电场强度定义、电场力公式t

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1、电场强度定义、电场力公式适用学科高中物理适用年级高二适用区域西南区课时时长（分钟）120知识点电场强度定义、电场力公式学习目标1. 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. 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. 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.学习重点电场强度的概念及其定义式学习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教学过程一、复习预习1、电场： 启发学生从哲学角度认识电场，理解电场的客观存在性

2、，不以人的意识为转移，但能为 人的意识所认识的物质属性.利用课本图14 5说明：电荷A和B是怎样通过电场与其他电 荷发生作用.电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电 荷A的作用，实际上是电荷B的电场对电荷A的作用.（1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质电场发生的，电荷的周围都存在 电场.特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加. 物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性质量和能量.（2）基本性质：主要表现在以下几方面 引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受 到的电场力的大小或方向都可能不一样. 电

3、场能使引入其中的导体产生静电感应现象. 当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量 可见，电场具有力和能的特征提出问题：同一电荷 q 在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么 因素造成的？引出电场强度的概念：因为电场具有方向性以及各点强弱不同，所以靠成同一 电荷 q 在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电场强度来表示电场的强弱 和方向.2、电场强度（E）： 由图1.2-1可知带电金属球周围存在电场。且从小球受力情况可知，电场的强弱与小球 带电和位置有关。引出试探电荷和场源电荷（1）关于试探电荷和场源电荷-（详见 P12）注意：检验电荷是一种理

4、想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无 影响指出：虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱， 但是电场力 F 的大小还和电荷 q 的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表示电场的强 弱.实验表明：在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电 场中的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q 来表示电场的强弱.（2）电场强度 定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场 强度，简称场强.用 E 表示。公式（大小）： E=F/q （适用于所有电场）单位： N/C

5、 意义 P13提出问题：电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？ 方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向 相同.指出：负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反. 带领学生讨论真空中点电荷周围的电场，说明研究方法：将检验电荷放入点电荷周围的 电场中某点，判断其所受的电场力的大小和方向，从而得出该点场强.唯一性和固定性电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q无关，它决 定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关.带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向.在此过程中注意引导学生总结公 式

6、 E=F/q 和 E=kQ/r2 的区别及联系.3、（真空中）点电荷周围的电场、电场强度的叠加（1）点电荷周围的电场 大小： E=kQ/r2 （只适用于点电荷的电场） 方向：如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷：E的方 向就是沿着PQ的连线并指向Q.（参见课本图14 7）说明：公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离.从而 使学生理解：空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与 检验电荷无关.提出问题：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是怎样的呢？带领学生 由检验电荷所受电场力具有的叠加性，分析出电场

7、的叠加原理.（2）电场强度的叠加原理：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.先分析方法（P ）后举例：先在同一直线再不在同一直线。13-14二、知识讲解考点/易错点1在真空中有两个点电荷Q =+3.0X10-8C和Q=3.0X10-8C，它们相距120.1m，求电场中A点的场强.A点与两个点电荷的距离相等，r=0.1m分析：点电荷Q和Q的电场在A点的场强分别为E和E，它们大小相等，方向如图所 示，合场强 E 在 E 和 E 的夹角的平分线上，此平分线跟 Q 和 Q 的连线平行.解：E=Ecos60+Ecos60 =2E cos60 =2kQ cos60 /r2代入

8、数值得 E=2.7X104N/C 可以证明：一个半径为 R 的均匀球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、 电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点和电场强度一样即： E=kQ/r2考点/易错点2下列说法中正确的是：ABC A. 只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B. 电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C. 电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力 的作用考点/易错点3 下列说法中正确的是： ACD A. 场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的 电量B. 场强的定义式

9、E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电 量C. 在库仑定律的表达式F=kqq2/r2中kqq/Q是电荷q?产生的电场在点电荷qi处的场 强大小，此场对q作用的电场力F=q Xkq /r2，同样kq/口是电荷q产生的电场在点电荷q1 1 2 1 1 2 处的场强的大小，此场对a?作用的电场力F=q Xkq/r2D. 无论定义式E=F/q中的q值（不为零）如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值 始终不变三、例题精析例H 1】A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、 电量为q的小球，小球受水平向右的电场力使悬线偏离竖直线e角而静止，小球用绝缘

10、丝线 悬挂于 O 点.试求小球所在处的电场强度.【题干】 金属板的垂直平分线 静止【答案】 E=F/q=mgtane /q【解析】分析小球受力如图，由平衡条件得：F电=mgtane，所以小球所在处的电场强 度E=F/q=mgtane /q，小球带正电荷，因此电场强度方向水平向右.注意带电金属板A不能 当成点电荷，电场强度是矢量，不仅要求出大小，还要求出方向.【例题2】把一个电量q=10-6C的试验电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B 两处图，受到的电场力大小分别是FA= 5X10-3N, FB=3X10-3N.（1）画出试验电荷在 A、 B 两处的受力方向.（2）求出 A、 B 两处的电

11、场强度.（3）如在A、B两处分别放上另一个电量为q=10-5C的电荷，受到的电场力多大?【题干】带正电 点电荷 Q【答案】5X10-2N 3X10-2N【解析】 试验电荷所受到的电场力就是库仑力，由电荷间相互作用规律确定受力方向， 由电场强度定义算出电场强度大小，并根据正试验电荷的受力方向确定场强方向【例题 3 】 在场强为 E 、方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为 m 的带电小球 A 和B电量分别为+2q和一q,两小球间用长为l的绝缘细线连接，并用绝缘细线悬挂在0 点，平衡时，细线对悬点的作用力多大？【题干】 匀强电场 平衡【答案】 2mgqE【解析】 如果把两个小球和中间的细线作为一

12、个整体（系统），那么电荷间相互作用的库仑力Fc、Fc，细线的拉力T2、T2,都是系统的内力，它们互相抵消，作用在系统上 的外力仅为两球重力2mg、悬线拉力T1,电场力FE=qE （图3）,于是由力平衡条件立即可 得 T1 = 2mg+FE=2mg+qE.、课堂运用【基础】1电场中有一点P,下列哪种说法是正确的（）A. 若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半B. 若P点没有试探电荷，则P点场强为零C. P点场强越大，则同一电荷在P点所受静电力越大D. P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向解析：选C.电场中某点的电场强度与试探电荷无关，故A、B错；由于F=qE 知, C对；场 强方向与正

13、试探电荷受力方向相同，故D错.2. 真空中距点电荷（电量为Q）为r的A点处，放一个带电量为q（q?Q）的点电荷，q受到的 电场力大小为F,则A点的场强为（）A. F/QB. F/qC. kqr2 D. kQr2答案：BD【巩固】3.关于电场线的叙述，下列说法正确的是（）A. 电场线是直线的地方一定是匀强电场B. 电场线的方向就是带正电的试探电荷的运动方向C. 点电荷只受电场力作用时，加速度的方向总是与所在处的电场线的切线重合D. 画有电场线的地方有电场，没画电场线的地方就不存在电场答案：C【拔高】4. 一粒子质量为m,带电荷量为+ q,以初速度v与水平方向成45射向空间一匀强电场 区域，恰做直

14、线运动.求这个匀强电场的最小场强的大小并说明方向.解析：粒子进入电场区域后要受重力和电场力作用而做直线运动，知其合力必与v在一直线 上.由图及力的分解知识可知，最小的电场力qE=mgcos45 .所以Emin=mgqcos45 = 2mg2q，方向垂直于v指向斜上方.答案：2mg2q垂直于v指向斜上方课程小结1. 电场强度是表示电场强弱的物理量，因而在引入电场强度的概念时，应该使学生了 解什么是电场的强弱，同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不同的，所受电 场力大的点，电场强.2. 应当使学生理解为什么可以用比值F/q来表示电场强度，知道这个比值与电荷q无 关，是反映电场性质的物理量

15、.用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法，应结合学生前面学过的类似的定义 方法，让学生领会电场强度的定义.3. 应当要求学生确切地理解E=F/q和E=kQ/r2这两个公式的含义，以及它们的区别和 联系.4. 应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂，一般只限于两个电场叠加的情形.通 过这种计算，使学生理解场强的矢量性5. 电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。课后作业基础】1. 在电场中某点引入电量为q的正电荷，这个电荷受到的电场力为F,贝1（）A. 在这点引入电量为 2q 的正电荷时，该点的电场强度将等于 F2qB. 在这点引入电量为 3q 的正电荷时，该点的电荷强度将等于 F3qC. 在这点引入电量为2e的正离子时，则离子所受的电场力大小为2e F / qD. 若将一个电子引入该点，则由于电子带负电，所以该点的电场强度的方向将和在这一点 引入正电荷时相反2. 在真空中0点放一个点电荷Q=+1.0X10-9C，直线MN通过0点，OM的距离r=30cm, M 点放一个点电荷q=1.0X1 0 一io C,如图所示，求：(1) q在M点受到