高中物理第一章电场第三节电场强学案粤教版选修
3107301145
第三节 电场强度
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.知道电场是客观存在的一种特殊物质.2.掌握电场强度的概念、公式及方向的规定.3.知道电场线，熟记几种常见电场的电场线．
科学思维：1.领悟比值定义法定义物理量的特点.2.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，并能进行有关的计算.3.在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和知识的迁移能力．
一、电场
1．电荷的周围存在电场．带电体间的相互作用是通过周围的电场发生的，场是物质存在的形式之一．
2．电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 二、电场的描述
1．试探电荷：放入电场中探测电场是否存在及强弱的电荷，试探电荷的电荷量及线度都应足够小． 2．电场强度：
(1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力与它的电荷量的比值，简称场强，用E表示． (2)公式：E＝. (3)方向：与正电荷在该点所受电场力的方向相同． (4)单位：牛/库，符号为N/C. 3．真空中点电荷的场强：
(1)场强公式：E＝k2，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量．
(2)方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内．
4．匀强电场：电场中各点的场强大小和方向都相同．
FqQr 16
5．电场强度的叠加：
场强是矢量，如果在空间同时存在多个点电荷，某点的场强等于各个点电荷单独在该点产生场强的矢量和．
三、怎样“看见”电场
1．法拉第最早提出用电场线的方法来表示电场．
2．电场线：在电场中画出的一系列的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致．
3．电场线的特点：
(1)电场线的疏密程度反映电场的强弱，电场越强的地方，电场线越密． (2)电场线从正电荷或无限远出发，到负电荷终止或延伸到无限远． (3)匀强电场电场线的特点
①概念：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场． 特点：a.电场方向处处相同，电场线是平行直线． b．场强大小处处相等，电场线间隔距离相等．
②实例：相距很近、带有等量异号电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘除外)，就是匀强电场．
1．判断下列说法的正误．
(1)根据电场强度的定义式E＝可知，E与F成正比，与q成反比．(×)
(2)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，场强反向．(×) (3)由E＝2知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处场强相同．(×)
(4)若空间只有两个点电荷，则该空间某点的场强等于这两个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和．(√)
2．在静电场中的某一点A放一个试探电荷q＝－1×10
－10
FqkQrC，q受到的静电力为1×10N，方
－8
向向左，则A点的场强的大小为________，方向________；如果从A点取走q，A点场强大小为________．
答案 100N/C 向右 100 N/C 解析 由题意知，q＝－1×10
－10
C，F＝1×10N，
－8
由场强的定义知A点的场强的大小为：
－8
F1×10E＝＝－10N/C＝100 N/C， |q|1×10
16
场强方向与负电荷在A点所受静电力方向相反，所以A点的场强方向向右；电场强度是反映电场性质的物理量，与有无试探电荷无关，把这个试探电荷取走，A点的电场强度不变，仍为100N/C.
一、电场强度
(1)电场的基本性质是什么？如何去探究电场的这种性质？
(2)在空间中有一电场，把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F.若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为
nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？
答案 (1)电场对放入其中的电荷有力的作用．可在电场中放一试探电荷，通过分析试探电荷的受力研究电场的性质．
(2)2F，nF.F与q成正比，即F与q的比值为定值．
1．电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关．
2．电场强度是矢量，其方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同，与在该点的负电荷所受静电力的方向相反．
3．公式E＝可变形为F＝qE：正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同，负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反．
例1 (2018·北师大附中高二上期中)电场中有一点P，下列说法正确的是( ) A．若放在P点的试探电荷的电荷量加倍，则P点的场强加倍 B．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零
C．P点的场强越小，则同一电荷在P点受到的电场力越小 D．P点的场强方向就是试探电荷在该点的受力方向 答案 C
解析 若放在P点的电荷的电荷量加倍，则P处电荷受到的电场力会加倍，而此处的电场强度却不变，即使不放电荷，电场强度仍保持不变，故A、B错误；电场力由电场强度与电荷量决定，P点的场强越小，则同一电荷在P点受到的电场力一定越小，故C正确；P点的场强方向为放在该点的正电荷所受电场力方向，故D错误．
例2 如图1所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10 C的点电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10N，方向如图，则：
16
－6
－8
Fq
(1)B处场强多大？方向如何？
(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？ (3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？
－7
图1
答案 (1)200N/C 方向与F1方向相反 (2)8.0×10N 200N/C (3)200N/C
－5
F14.0×10－6
解析 (1)由场强公式可得EB＝＝－8N/C＝200 N/C，因为是负电荷，所以场强方
|q1|2.0×10
向与F1方向相反．
(2)q2在B点所受静电力大小为F2＝q2EB＝4.0×10×200N＝8.0×10N， 此时B处场强大小仍为200N/C.
(3)某点场强大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B点场强大小仍为200N/C. [学科素养] 以上两题通过电场强度定义式及其变式的应用，使学生进一步理解比值定义法，并掌握电场强度的决定因素，较好地体现了“物理观念”的学科素养． 二、点电荷的电场 电场强度的叠加
(1)如图所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q放于P点，已知P点到Q的距离为r，
－7
－5
Q对q的作用力是多大？Q在P点产生的电场的电场强度是多大？方向如何？
(2)如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图所示的位置，P点的电场强度多大？
答案 (1)根据库仑定律有F＝k2，所以Q在P点产生的电场的电场强度为E＝＝k2，方向沿QP的连线由Q指向P.
(2)如图所示，P点的电场强度为Q、Q′单独在P点产生的电场强度的矢量和．
QqrFqQrE＝E12＋E22＝
2kQr2
. 16
1．点电荷场强公式：E＝k2. 2．E＝与E＝k2的比较：
公式 比较内容 本质区别 适用范围 QrFqQrFE＝ q定义式 一切电场 QE＝k2 r决定式 真空中点电荷的电场 Q与q的意义 关系理解 q为检验电荷的电荷量 E的大小与F、q的大小无关 Q为场源电荷的电荷量 E的大小与Q成正比 3.电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算． 例3 如图2所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，求： (1)两点电荷连线的中点O的场强大小和方向．
(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强大小和方向．
图2
8kQ答案 (1)2，方向由A→B
r(2)2，方向平行于AB指向B
解析 (1)如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，均由A→B.A、B两点电荷分别在O点产生的电场强度大小
kQr
EA＝EB＝??2
kQ4kQ＝. r2r2
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高中物理第一章电场第三节电场强学案粤教版选修3107301145
