第一篇：高中物理-電場強(qiáng)度、電場線、等勢面、電勢的關(guān)系

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【本講教育信息】

一.教學(xué)內(nèi)容：

電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系及示波器問題的綜合

二.學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、掌握電場中電勢差跟電場強(qiáng)度的關(guān)系的理論推導(dǎo)及等勢面類典型問題的分析方法。

2、掌握示波器的原理及相關(guān)習(xí)題的的解題思路。

3、掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的問題的分析方法。

考點(diǎn)地位：本考點(diǎn)是本章內(nèi)容的難點(diǎn)，是高考考查的熱點(diǎn)，對于電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系及等勢面的考查，通常以選擇題目的形式出現(xiàn)，對于帶電粒子在場中的加速和偏轉(zhuǎn)，出題的形式則更靈活，突出了本部分內(nèi)容與力的觀點(diǎn)及能量觀點(diǎn)的綜合，對于示波器原理的考查在歷年的高考題目中，有時(shí)以大型綜合題目的形式出現(xiàn)，如2005年的全國Ⅰ卷，同時(shí)也可以通過實(shí)驗(yàn)題的形式出現(xiàn)，如2007年高考的實(shí)驗(yàn)題目第11題。

三.重難點(diǎn)解析：

（一）勻強(qiáng)電場中電勢差跟電場強(qiáng)度的關(guān)系：

（1）大小關(guān)系。推導(dǎo)過程如下：

高二同步輔導(dǎo)往期導(dǎo)航

如圖所示的勻強(qiáng)電場中，把一點(diǎn)電荷q從A移到B，則電場力做功為：且與路徑無關(guān)。另外，由于是勻強(qiáng)電場，所以移動(dòng)電荷時(shí)，電場力為恒力，可仍用求功公式直接求解，假設(shè)電荷所走路徑是由A沿直線到達(dá)B，則做功，這就是電場強(qiáng)度與電勢差之間的關(guān)系。，兩式相比較，說明：

①在勻強(qiáng)電場中，任意兩點(diǎn)間的電勢之差，等于電場強(qiáng)度跟這兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向上的距離的乘積。即d必須是沿場強(qiáng)方向的距離，如果電場中兩點(diǎn)不沿場強(qiáng)方向，d的取值應(yīng)為在場強(qiáng)方向的投影，即為電場中該兩點(diǎn)所在的等勢面的垂直距離。

②公式表明，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度，在數(shù)值上等于沿電場強(qiáng)度方向上單位距離的電勢的降落，正是依據(jù)這個(gè)關(guān)系，規(guī)定電場強(qiáng)度的單位：。

③公式只適用于勻強(qiáng)電場，但在非勻強(qiáng)電場問題中，我們也可以用此式來比較電勢差的大小。例如圖所示是一非勻強(qiáng)電場，某一電場線上A、B、C三點(diǎn)小。我們可以設(shè)想，AB段的場強(qiáng)要比BC段的場強(qiáng)大，因而，比較，的大。這里的E1、E2分別指AB段、BC段場強(qiáng)的平均值。由此我們可以得出一個(gè)重要結(jié)論：在同一幅等勢面圖中，等勢面越密的地方場強(qiáng)越大。事實(shí)上，在同一幅等勢面圖中，我們往往把每兩個(gè)相鄰等勢面間的電勢差取一個(gè)定值，如果等勢面越密，即相鄰等勢面的間距越小，那么場強(qiáng)就越大。

④場強(qiáng)與電勢無直接關(guān)系。

因?yàn)槟滁c(diǎn)電勢的值是相對選取的零電勢點(diǎn)而言的，選取的零電勢點(diǎn)不同，電勢的值也不同，而場強(qiáng)不變。零電勢可以人為選取，而場強(qiáng)是否為零則由電場本身決定。初學(xué)容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤是把電勢高低與電場強(qiáng)度大小聯(lián)系起來，誤認(rèn)為電場中某點(diǎn)電勢高，場強(qiáng)就大；某點(diǎn)電勢低，場強(qiáng)就小。

（2）方向關(guān)系：

①場強(qiáng)的方向就是電勢降低最快的方向。

只有沿場強(qiáng)方向，在單位長度上的電勢差最大，也就是說電勢降低最快的方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的方向。但是，電勢降落的方向不一定是電場強(qiáng)度的方向。

②電場線與等勢面垂直。

（二）幾種常見的等勢面及等勢面的特點(diǎn)：

（1）點(diǎn)電荷電場中的等勢面：以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面如圖1所示。

圖1（2）等量異種點(diǎn)電荷電場中的等勢面：是兩簇對稱曲面，如圖2所示。

圖2（3）等量同種點(diǎn)電荷電場中的等勢面：是兩簇對稱曲面，如圖3所示。

圖3（4）勻強(qiáng)電場中的等勢面是垂直于電場線的一簇平面，如圖4所示。

圖4

（5）形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近的電場線及等勢面，如圖5所示。

圖5 等勢面的特點(diǎn)：

（1）等勢面一定與電場線垂直，即跟場強(qiáng)的方向垂直。

假若電場線與等勢面不垂直，則場強(qiáng)E在等勢面上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)分量，在同一等勢面上的兩點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生電勢差，出現(xiàn)了一個(gè)矛盾的結(jié)論，故等勢面一定與電場線垂直。

（2）電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，兩個(gè)不同的等勢面永遠(yuǎn)不會(huì)相交。

（3）兩個(gè)等勢面間的電勢差是相等的，但在非勻強(qiáng)電場中，兩個(gè)等勢面間的距離并不恒定，場強(qiáng)大的地方，兩個(gè)等勢面間的距離小，場強(qiáng)小的地方，兩個(gè)等勢面間的距離大，如圖5所示。

（4）在同一等勢面上移動(dòng)電荷時(shí)，電場力不做功。

說明：

因?yàn)殡妶鰪?qiáng)度E與等勢面垂直，則電荷在同一等勢面上移動(dòng)時(shí)，電場力總與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故在同一等勢面上移動(dòng)電荷時(shí)，電場力不做功。

注意：

若一電荷由等勢面A先移到等勢面B，再由等勢面B移回等勢面A，整個(gè)過程電場力做功為零，但分段來看，電場力可能先做正功，后做負(fù)功，也可能先做負(fù)功，后做正功，例如，在如圖所示中帶正電的物體由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，電場力先做負(fù)功，后做正功，但總功為零。

（5）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，表面是一個(gè)等勢面。

（三）等勢面與電場線的關(guān)系：

電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面是等勢面。

在同一等勢面上任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場力不做功。電場線總是與等勢面垂直（如果電場線與等勢面不垂直，電場在等勢面上就有分量，在等勢面上移動(dòng)電荷，電場力就會(huì)做功）。在同一電場中，等勢面的疏密也反映了電場的強(qiáng)弱，等勢面密處，電場線也密，電場也強(qiáng)，反之則弱。知道等勢面，可以畫出電場線。但等勢面與電場線的區(qū)別是很明顯的，電場線反映了電場的分布情況，是一簇帶箭頭的不閉合的有向曲線，而等勢面是一系列的電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面，可以是封閉的，也可以是不封閉的。電荷沿電場線移動(dòng)，電場力必定做功，而電荷沿等勢面移動(dòng)，電場力必定不做功。

（四）帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)及示波器模型：

1.帶電粒子的加速

（1）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場受到的電場力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做勻加（減）速直線運(yùn)動(dòng)。

（2）用功能觀點(diǎn)分析：粒子動(dòng)能變化量等于電場力做的功。

若粒子的初速度為零，則： 即

若粒子的初速度不為零，則：

故

（3）能用來處理問題的物理規(guī)律主要有：

牛頓定律結(jié)合直線運(yùn)動(dòng)公式；動(dòng)能定理；動(dòng)量守恒定律；包括電勢能在內(nèi)的能量守恒定律。

（4）對于微觀粒子（如：電子、質(zhì)子、α粒子等）因其重力與電場力相比小得多，通?？珊雎灾亓ψ饔?，但對帶電微粒（如：小球、油滴、塵埃等）必須要考慮重力作用。

2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)

（1）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場時(shí)，受到恒定的與初速度方向成90°角的電場力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。

（2）偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法：類似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解知識(shí)分析處理。

沿初速度方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)。即運(yùn)動(dòng)時(shí)間

沿電場方向?yàn)槌跛贋榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)

故離開電場時(shí)的偏移量

離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角

（3）帶電粒子的重力是否可忽略；

①基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或明確暗示以外一般都可忽略不計(jì)。

②帶電顆粒：如塵埃、液滴、小球等，除有說明或明確暗示以外一般都不能忽略。

3.示波器

對示波管的分析有以下三種情形

（1）偏轉(zhuǎn)電極不加電壓：從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)動(dòng)，射到熒光屏中心點(diǎn)形成一個(gè)亮斑。

（2）僅在XX’（或YY’）加電壓：若所加電壓穩(wěn)定，則電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到XX’（或YY’）所在直線上某一點(diǎn)，形成一個(gè)亮斑（不在中心），如圖所示。

在如圖所示中，設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，電子電量為e，質(zhì)量為m，由W=△Ek，得： ①

② 在電場中側(cè)移 其中d為兩板的間距

水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)間 ③

又 ④

由①②③④式得熒光屏上的側(cè)移

（3）若所加電壓按正弦函數(shù)規(guī)律變化，如或，偏移也將按正弦規(guī)律變化，如，即這亮斑在水平方向或豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)。

【典型例題】

問題

1、等勢面問題歸納：

例題：

例1.如圖所示，實(shí)線為電場線，虛線為等勢面，相鄰兩等勢面間的電勢差相等。一個(gè)正電荷在等勢面L3處的動(dòng)能為20J，運(yùn)動(dòng)到等勢面L1處時(shí)動(dòng)能為零；現(xiàn)取L2為零電勢參考平面，則當(dāng)此電荷的電勢能為4J時(shí)，它的動(dòng)能為（不計(jì)重力及空氣阻力）（）

A.16J B.10J C.6J D.4J

解析：正電荷在電場中只受電場力的作用，在L3時(shí)，動(dòng)能為20J，運(yùn)動(dòng)到L2等勢面時(shí)其動(dòng)能一定是10J。此時(shí)電勢能為零，則此正電荷動(dòng)能和電勢能總和為10J。

當(dāng)它的電勢能為4J時(shí)，動(dòng)能一定為6J。

答案：C

變式

1、例2.如圖所示，在點(diǎn)O置一個(gè)正點(diǎn)電荷，在過點(diǎn)O的豎直平面內(nèi)的點(diǎn)A處自由釋放一個(gè)帶正電的小球，小球的質(zhì)量為m，帶電量為q。小球落下的軌跡如圖中的實(shí)線所示，它與以點(diǎn)O為圓心、R為半徑的圓（圖中虛線所示）相交于B、C兩點(diǎn)，點(diǎn)O、C在同一水平線上，∠BOC=30°，點(diǎn)A距OC的高度為h，若小球通過B點(diǎn)的速度為v，則（）

A.小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度為 B.小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度為

C.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中電場力所做的功為D.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中電場力所做的功為 答案：B、C

（2007·江蘇部分中學(xué)高三統(tǒng)考）

變式

2、（2004春季全國理綜）

例3.如圖所示，O是一固定的點(diǎn)電荷，另一點(diǎn)電荷P從很遠(yuǎn)處以初速度v0射入點(diǎn)電荷O的電場，在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線MN。a、b、c是以O(shè)為中心，Ra、Rb、Rc為半徑畫出的三個(gè)圓，Rc－Rb= Rb－Ra。1、2、3、4為軌跡MN與三個(gè)圓的一些交點(diǎn)。以|W12|表示點(diǎn)電荷P由1到2的過程中電場力的功的大小，|W34|表示由3到4的過程中電場力做的功的大小則

A.|W12|=2|W34| B.|W12|>2|W34| C.P、O兩電荷可能同號，也可能異號

D.P的初速度方向的延長線與O之間的距離可能為零

答案：B

問題

2、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速與偏轉(zhuǎn)模型：

例4.一束電子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如圖所示，若兩板間距d=1.0cm，板長l=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？

解析：在加速電壓一定時(shí)，偏轉(zhuǎn)電壓U’越大，電子在極板間的偏距就越大。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出，此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓，即為題目要求的最大電壓。

加速過程，由動(dòng)能定理得 ①

進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動(dòng)l=v0t ②

在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度

③ 偏距 ④

⑤

能飛出的條件為 解①~⑤式得

變式思考：

例5.如圖所示，在長為2L、寬為L的區(qū)域內(nèi)正好一半空間有場強(qiáng)為E、方向平行于短邊的勻強(qiáng)電場，有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以平行于長邊的速度v0從區(qū)域的左上角A點(diǎn)射入該區(qū)域，不計(jì)電子所受的重力，要使這個(gè)電子能從區(qū)域的右下角B點(diǎn)射出，求：

（1）無電場區(qū)域位于區(qū)域左側(cè)一半內(nèi)時(shí)，如圖甲所示，電子的初速度應(yīng)滿足什么條件；

（2）無電場區(qū)域的左邊界離區(qū)域左邊的距離為x時(shí)，如圖乙所示，電子的初速度又應(yīng)滿足什么條件。

解析：（1）依題意有：

所以

（2）電子在兩個(gè)電場中的偏距與（1）的情況相同

即：

電子飛過x區(qū)所用的時(shí)間

在無電場區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，偏距為y2，則

所以 則

問題

3、示波器模型問題及解法：

例6.（2005·全國卷）如圖所示中B為電源，電動(dòng)勢，內(nèi)阻不計(jì)，固定電阻，R2為光敏電阻，C為平行板電容器，虛線到兩極板距離相等，極板長，兩極板的間距，S為屏，與極板垂直，到極板的距離。P為一圓盤，由形狀相同、透光率不同的三個(gè)扇形a、b、c構(gòu)成，它可繞AA’軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)細(xì)光束通過扇形a、b、c照射光敏電阻R2時(shí)，R2的阻值分別為1000、2000、4500

。有一細(xì)電子束沿圖中虛線以速度v0=8.0×106m/s連續(xù)不斷地射入C。已知電子質(zhì)量C，電子質(zhì)量。忽略細(xì)光束的寬度、電容器的充電放電時(shí)間及電子所受的重力。假設(shè)照在R2上的光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)，R2阻值立即有相應(yīng)的改變。

設(shè)圓盤不轉(zhuǎn)動(dòng)，細(xì)光束通過b照射到R2上，求電子到達(dá)屏S上時(shí)，它離O點(diǎn)的距離y。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

解析：設(shè)電容器C兩板間的電壓為U，電場強(qiáng)度大小為E，電子在極板間穿行時(shí)y方向上的加速度大小為a，穿過C的時(shí)間為t1，穿出時(shí)電子偏轉(zhuǎn)的距離為y1。

由此可見，電子可通過C。

設(shè)電子從C穿出時(shí)，沿y方向的速度為v，穿出后到達(dá)屏S所經(jīng)歷的時(shí)間為t2，在此時(shí)間內(nèi)電子在y方向移動(dòng)的距離為y2

由以上有關(guān)各式得 代入數(shù)據(jù)得 由題意

變式思考1：（2003年江蘇卷第11題）

例7.如圖所示中為示波器面板，屏上顯示的是一亮度很低、線條較粗且模糊不清的波形。

（1）若要增大顯示波形的亮度，應(yīng)調(diào)節(jié)____________旋鈕。

（2）若要屏上波形線條變細(xì)且邊緣清晰，應(yīng)調(diào)節(jié)____________旋鈕。

（3）若要將波形曲線調(diào)至屏中央，應(yīng)調(diào)節(jié)____________與____________旋鈕。

答案：（1）輝度（或?qū)憺椋?/p>

（2）聚焦（或?qū)憺椤穑┐怪蔽灰疲ɑ驅(qū)憺椤┧轿灰疲ɑ驅(qū)憺椤?/p>

變式思考

2、（2007年全國卷）

例8.（1）用示波器觀察頻率為900Hz的正弦電壓信號。把該信號接入示波器Y輸入。

①當(dāng)屏幕上出現(xiàn)如圖1所示的波形時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)______________鈕。如果正弦波的正負(fù)半周均超出了屏幕的范圍，應(yīng)調(diào)節(jié)__________鈕或__________鈕，或這兩個(gè)鈕配合使用，以使正弦波的整個(gè)波形出現(xiàn)在屏幕內(nèi)。

②如需要屏幕上正好出現(xiàn)一個(gè)完整的正弦波形，應(yīng)將__________鈕置于_________位置，然后調(diào)節(jié)_______________鈕。

小結(jié)本節(jié)內(nèi)容：

答案：豎直位移或↑↓ 衰減或衰減調(diào)節(jié) Y增益 掃描范圍 1k擋位 掃描微調(diào)

【模擬試題】

1.關(guān)于靜電場的電場線和等勢面，以下說法正確的是（）

A.處于靜電平衡的導(dǎo)體，內(nèi)部沒有電場線，它的電勢也一定為零

B.導(dǎo)體周圍的電場線一定與導(dǎo)體表面垂直

C.在同一條電場線上的兩點(diǎn)，電勢必定不等

D.在同一條電場線上的兩點(diǎn)，所在位置的場強(qiáng)必定不相等

2.對公式U=Ed的理解，下列說法正確的是（）A.在相同的距離上的兩點(diǎn)，電勢差大的其場強(qiáng)也必定大

B.此公式適用于所有的電場中的問題

C.公式中的d是通過兩點(diǎn)的等勢面間的垂直距離

D.勻強(qiáng)電場中，沿著電場線的方向，任何相等距離上的電勢降落必定相等

3.如圖所示，a、b、c是勻強(qiáng)電場中的三個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)電勢三點(diǎn)在同一平面上，下列各圖中電場強(qiáng)度的方向表示正確的是（），a、b、c

4.如圖所示，在點(diǎn)電荷Q形成的電場中，已知a、b兩點(diǎn)在同一等勢面上，甲、乙兩個(gè)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡分別為acb和adb，兩個(gè)粒子經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)具有相同的動(dòng)能，由此可判斷（）

A.甲粒子經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)與乙粒子經(jīng)過d點(diǎn)時(shí)具有相同的動(dòng)能

B.甲、乙兩粒子帶異種電荷

C.若取無窮遠(yuǎn)處為零電勢，則甲粒子經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)的電勢能小于乙粒子經(jīng)過d點(diǎn)時(shí)的電勢能

D.兩粒子經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)具有相同的動(dòng)能

5.如圖所示，兩塊相對的平行金屬板M、N與電池相連，N板接地，在距兩板等遠(yuǎn)的一點(diǎn)P固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，如果將M板向上平移一小段距離，則（）

A.點(diǎn)電荷所受的電場力減小

B.點(diǎn)電荷所受的電場力增大

C.點(diǎn)電荷的電勢能減小

D.點(diǎn)電荷的電勢能保持不變

6.如圖所示，勻強(qiáng)電場中有一組等勢面，若A、B、C、D相鄰兩點(diǎn)間的距離是2cm，則該電場的場強(qiáng)是__________________V/m，到A點(diǎn)距離為1.5cm的P點(diǎn)電勢為______________V。

7.如圖所示，在范圍很大的水平向右的勻強(qiáng)電場中，一個(gè)電荷量為-q的油滴，從A點(diǎn)以速度v豎直向上射入電場。已知油滴質(zhì)量為m，重力加速度為g，當(dāng)油滴到達(dá)運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)時(shí)，測得它的速度大小恰為。問：

（1）電場強(qiáng)度E為多大？

（2）A點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢差為多少？

【試題答案】

1.BC 2.CD 3.D 4.BCD 提示：從軌跡看甲粒子受引力、乙粒子受斥力，故兩粒子帶異種電荷。a→d乙粒子克服電場力做功，動(dòng)能減少，a→c電場力對甲粒子做正功，動(dòng)能增加，所以甲在c點(diǎn)動(dòng)能大于乙在d點(diǎn)的動(dòng)能，a→d乙粒子克服電場力做功，電勢能增加，a→c電場力對甲粒子做功，電勢能減少，故乙在d點(diǎn)的電勢能大于甲在c點(diǎn)的電勢能。

5.AC 提示：兩板電勢差不變，距離變大，則場強(qiáng)距離不變，則電勢差 6.減小，減小，電荷所受電場力也減??；P與N板間減小，故電荷的電勢能減小。提示：

7.解析：（1）油滴在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中，受到豎直方向重力的作用和水平方向的電場力的作用。

在豎直方向上油滴做勻減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)上升到最高點(diǎn)B，高度為

在水平方向上，油滴做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)，可求得：

（2）在油滴運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中，油滴的水平位移為所以A、B兩點(diǎn)間的電勢差為

A點(diǎn)電勢低于最高點(diǎn)B。

第二篇：電場·電場強(qiáng)度及電場線·學(xué)案

電場

電場強(qiáng)度及電場線

【考點(diǎn)聚焦】

電場 電場強(qiáng)度 電場線 點(diǎn)電荷的電場 勻強(qiáng)電場

電場強(qiáng)度的疊加

【知識(shí)掃描】

1．電場

（1）帶電體周圍存在一種物質(zhì)，這種物質(zhì)是_______，電荷間的相互作用就是通過______發(fā)生的；它是一種看不見的___________的物質(zhì)。它具有________和能的特性。

（2）電場最基本的性質(zhì)是_________________________________________．

2．電場強(qiáng)度

（1）引入電場強(qiáng)度的目的是描述電場的強(qiáng)弱，它所描述的是放入電場中的電荷所受_____的性質(zhì)；放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的____與_________的比值,叫電場強(qiáng)度，用_______表示,其定義式為__________________.（2）電場強(qiáng)度的單位為__________，它是導(dǎo)出單位，符號為____________.（3）電場強(qiáng)度是矢量，方向與___________________________________.（4）電場強(qiáng)度與試探電荷所受電場力_____關(guān)，與試探電荷所帶電荷量_____關(guān).電場強(qiáng)度是由______________________決定的，即由___________________________________決定的.【好題精析】

例1如圖9－2－1所示，表示一個(gè)電場中a、b、c、d

四點(diǎn)分別引入試探電荷，測得試探電荷所受的電場力跟電荷量

間的函數(shù)關(guān)系圖象，那么下面說法中正確的是

（）

A．該電場是勻強(qiáng)電場

B．a(chǎn)、b、c、d四點(diǎn)場強(qiáng)大小關(guān)系是：Ed＞Ea＞Eb＞Ec

C．這四點(diǎn)場強(qiáng)大小關(guān)系是：Ea＞Eb＞Ec＞Ed，場源是正

圖9－2－1 電荷，位于A點(diǎn)

D．無法判斷a、b、c、d四點(diǎn)場強(qiáng)大小關(guān)系 例2．如圖9－2－2所示，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=－3.0×10-8C，它們相距0.1m，求電場中A點(diǎn)場強(qiáng)。A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等，r=0.1m。

圖9－2－2

例3．如圖9－2－4所示，一電子沿等量異種電荷的中垂線由 A→O→B勻速運(yùn)動(dòng)，電子重力不計(jì)，則電子除受電場力外，所受的另一個(gè)力的大小和方向變化情況是（）

A．先變大后變小，方向水平向左

B．先變大后變小，方向水平向右

C．先變小后變大，方向水平向左

D．先變小后變大，方向水平向右

圖9－2－4 例4．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)生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(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

B．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向

C．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大

D．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢能何處較大

圖9－2－6

例5．如圖9－2－7所示，上、下兩帶電小球的質(zhì)量均為，所帶電荷量分別q為和－q，兩球間用絕緣細(xì)線連接，上球又用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上，在兩球所在空間有方向向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，平衡時(shí)細(xì)線都被拉緊。

（1）．平衡時(shí)的可能位置是圖中的哪一個(gè)？

（）

圖9．2－7（2）兩根絕緣線張力大小為

（）A．T1=2mg , T2=(mg)2?(Eq)

2B．T1＞2mg , T2＞(mg)2?(Eq)2 C．T1＜2mg , T2＜(mg)2?(Eq)2

D．T1=2mg ，T2＜(mg)2?(Eq)2

【變式遷移】

1．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)生的場強(qiáng)大小

為__________,方向?yàn)開______________。

圖9－2－8

2．圖9－2－9所示，AB是電場中的一條電場線，在P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)重力不計(jì)的正電荷，則電荷的運(yùn)動(dòng)情況是

（）

A．

電荷一定向B點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)

B．

電荷一定向B點(diǎn)做勻加速運(yùn)動(dòng)

C ．電荷一定向B點(diǎn)做勻速運(yùn)動(dòng)

圖9－2－9 D．

電荷一定向B點(diǎn)做變加速運(yùn)動(dòng)

【能力突破】

圖9．2－10（b）則是放在電場線上a、b處的試探電荷的電量

與所受電場力數(shù)量間的函數(shù)關(guān)系，由此可以判定（）

A．場源是正電荷，位于A點(diǎn)

B．場源是負(fù)電荷，位于B點(diǎn) C．場源是正電荷，位于B點(diǎn)

D．場源是負(fù)電荷，位于A點(diǎn)

圖9－2－10 2．法拉第首先提出用電場線形象生動(dòng)地描繪電場，圖9．2－11為點(diǎn)電荷a、b所形成電場的電場線分布圖以下說法為中正確的是

（）

A． a、b為異種電荷，a帶電荷量大于b帶電量 B． a、b為異種電荷，a帶電荷量小于b帶電量 C． a、b為同種電荷，a帶電荷量大于b帶電量

D． a、b為同種電荷，a帶電荷量小于b帶電量

圖9－2－11 3．一個(gè)單擺的擺球質(zhì)量為m，擺球帶有電量為q的負(fù)電荷，在沒有電場時(shí)，單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)，周期為T；若在擺動(dòng)過程中，突然在單擺所在的區(qū)域加一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)電場，則單擺的振動(dòng)周期

（）A．變大

B．變小

C．不變

D．無法確定 4．如圖9－2－12所示，一帶點(diǎn)粒子從A運(yùn)動(dòng)到B，徑跡如虛 線所示，由此可見（）

A．粒子帶負(fù)電

B．粒子的加速度不斷減小 C．粒子在A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能

D．B的場強(qiáng)比A的場強(qiáng)大

圖9－2－1

25．如圖9－2－13所示，輕繩系一帶正電、重G的小球

懸掛在豎直向上的勻強(qiáng)電場中，使小球以懸點(diǎn)O為圓心在豎

直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，則

（）

A．小球可能作勻速圓周運(yùn)動(dòng) B．小球只能作變速圓周運(yùn)動(dòng)

C．在小球經(jīng)最高點(diǎn)B時(shí)，繩子拉力一定最小 1． 圖9－2－10（a）中AB是一個(gè)點(diǎn)電荷電場中的電場線，D．小球經(jīng)最低點(diǎn)A時(shí) 繩子拉力可能最小

圖9－2－13 6．在同一直線上依次有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，其所受電場力為2．0×10-6N。將該試探電荷移去后，B點(diǎn)的場強(qiáng)為___________，C點(diǎn)的場強(qiáng)為______________。如果要使B點(diǎn)的場強(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.7．在光滑水平面上的O點(diǎn)系一長為l的絕緣細(xì)線，線的另一端系一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球，如圖9－2－14所

示。當(dāng)沿細(xì)線方向加上場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場后，小球處于平

衡狀態(tài)?，F(xiàn)給小球一垂直于細(xì)線的初速度v0，使小球在水平

面上開始運(yùn)動(dòng)。若v0很小，則小球第一次回到平衡位置所需

圖9－2－1

4時(shí)間為。

8．質(zhì)量為m、電量為q的質(zhì)點(diǎn)在靜電力作用下以恒定的速率v沿圓弧從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其速度方向改變的角度為θ弧度，AB弧長為s，則AB弧中點(diǎn)的場強(qiáng)大小E=________________。

9．沿水平方向的場強(qiáng)為E=8．66×103v/m的足夠大的勻強(qiáng)電場中，用絕緣細(xì)線系一個(gè)質(zhì)量m=6.0g的帶電小球，線的另一端固定于O點(diǎn)，平衡時(shí)懸線與豎直方向成α角，α=30°，如圖9－2－15所示，求（1）小球所帶的電量；

（2）剪斷細(xì)線小球怎樣運(yùn)動(dòng)，加速度多大？（g取10m/s2）

圖9－2－15

10．如圖9－2－16所示，光滑絕緣軌道上有兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球A、B，分別帶有+4Q、－Q的電量。在水平向右的、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，一起向右作勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中兩球相對位置不變，求它們之間的距離。

圖9－2－16

參考答案 【好題精析】

例1〖解析〗從坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系可確定，a、b、c、d都是過原點(diǎn)的傾斜直線，由場強(qiáng)的定義式可知，其斜率各點(diǎn)的場強(qiáng)大小，斜率不同，說明該電場一定不是勻強(qiáng)電場。選項(xiàng)B正確?！键c(diǎn)評〗注意a、b兩點(diǎn)表示正電荷受力方向?yàn)檎?，c、d兩點(diǎn)表示試探電荷為負(fù)電荷，所受的電場力為負(fù)。

例2．〖解析〗真空中點(diǎn)電荷Q1和Q2的電場在A點(diǎn)的場強(qiáng)分別 為E1和E2，它們大小相等，方向如圖9－2－3所示。場強(qiáng)E1，場強(qiáng) E2向上平移后與合矢量E構(gòu)成一正三角形，故E與Q1Q2平行，E=E1=E2=kQ/r2=9.0×109×3.0×10-8/(－0.1)2N/C=2.7×104N/C

圖9－2－3

〖點(diǎn)評〗用E=kQ/r2求解E時(shí)，電荷量取絕對值，方向根據(jù)電場電荷的電性決定。

例3．〖解析〗等量異種電荷電場線分布如圖9．2－5所示，由圖中電場線的分布可以看出，從A到O，電場線由疏到密，從O到B電場線由密到疏，所以從A→O→B，電場強(qiáng)度應(yīng)由小變大，再由大變小，而電場強(qiáng)度方向沿電場線切線方 向，為水平向右, 如圖9．2－5示，由于電子處于平衡狀態(tài)，所 受合外力必為零，故另一個(gè)力應(yīng)與電子所受的電場力大小相等方 向相反，電子受的電場力與場強(qiáng)方向相反，即水平向左，電子從

A→O→B過程中，電場力由小變大，再由大變小，故另一個(gè)力方向

圖9．2－應(yīng)水平向右，其大小應(yīng)先變大后變小。所以選項(xiàng)B是正確的。

例4．〖解析〗從電場線分布情況可設(shè)想電場是由軌跡左側(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，電場力做負(fù)功、粒子動(dòng)能減少，電荷電勢能增加，綜上所述：BCD正確。

例5．〖解析〗對第（1）問，先把兩小球看作一個(gè)整體。這整體受到的外力為：豎直向下的重力2mg；水平向左的電場力qE（+q受力）；水平向右的電場力qE（－q受力）；由平衡條件∑Fx=0和∑Fy=0可推知上段繩子的拉力一定與重力2mg等大反向，即上段繩豎直。

隔離分析下球的受力，向下的重力mg；水平向右的電場力qE；繩子的拉力T2；上球?qū)ο虑虻奈引。要使∑Fx=0，繩必須傾斜，故選A。

對第（2）問，對整體用∑Fy=0得：T1=2mg；對下球用平衡條件推論得： T2+F引=(mg)2?(Eq)2,則T2＜(mg)2?(Eq)2，答案選D?！咀兪竭w移】1．kQ?S 沿△S與O的連線指向△S

2．AD 2?R3【能力突破】1．AD

2．B

3．B

4．ACD

5．AD

6．100N/q，6.25N/q，9, 正

8kQmv2?ml7．?

8．9．4.0×10-6c，勻加速直線運(yùn)動(dòng)，11.5m/s2

10．qs5EqE

第三篇：高二物理教案電場-電勢、電勢差和等勢面

電勢 電勢差 等勢面

一、教學(xué)目標(biāo)

1．在物理知識(shí)方面要求：（1）了解什么是電勢。

（2）掌握電勢差、等勢面的概念，在頭腦中建立不同場等勢面圖景。2．滲透物理學(xué)方法的教育，運(yùn)用理想化方法抽象出等勢面的空間模型。

二、難點(diǎn)、重點(diǎn)分析

1．難點(diǎn)是使學(xué)生掌握電勢的概念，這一概念雖要求不高，卻不好理解。2．重點(diǎn)是掌握電勢差、等勢面。

三、主要教學(xué)過程

（一）引入新課

前面我們曾經(jīng)學(xué)習(xí)過用來描述電場力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)物理量——場強(qiáng)（E）。下面一起來回憶一下有關(guān)內(nèi)容：（1）電場的基本性質(zhì)；（2）場強(qiáng)是怎么定義的，方向如何？電場除了具有力的性質(zhì)外，還具有能的性質(zhì)，用什么物理量來描述這一性質(zhì)——電勢（U）。

（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì) 1．電勢U

放在電場中的電荷具有電勢能，電勢能與重力勢能相似具有相對性。一般來說如果將一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在點(diǎn)電荷電場中，在無窮遠(yuǎn)處檢驗(yàn)電荷具有的電勢能為零。電場為做正功電勢能減少，克服電場力做功，電勢能增加。

如圖1所示，將一電量為q的正檢驗(yàn)電荷放在正點(diǎn)電荷的電場中，B點(diǎn)為無窮遠(yuǎn)處。此時(shí)q具有的電勢能為零，將q由B點(diǎn)移至A點(diǎn)，需克服電場力做功，電勢能增加，如果克服電場力做功為W，B點(diǎn)電勢能為零，所以A點(diǎn)電勢能為ε(W=ε)，電勢能與電量比為ε／q。換用2q的檢驗(yàn)電荷，同理可知需克服電場力做功2W，在A點(diǎn)具有電勢能為2ε(2W=2ε)，電勢能與電量比為2ε／2q=ε／q，換用 nq檢驗(yàn)電荷，從 B點(diǎn)到A點(diǎn)需克服電場力做功nε，在 A點(diǎn)具有的電勢能為nε，電勢能與電量的比值為nε／nq=ε／q。由此可見對于電場中的某一點(diǎn)來說，不同檢驗(yàn)電荷具有的電勢能不同但電勢能與電量的比值相同，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。如果將負(fù)檢驗(yàn)電荷q從B點(diǎn)移至A點(diǎn)，電場力做正功，電勢能減少，B點(diǎn)電勢能為零，所以A點(diǎn)電勢能為－ε，但電勢能與電量之比為ε/q，換用-2q，-3q，-nq，結(jié)果一樣。由此可以看出對于確定的電場來說，在電場中的同一點(diǎn)，不同的檢驗(yàn)電荷可以具有不同的電勢能，但電勢能與電量的比值與檢驗(yàn)電荷無關(guān)，由場唯一決定，我們就把這一比值稱為場中這一點(diǎn)的電勢。如果用U表示電勢，用ε表示電荷q的電勢能，那么U=ε／q（ε、q、U均可正可負(fù)，計(jì)算時(shí)帶符號運(yùn)算）。此式只是電勢的定義式，而不是決定式場中某點(diǎn)電勢由場唯一決定。場定了，場中某點(diǎn)電勢就唯一確定了，與放不放檢驗(yàn)電荷，放什么樣的檢驗(yàn)電荷無關(guān)。

（1）電勢是相對的，是相對于零勢面來說的，一般選大地或無限遠(yuǎn)為零勢面。（2）沿著電場線方向電勢降低。如圖2所示：將正檢驗(yàn)電荷q從無窮遠(yuǎn)分別移至A，B，C，…各點(diǎn)電場力所做負(fù)功為WA，WB，WC，…且WA＞W(wǎng)B＞W(wǎng)C均為正值，WA／q＞W(wǎng)B／q＞W(wǎng)C／q＞…。即UA＞UB＞UC＞…＞0沿著電場線方向電勢降低，同理可證負(fù)電荷電場也如此。

（3）正電荷電場中各點(diǎn)電勢均為正；負(fù)電荷電場中各點(diǎn)電勢均為負(fù)。關(guān)于正電荷的由（2）可知。關(guān)于負(fù)電荷由圖3可知：將正檢驗(yàn)電

荷q從無窮遠(yuǎn)移至A點(diǎn)，電場力做正功，電勢能減少無窮遠(yuǎn)處電勢能為零，在A點(diǎn)電勢能為負(fù)，電勢能與電量之比為負(fù)，即電勢為負(fù)。

（4）電勢是標(biāo)量，只有大小沒有方向。

雖是標(biāo)量但有正負(fù)，正的代表比零電勢高，負(fù)的代表比零電勢低，而不代表方向。

（5）電勢的單位：伏特（V）2．電勢差 電場確定后，場中各點(diǎn)電勢就唯一確定了，一般來說不同的點(diǎn)具有不同的電勢，兩點(diǎn)間電勢的差值，稱為這兩點(diǎn)間的電勢差，也叫電壓。例：A點(diǎn)電勢UA，B點(diǎn)電勢UB，A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB=UA－UB，如UA=10V，UB=－5V，UAB=UA－UAB=10V－（－5V）=15V，BA兩點(diǎn)間電勢差為UBA=UB－UA=（－5V）－10V=－15V，UBA=－UAB。

知道了電場中兩點(diǎn)的電勢，由W= qU即可算出電荷在這兩點(diǎn)的電勢能，從而算出從一點(diǎn)到另一點(diǎn)電勢能的增量，設(shè)UA＞UB，則正電荷在A點(diǎn)，電勢能為UAq，在B點(diǎn)電勢能為UBq，q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電勢能減少了qUA－qUB。而電勢能的減少等于電場力做的正功，所以正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)電場力做的正功W=qUA－qUB=q（UA－UB）=qUAB，如果把正電荷q從B點(diǎn)移到A點(diǎn)，電勢能增加了qUA－qUB，而電勢能的增加等于電場力做的負(fù)功，所以正電荷從 B點(diǎn)移到 A點(diǎn)電場力做的負(fù)功大小為qUA－qUB=q（UA－UB）=qUAB。與此類似，將負(fù)電荷－q從A移到B，或從B移到A，電場力做功的大小仍是qUAB，所以，在電場中AB兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場力做的功W等于電量q和這兩點(diǎn)間的電勢差U的乘積，即W=qU，式中q用C做單位，U用V做單位，W用J做單位，利用這個(gè)公式時(shí)，qU都取絕對值，算出的功W也為絕對值。

說明：（1）電勢能是相對的，而電勢能的變化是絕對的，△E= qUAB或△E=qUBA，僅由q與兩點(diǎn)間電勢差決定。

（2）電場力做正功，電勢能減少，末態(tài)減初態(tài)，增量為負(fù)。電場力做負(fù)功，電勢能增加，末態(tài)減初態(tài)，增量△E為正。

例題：設(shè)電場中AB兩點(diǎn)電勢差U＝2.0×102V，帶電粒子的電量q＝1.2×10－8C，把q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做了多少功？是正功還是負(fù)功？設(shè)UA＜UB。

W=qU=1.2×10－8×2.0×102J

=2.4×10－6J

因?yàn)閁A＜UB，q為正電荷，故q在B點(diǎn)的電勢能大于A點(diǎn)電勢能，即從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電勢能增加，即電功力做負(fù)功。

第四篇：《電場 電場強(qiáng)度和電場線》教學(xué)設(shè)計(jì)（最終版）

《電場 電場強(qiáng)度和電場線》教學(xué)設(shè)計(jì)

《電場電場強(qiáng)度和電場線》教學(xué)設(shè)計(jì)

（兩時(shí)）

高二物理

谷xx

【教學(xué)目標(biāo)】

知識(shí)與技能：

1、知道電荷相互作用是通過電場發(fā)生的；

2、理解電場強(qiáng)度和電場線的概念。

3、用電場強(qiáng)度概念求點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場的電場強(qiáng)度；

4、知道幾種典型電場的電場線分布。、以電場線描述電場為例，滲透用場線描述矢量場的方法。

過程與方法：

通過分析在電場中的不同點(diǎn)，電場力F與電荷電量q的比例關(guān)系，使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場的強(qiáng)弱，即電場強(qiáng)度的概念；知道電場疊加的一般方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場問題的一般方法。

重點(diǎn)：電場強(qiáng)度的概念及其定義式

難點(diǎn)：對電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計(jì)算

能力目標(biāo)：

1、能運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)來幫助理解，理解電荷作用靠電場傳遞。

2、通過實(shí)驗(yàn)及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察、分析，得出對有關(guān)現(xiàn)象的本質(zhì)認(rèn)識(shí)

教學(xué)方法：

1、復(fù)習(xí)導(dǎo)入新，提出新題；

2、設(shè)問激疑，通過引導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思考，體現(xiàn)學(xué)生主體地位；

3、類比釋疑，由已知的相類似知識(shí)，通過類比、分析，使得抽象概念能夠較順利地建立；

4、實(shí)驗(yàn)分析，定性與定量相互結(jié)合，使具體現(xiàn)象直觀表達(dá)抽象概念，并充分運(yùn)用多媒體輔助，動(dòng)畫模擬擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)成效。

教具：

幻燈片，計(jì)算機(jī)，銅絲，塑料筆。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問：

師：上一節(jié)，我們認(rèn)識(shí)了電現(xiàn)象中的電荷，包括點(diǎn)電荷，元電荷及電荷之間存在的相互作用。什么是點(diǎn)電荷？電荷相互作用有什么規(guī)律？哪位同學(xué)來幫我們回顧一下？

電荷之間有相互作用，我們把這個(gè)作用的電力叫庫侖力或靜電力。電荷之間的作用力是怎樣發(fā)生的呢？今天我們就來研究這個(gè)問題。

二、新學(xué)習(xí)：

踢足球時(shí)，腳要直接接觸球（看圖片），實(shí)驗(yàn)演示：兩個(gè)帶電小球靠近，生答：帶電小球受到原電荷的作用力。

電荷間的作用沒有“接觸”，難道電荷作用是“超距作用”？

生答：不接觸

類比重力的產(chǎn)生，可總結(jié)出是場的作用，叫做電場。

1、電場：

任何帶電體周圍產(chǎn)生的一種特殊物質(zhì)。電場看不見，又摸不著，怎樣去認(rèn)識(shí)它、研究它？

動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：利用手中的塑料筆使其摩擦帶電，并讓其靠近懸掛的銅絲。

現(xiàn)象：塑料筆吸引銅絲，銅絲偏角可達(dá)到60度。

（2）基本性質(zhì)：電場能對處在其中的電荷有力的作用，提示學(xué)生：電場分布強(qiáng)弱不同。進(jìn)一步研究電場分布。

引入形成電場的場源電荷Q，又引入一個(gè)試探電荷q，q必須很小，可看成點(diǎn)電荷。而且q電量也少，不影響源電荷Q的電場。

大家觀看演示，同一電荷q在源電荷Q附近，不同位置處，靜止時(shí)受力有何特點(diǎn)？受力大小不等，那說明了什么？

電場不同位置，會(huì)有強(qiáng)弱不同。這使我們想到，如何表示一個(gè)電場不同位置的強(qiáng)弱呢？用什么表達(dá)更確切？剛才，試探電荷q在不同位置受力不同，那么是否電場力就可用來表示電場的強(qiáng)弱呢？為什么不能用電場力表示電場強(qiáng)弱？演示電場中同一點(diǎn)，放不同的試探電荷，結(jié)果：同一位置不同電荷受力卻不等。顯然不能用試探電荷受的力的大小表示電場。是什么使其受力不等呢？顯然，不是電場本身變化了，而是不影響電場的試探電荷。比值在電場中同一點(diǎn)是不變的。比值反映了什么呢？是電場的強(qiáng)弱分布。

2．電場強(qiáng)度：

（1）試探電荷：

（2）定義：物理學(xué)中把放入電場中某一點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷受到的電場力與它的電量的比值叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度。簡稱場強(qiáng)。

①定義式：

（適用于任何電場）

②比值定義法：ρ=/v

v=s/t

提示分析ρ與，v的關(guān)系，總結(jié)出:電場中某一點(diǎn)的場強(qiáng)與場源電荷的帶電量有關(guān)，與場中的位置有關(guān)，而與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。

③物理意義：描述某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱和方向，④單位： 牛/庫（N/）

⑤矢量性：我們規(guī)定電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向相同，那么負(fù)電荷所受電場力的方向與電場強(qiáng)度方向相反。

知道某點(diǎn)電場強(qiáng)度，有何用途呢？比如F=E·q說明了什么？已知E，馬上可確定點(diǎn)電荷受力了。

下面我們一起來試試，利用電場強(qiáng)度定義及庫侖定律，設(shè)法推導(dǎo)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度。

（3）真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度：

（設(shè)場源電荷+Q，試探q，在r處，由庫侖定律F=

∵E=）

①表達(dá)式：E=

畫圖，該A處，正試探電荷q受力背離連線向外，（再舉例-q的試探電荷）總結(jié)得出：

②方向：正點(diǎn)電荷在各點(diǎn)處電場強(qiáng)度方向都是背離場源電荷向外。么所有物體都是很緊密的物質(zhì)，但事實(shí)不是這樣）（負(fù)電荷給學(xué)生討論總結(jié)出來。）

③大小與Q和r有關(guān)。

說明：公式E=Q/r2中的Q是場源電荷的電量，r是場中某點(diǎn)到場源電荷的距離．從而使學(xué)生理解：空間某點(diǎn)的場強(qiáng)是由產(chǎn)生電場的場源電荷和該點(diǎn)距場源電荷的距離決定的，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)．

提出問題：如果空間中有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，此時(shí)各點(diǎn)的場強(qiáng)是怎樣的呢？帶領(lǐng)學(xué)生由檢驗(yàn)電荷所受電場力具有的疊加性，分析出電場的疊加原理．

（4）電場強(qiáng)度的疊加原理：某點(diǎn)的場強(qiáng)等于該點(diǎn)周圍各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和．

先分析方法（P13-14）后舉例：先在同一直線再不在同一直線。

例如：本圖13-3中P點(diǎn)的場強(qiáng)，等于＋Q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E1和Q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E2的矢量和．從而使學(xué)生進(jìn)一步理解到，任何帶電體都可以看做是有許多點(diǎn)電荷組成的．利用點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算公式及疊加原理就可以計(jì)算出其周圍各點(diǎn)場強(qiáng)．

當(dāng)堂練習(xí)：

1．下列說法中正確的是：[AB]

A．只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場

B．電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西

．電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的，電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用

2．下列說法中正確的是：[B]

A．電場強(qiáng)度反映了電場的力的性質(zhì)，因此場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場力成正比

B．電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于F/q，但與檢驗(yàn)電荷的受力大小及帶電量無關(guān)

．電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向即檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向

D．公式E=F/q和E=Q/r2對于任何靜電場都是適用的 3．下列說法中正確的是：[AD]

A．場強(qiáng)的定義式E=F/q中，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是放入電場中的電荷的電量

B．場強(qiáng)的定義式E=F/q中，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電量

．在庫侖定律的表達(dá)式F=q1q2/r2中q2/r2是電荷q2產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q1處的場強(qiáng)大小，此場對q1作用的電場力F=q1×q2/r2，同樣q1/r2是電荷q1產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q2處的場強(qiáng)的大小，此場對q2作用的電場力F=q2×q1/r2

D．無論定義式E=F/q中的q值如何變化，在電場中的同一點(diǎn)，F(xiàn)與q的比值始終不變

3電場線

電場線在每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小。

（用計(jì)算機(jī)展示幾種典型電場線的分布圖，并介紹它們的特點(diǎn)）

問：根據(jù)我們所看到的幾種電場線，誰能歸納一下電場線的方向有什么特點(diǎn)？

教師歸納：電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)，如果只有負(fù)電荷，則電場線來自無窮遠(yuǎn)，終止于負(fù)電荷。

問：任意兩條電場線都不會(huì)相交，這是為什么？

教師歸納：如果相交，則交點(diǎn)就會(huì)有兩個(gè)切線方向，而同一點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向是唯一的。

實(shí)驗(yàn)?zāi)M以上幾種典型的電場線。

歸納：大家要特別注意一個(gè)問題：我們雖然可以用實(shí)驗(yàn)?zāi)M電場線的分布，但是，電場線并不是電場中真實(shí)存在的曲線，它只是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶龆氲?。大家知道，法拉第首先提出了電場，并用電場線形象地描述電場的分布，這在物理學(xué)中是非常重要的。雖然法拉第當(dāng)時(shí)認(rèn)為電場線是真實(shí)的曲線，這是不對的，但是，法拉第的場線思想?yún)s是非常寶貴的。用場線來形象地描繪矢量場的分布這種方法一直被普遍地采用著。

4勻強(qiáng)電場

如果電場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個(gè)電場就叫勻強(qiáng)電場。見本圖。

堂小結(jié)：

1．電場的性質(zhì)：電荷在其周圍空間產(chǎn)生電場，電場對處在場中的其他電荷有力的作用。

2．“場”的特點(diǎn)：在空間有分布，同一電場中的不同點(diǎn)，電場強(qiáng)度的大小和方向不同。

3．電場強(qiáng)度的定義

4．點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式

．疊加原理

【作業(yè)布置】P1

第五篇：高中物理說課稿：《電場強(qiáng)度》

給人改變未來的力量

高中物理說課稿：《電場強(qiáng)度》

各位評委、各位老師：大家好

我說課的題目是“電場強(qiáng)度”，下面我對這節(jié)課分以下幾個(gè)方面進(jìn)行說明，具體內(nèi)容如下：

一、教材分析

本章是選修3系列的第一章，是高中階段電學(xué)內(nèi)容的開始，也是高中階段基礎(chǔ)的內(nèi)容之一。電場強(qiáng)度描述了電場的力的性質(zhì)，是電學(xué)中最基本的概念。學(xué)好電場強(qiáng)度和電場力，才可拓展延伸至電場力做功、電勢差、電勢能、電流的形成、帶電粒子的運(yùn)動(dòng)等一系列的新概念。所以電場強(qiáng)度是掌握電學(xué)其他許多概念的基礎(chǔ)。因此電場強(qiáng)度概念不僅是本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)，也是整個(gè)高中電學(xué)，乃至整個(gè)電磁學(xué)的重點(diǎn)之一。要讓理解電場強(qiáng)度的概念，首先要建立電場的概念，這是學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)感到最困難的地方。

統(tǒng)觀教學(xué)指導(dǎo)意見和教材，不難發(fā)現(xiàn)本課的教學(xué)有如下的特點(diǎn)：

1.知識(shí)點(diǎn)多：電場，電場強(qiáng)度，電場線，檢驗(yàn)電荷，點(diǎn)電荷的電場，場源電荷，矢量運(yùn)算等

2.教學(xué)內(nèi)容抽象：電場看不見模不著，學(xué)生對于場的感性認(rèn)識(shí)少，電場線是一個(gè)理想的模型

3.學(xué)生的知識(shí)體系不完備：關(guān)于場沒有完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，在教學(xué)中必須重新構(gòu)建

二、教學(xué)目標(biāo)(一)知識(shí)與技能

1、知道電場是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的。

2、了解試探電荷的作用，理解對試探電荷量和試探電荷的尺寸的要求。

3、理解電場強(qiáng)度，知道它的單位和定義式及方向的規(guī)定。

4、了解點(diǎn)電荷周圍的電場分布和電場的疊加，會(huì)用點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式和電場疊加進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

(二)過程與方法

1、培養(yǎng)學(xué)生在通過實(shí)驗(yàn)及類比的方法、提高發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力及

給人改變未來的力量

知識(shí)的遷移能力。

2、在理論和實(shí)驗(yàn)論證、猜想環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證能力和推理能力。

3、通過電場強(qiáng)度定義式的得出，讓學(xué)生體會(huì)到用比值法定義物理量的方法和重要性。(三)情感態(tài)度和價(jià)值觀

1、通過對于“超距作用”的觀點(diǎn)到場的提出的物理學(xué)史的回顧，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究的協(xié)作性和繼承性，法拉弟在電磁學(xué)中的重要性。

2、通過電場強(qiáng)度的研究，培養(yǎng)學(xué)生探究的精神以及對于自然、生活中物理現(xiàn)象的好奇性。

3、通過學(xué)習(xí)電荷的電場分布，認(rèn)識(shí)到對稱和科學(xué)美感

三、重點(diǎn)、難點(diǎn)的確定及依據(jù)：以深刻理解電場強(qiáng)度的物理意義為重點(diǎn)內(nèi)容。確定依據(jù)為本節(jié)課的中心是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到場的客觀存在，及場的力的性質(zhì)。由此引入一個(gè)物理量并恰當(dāng)?shù)囟x它成為本節(jié)課的核心問題，因此將它定為重點(diǎn)。

本節(jié)課的難點(diǎn)有三個(gè)：一場強(qiáng)的定義方法；二場強(qiáng)和電場力的區(qū)別和聯(lián)系；三幾種典型電場線的分布。確定的依據(jù)有三個(gè)方面：一電場強(qiáng)度的引入過程需要較強(qiáng)的抽象思維能力，二電場強(qiáng)度與電場力容易發(fā)生混淆，三學(xué)生對電場線的分布往往只識(shí)其形而不解其質(zhì)。

四、教法、學(xué)法

教法：根據(jù)本節(jié)課內(nèi)容較抽象、理性思維較強(qiáng)的特點(diǎn)，教學(xué)中要綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法來啟發(fā)學(xué)生思維，如：啟發(fā)式教學(xué)法、“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”教學(xué)法。

學(xué)法：讓學(xué)生獨(dú)立思考，協(xié)商討論，突出主體性。因?yàn)閷W(xué)生不是被動(dòng)接受知識(shí)的容器，而是學(xué)習(xí)的主人。促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，合作探究，形成個(gè)性化的知識(shí)結(jié)構(gòu)同時(shí)變學(xué)會(huì)為會(huì)學(xué)，是改革傳統(tǒng)教學(xué)的重大課題。

五、教學(xué)過程

據(jù)以上的分析，教學(xué)中以現(xiàn)代教學(xué)理論為指導(dǎo)，以掌握知識(shí)為主線，以培養(yǎng)能力為中心，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，設(shè)計(jì)如下教學(xué)程序：

1.引入新課：(大約需要3分鐘)首先提出問題(看幻燈片1)學(xué)生解答，之后我這樣導(dǎo)言：力不能脫離施力、受力物理而獨(dú)立存在，即力具有物質(zhì)性，由此可知在電荷的周圍存在著一種特殊的物質(zhì)。這節(jié)課我們從兩個(gè)方面去認(rèn)識(shí)它，一是定量描述，二是形象化描述。由此引出課題“電場強(qiáng)度”

意圖：這樣處理抓住要害，讓學(xué)生在原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)矛盾，使學(xué)生不知不覺開始新的認(rèn)知體系的建構(gòu)。

2.新課教學(xué)：

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首先電場的教學(xué)：(看幻燈片2)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到電場是一種特殊的物質(zhì)，并通過類比的方式，克服學(xué)生陌生心理。之后強(qiáng)調(diào)本節(jié)課的知識(shí)主線：電場對放入其中的電荷有力作用。

然后進(jìn)入電場強(qiáng)度的教學(xué)(大約需要17分鐘)創(chuàng)設(shè)問題情景：(幻燈片3)1)兩點(diǎn)電荷間靜電力的產(chǎn)生用場的觀點(diǎn)怎樣解釋？進(jìn)一步說明場具有何性質(zhì)？ 2)電場看不見、摸不著，我們?nèi)绾蝸碚J(rèn)識(shí)它？

3)引入的試探電荷應(yīng)具有什么特點(diǎn)才能真正反映原電場的性質(zhì)？

4)同一試探電荷在某一電荷形成的電場中的不同位置受力的大小方向一般不同，這說明了什么問題？

通過前四個(gè)問題，以電荷在電場中受力為主線，引出電場力的性質(zhì)：即電場有強(qiáng)弱又有方向

(看幻燈片4)1)能否任意選取一個(gè)電荷，用它在電場中某位置受到的電場力表示該點(diǎn)的電場的強(qiáng)弱和方向？為什么？

2)同一試探電荷在電場中的不同位置受力不同，不同試探電荷在電場中同一位置受力不同，說明什么問題？

3)電場力即與試探電荷電量有關(guān)，又與電荷在電場中的位置有關(guān)，據(jù)此試問：F/Q是反映了誰的量？

顯然我們應(yīng)引入一個(gè)物理量，并對它恰當(dāng)?shù)亩x，使其充分反映場的強(qiáng)弱和方向，引入的物理量就叫場強(qiáng)吧，該如何定義它呢？

意圖：通過以上合理設(shè)問，明確思維軌跡。讓學(xué)生清晰地掌握場強(qiáng)引入的思路及其物理意義，即突出了重點(diǎn)，又突破了教學(xué)難點(diǎn)一。而在下面的問題中又順理成章出開始了對場強(qiáng)的進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。(看幻燈片5)1)前面用比值法定義了場強(qiáng)的大小，場強(qiáng)的方向又如何定義呢？ 2)由定義式E=F/Q和力學(xué)單位制確定E的單位和其單位在數(shù)值上含義。讓學(xué)生思考在E=F/Q中Q是什么電荷的電量？能否推出E∝F、E∝1/Q 而場強(qiáng)E的決定因素又是什么？

最后讓學(xué)生在上述思考的基礎(chǔ)上歸納電場強(qiáng)度物理意義、定義及其特點(diǎn)

電場強(qiáng)度是對電場的定量描述。但電場看不見、摸不著，為便于我們的研究，需要把它

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形象化的表達(dá)出來，物理學(xué)中用一系列的曲線來代表電場。

⑶由此引出電場線教學(xué)(大約需要12分鐘)幻燈片7 在這部分教學(xué)中我類比學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的知識(shí)，首先復(fù)習(xí)初中所學(xué)的磁感線的定義，并通過條形磁鐵磁感線的分布引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到：磁感線的疏密同時(shí)反映了磁場的強(qiáng)弱。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到畫電場線也需要以一個(gè)恰當(dāng)?shù)囊?guī)定為前提，經(jīng)過這樣處理使已有知識(shí)對新知識(shí)的學(xué)習(xí)發(fā)生影響，從而使學(xué)習(xí)形成最大的正遷移。

在類比基礎(chǔ)上解決下列問題(幻燈片8)①讓學(xué)生總結(jié)出畫電場線的兩個(gè)規(guī)定

②在了解了勻強(qiáng)電場定義的前提下，畫出它的電場線？

③在做完教材41頁例二后，畫出孤立正電荷、負(fù)電荷電場的電場線

④不要求畫出等量同號、等量異號點(diǎn)電荷電場的電場線，讓學(xué)生觀察教材圖12-7，找出：

電場線的方向特點(diǎn) 電場線在空間上的分布特點(diǎn) 之后觀看圖片和動(dòng)畫：(幻燈片8、9)最后學(xué)生注意觀察幾種典型電場的電場線分布，總結(jié)電場線全部特點(diǎn)

意圖：通過恰當(dāng)?shù)念惐?，潛移默化、突破難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)三。正所謂“隨風(fēng)潛入夜，潤物細(xì)無聲”，在使學(xué)生獲得創(chuàng)造體驗(yàn)的同時(shí)把握根本。

3、課堂練習(xí)：(大約需要10分鐘)為鞏固所學(xué)知識(shí)，并使知識(shí)順利遷移，將安排如下練習(xí)：

1)在電場強(qiáng)度教學(xué)結(jié)束時(shí)，練習(xí)教材例題一，鞏固F=EQ表達(dá)式的應(yīng)用。

2)在引導(dǎo)學(xué)生畫孤立點(diǎn)電荷電場線之前，練習(xí)教材例題二，即鞏固定義E=F/Q，又為下一步教學(xué)做鋪墊。

3)通過讓學(xué)生填寫場強(qiáng)與電場力的區(qū)別與聯(lián)系的表格，即考查、反饋了知識(shí)的掌握情況，又突破了此教學(xué)難點(diǎn)二。

4、課后小結(jié)：(大約需要3分鐘)在這部分教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生暢談對本節(jié)課知識(shí)上的收獲，思想方法上的領(lǐng)悟，教師在評價(jià)的同時(shí)加以補(bǔ)充。意圖是幫助學(xué)生梳理全節(jié)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力。

5、布置作業(yè)：

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為使學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)、領(lǐng)會(huì)研究方法，特布置作業(yè)如下： 1)課后練習(xí)⑴⑵⑶

2)閱讀課后的閱讀材料“用比值定義物理量”

6、板書設(shè)計(jì)