點(diǎn)，則交點(diǎn)處存在兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向，這顯然是不可能的，故任兩條電場(chǎng)線不相交。 （5）靜電場(chǎng)中任意兩條電場(chǎng)線也不相切。 若兩條電場(chǎng)線相切，則表示切點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)趨近于無(wú)窮大，這在實(shí)際中是不可能發(fā)生的，故任意兩條電場(chǎng)線都不相切。 （6）僅在電場(chǎng)力作用下，電場(chǎng)線一般不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡。 【問(wèn)題討論】 ①當(dāng)電場(chǎng)線為直線時(shí) 當(dāng)電荷僅受電場(chǎng)力，且初速度為零或初速度方向與電場(chǎng)線在同一直線上時(shí)，電場(chǎng)線與電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡重合。 當(dāng)電荷僅受電場(chǎng)力，但初速度方向與電場(chǎng)線不在同一直線上時(shí)，電場(chǎng)線與電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡不重合。 ②當(dāng)電場(chǎng)線為曲線時(shí) 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其運(yùn)動(dòng)方向不斷在改變，因此法向力不能為零。當(dāng)電荷僅受電場(chǎng)力時(shí)，沿著曲線的電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)到任一位置，受到的電場(chǎng)力方向一定沿電場(chǎng)線的切線方向，法向力為零，沒(méi)有法向力的來(lái)源。由此可知，當(dāng)電場(chǎng)線為曲線時(shí)，電荷僅受電場(chǎng)力作用時(shí)一定不會(huì)沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，即電場(chǎng)線為曲線時(shí)，電場(chǎng)線與電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡一定不重合。 五、勻強(qiáng)電場(chǎng) 1．定義 電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個(gè)電場(chǎng)就叫勻強(qiáng)電場(chǎng)。 2．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)處處大小和方向都相同。方向相同，電場(chǎng)線應(yīng)彼此平行；大小相同，電場(chǎng)線應(yīng)等間距。 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間隔相等的平行直線。 問(wèn)題：帶等量異種電荷的平行板間的電場(chǎng)線有何特點(diǎn)？說(shuō)明什么？ 結(jié)論：除邊緣附近外，電場(chǎng)線是間距相等的平行直線。說(shuō)明場(chǎng)強(qiáng)的大小、方向都相同。所以，帶等量異種電荷的平行板間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)。 ［小結(jié)］ 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們認(rèn)識(shí)了物質(zhì)存在的一種形式──場(chǎng)，并學(xué)會(huì)了用場(chǎng)的性質(zhì)來(lái)研究它，要體會(huì)這種研究方法。 電場(chǎng)是一種存在于電荷周?chē)目陀^存在的特殊物質(zhì)形態(tài)，電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用。 用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)，E＝是采用比值定義法定義的，不由F、q（試探電荷）決定，根據(jù)公式（真空中點(diǎn)電荷），E由Q（場(chǎng)源電荷），r（與場(chǎng)源電荷的距離）決定，即場(chǎng)強(qiáng)由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定。 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)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。 我們還學(xué)習(xí)了物理學(xué)中研究問(wèn)題的一種重要方法──用電場(chǎng)線形象地描述抽象的電場(chǎng)。電場(chǎng)線的方向→場(chǎng)強(qiáng)的方向，電場(chǎng)線的疏密→場(chǎng)強(qiáng)的大小。了解了幾種典型的電場(chǎng)線的分布和電場(chǎng)線的特點(diǎn)。 學(xué)習(xí)了最簡(jiǎn)單的也是中學(xué)階段應(yīng)用最多的勻強(qiáng)電場(chǎng)及其電場(chǎng)線特點(diǎn)。 ［布置作業(yè)］ 教材第4頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”。