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高一物理  WL-18-01-3-1-04

第1.3《电场强度》（第一课时）导学案

编写人：蔡明星     审核人：望文忠    编写时间：2018年5月21日

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【学习目标】

1．知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质，知道电荷间的相互作用是通过电场发生的。

2．理解电场强度的定义、物理意义，知道电场强度的矢量性。（重点、难点）

3．会根据电场强度的定义式、库仑定律推导点电荷电场强度的计算式并能进行有关的计算。

4.知道电场强度的叠加原理，能应用该原理进行简单计算。

【知识链接】

1．比值定义法：用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法，如速度v=     、加速度a=      、角速度ω=     、功率P=      。

2.库仑定律表达式：F=          ，式中叫静电力常量，实验测得=          。公式的使用条件是：（1）                   ；（2）                       。

【学习过程】

知识点一、电场

【问题1】通过前面的学习我们知道，电荷虽然不直接接触，但电荷之间有相互作用的静电力（或库仑力）。请结合右图说明静电力是如何产生的。

（1）电荷A对电荷B的作用力是如何产生的？

（2）电荷B对电荷A的作用力是如何产生的？

【归纳总结1】——电场

1．电场的概念：英国物理学家        提出一种观点，认为电荷的周围存在着由它产生的_______，处在电场中的其他电荷              就是这个电场给予的。

2．对电场概念的理解：

（1）客观存在的物质性。电场和磁场已被证明是一种            ，并且是相互联系的，统称电磁场。场和分子、原子组成的实物一样具有      和      ，因而场与实物是      存在的两种不同形式。

（2）力的基本性质：电场对放入其中的电荷有__    的作用。电荷之间通过       相互作用。

    3.静电场：___   __电荷产生的电场。

知识点二、电场强度

【问题2】在静电场的学习中，我们要清楚两种不同功能的电荷。

试探电荷（或检验电荷）：用来检验电场_______________及其________分布情况的电荷。试探电荷（或检验电荷）的电量和尺寸必须          ，使原来的电场不因试探电荷的出现而有明显的变化。

场源电荷（或源电荷）：___            ____的电荷。

【问题3】（1）如图所示，在电荷+Q的电场中，将试探电荷+q₁分别放在A、B两点。试画出试探电荷在A、B两点所受静电力的示意图，并计算：试探电荷+q₁在A点所受的静电力大小F_A1=        ，+q₁在A点所受静电力与其电荷量的比值F_A1/q₁=          ；试探电荷+q₁在B点所受静电力大小F_B1=        ，+q₁在B点所受静电力与其电荷量的比值F_B1/q₁=          。

（2）如图所示，在电荷+Q的电场中，将试探电荷-q₂分别放在A、B两点。试画出试探电荷-q₂在这两点所受静电力的示意图，并计算：试探电荷-q₂在A点所受静电力的大小F_A2=        ，-q₂在A点所受静电力与其电荷量的比值F_A2/q₂=          ；试探电荷-q₂在B点所受静电力的大小F_B2=        ，-q₂在B点所受静电力与其电荷量的比值F_B2/q₂=          。

（3）结合（1）、（2）进行比较与分析：①在电场中的不同位置的点（如A点与B点，r_A<r_B)，同一试探电荷（如+q₁或-q₂）所受静电力的大小是否相同？（        ）静电力的大小与试探电荷的电荷量的比值F/q是否相同？（         ）②在电场中的某一确定位置（如A或B），不同的试探电荷（如+q₁与-q₂）所受静电力的大小是否相同？（         ）静电力的大小与试探电荷的电荷量的比值F/q是否相同？（         ）③可见，试探电荷在电场中所受的静电力与场源电荷、试探电荷在电场中的位置、试探电荷的电荷量均有关，而比值F/q与            无关决定，只由场源电荷及空间位置决定。

【归纳总结2】——电场强度

1．定义：放入电场中某点的试探电荷所受的__________与它的_________的比值。（比定义值法）

2．定义式：___________，单位_____    __，符号________。

3．矢量性：是     量。物理学中规定，其方向与________在该点所受静电力的方向相同。按此规定，其方向与负电荷在该点所受静电力的方向        。运算法则遵循             定则或        定则。

4．物理意义：表示电场的________________    的物理量。

5．决定因素：电场中某点的电场强度E是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，是唯一的，与是否放入试探电荷、放入试探电荷的电性、电荷量的多少均无关。即电场强度由          决定，与          无关。（填“试探电荷”或“场源电荷”）

知识点三、点电荷的电场

【问题4】（1）如图所示，某场源电荷为点电荷，电荷量为+Q，试探电荷+q与之相距为。求+q所受的静电力F及该点的电场强度E，并画出该点的电场强度矢量的示意图。

（2）如图所示，某场源电荷为点电荷，电荷量为-Q，试探电荷+q与之相距为。求+q所受的静电力F及该点的电场强度E，并画出该点的电场强度矢量的示意图。

【问题5】如右图所示，以点电荷Q为中心作一个球面，半径为，则球面上各点的电场强度大小______。请在图中画出A、B、C、D各点的电场强度矢量示意图。由所作的图可知，当Q为正电荷时，E的方向沿_______     __；当Q为负电荷时，E的方向沿_____                  _。

【问题6】关于电场强度，下列说法正确的是（     ）

A．根据E=F/q，若q减半，则该处的场强变为原来的2倍

B．根据E=kQ/r²中，E与Q成正比，而与r的平方成反比

C．在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的电场强度均相同

D．电场中某点的电场强度方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向

【归纳总结3】——点电荷的电场

1．点电荷电场强度的计算式：正负点电荷Q在距离处产生的电场强度的大小_____________。

2．点电荷电场强度的方向：正点电荷产生的电场，电场强度的方向_____          __；负点电荷产生的电场，电场强度的方向__            ____。

3．电场度强定义式和点电荷电场强度的计算式的比较

知识点四、电场强度的叠加

【问题7】如图所示，在某空间同时存在两个等量正负点电荷或两个等量正点电荷或两个等量负点电荷，其电荷量均为，在两点电荷连线的中垂线上一点P到两点电荷的距离为，请分别作出这两个场源电荷在空间中的电场强度和矢量的示意图，再作出点的实际电场强度的示意图。

【问题8】研究均匀带电球体（或球壳）在球外产生的电场时，可以将其等效为一个怎样的物理模型？按照等效的物理模型，求电荷量为Q的均匀带电球体（或球壳）在球外距离球心为的P点的电场强度。

【归纳总结4】——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_______。 即有几个场源点电荷，就产生几个电场；电场强度是矢量，当某处同时存在几个电场时，该处的合电场强度可以用            来运算。

【当堂检测】

1．关于电场强度的下列说法中，正确的是(　　)

A.电场强度与试探电荷所受电场力成正比

B.试探电荷的电荷量越大,电场强度越大

C.电场强度是电场本身的性质,与试探电荷的电量及其所受电场力大小无关

D.电场强度的方向就是正的试探电荷所受电场力的方向

2．如图是电场中某点的电场强度E与放在该点处的检验电荷q及所受电场力F之间的函数关系图像，其中正确的是(    )

3．氢原子中，电子和质子的平均距离为5.3×10^-11m。质子在离他这个距离的位置产生的电场强度是多大？方向如何？电子受到的静电力是多大？方向如何？

4.如图所示，在真空中有两个点电荷和，它们相距。已知电场中的一点A与两个点电荷的距离相等，。求电场中A点的场强。