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高中物理第2章電場與示波器探究電場的力的性質(zhì)學(xué)案滬科版選修3-1(已修改)

2024-12-05 23:12 本頁面
 

【正文】 學(xué)案 1 探究電場的力的性質(zhì) [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 ] ,并會(huì)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算 .場,并熟記幾種常見電場的電場線分布特征 .. 一、電場 19 世紀(jì) 30 年代,法拉第在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上認(rèn)為電荷周圍存在著由它產(chǎn)生的電場,其基本性質(zhì)是能夠?qū)Ψ湃肫渲械碾姾捎辛Φ淖饔?,這個(gè)力叫做電場力. 二、怎樣描述電場 1.電場中某點(diǎn)的電荷所受到的電場力 F 跟它的電荷量 q的比值叫做電場在該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱 場強(qiáng),用 E 表示,即 E= Fq. 2.真空中點(diǎn)電荷周圍形成的電場的電場強(qiáng)度公式為: E= kQr2,其中 k 是靜電力常量, Q 是場源電荷的電荷量, r 是場點(diǎn)離開場源電荷 Q 的距離. 3.電場線是在電場中畫出的一些有方向的曲線,曲線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向,電場線的疏密程度表示空間各點(diǎn)場強(qiáng)的大?。畱?yīng)該注意,電場線不是 (填 “是 ”或 “不是 ”)實(shí)際存在的線,而是形象地描述電場的假想的線. 4.電場的疊加原理:許多點(diǎn)電荷在某點(diǎn)的合場強(qiáng),等于各點(diǎn)電荷的電場在該點(diǎn)場強(qiáng)的矢量和. 一、電場 電場強(qiáng)度 [問題設(shè)計(jì) ] 1.在空間中有一電場,把一帶電荷量為 q的試探電荷放在電場中的 A點(diǎn),該電荷受到的靜電力為 2q 的點(diǎn)電荷放在 A點(diǎn),則它受到的靜電力為多少?若把帶電荷量為 nq 的點(diǎn)電荷放在該點(diǎn),它受到的靜電力為多少? 答案 2F nF 2.結(jié)合問題設(shè)計(jì) 1思考電荷在電場中某點(diǎn)受到的靜電力 F與電荷所帶電荷量 q 有何關(guān)系? 答案 F 與 q 成正比,即 F 與 q 的比值為定值. [要點(diǎn)提煉 ] 電場強(qiáng)度的定義式是 E= F/q,它是表示電場的強(qiáng) 弱和方向的物理量. 1.電場強(qiáng)度的唯一性:決定于電場本身,與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān) (填 “有關(guān) ”或 “無關(guān) ”). 2.電場強(qiáng)度的矢量性:電場強(qiáng)度的方向與在該點(diǎn)的正電荷所受靜電力的方向相同,與負(fù)電荷的受力方向相反.所以比較電場強(qiáng)度是否相同時(shí),一定要考慮大小和方向兩個(gè)因素. [延伸思考 ] 電場強(qiáng)度是比值法定義的物理量.比值法定義的特點(diǎn)是什么?請(qǐng)結(jié)合密度 ρ=mV、電阻 R=UI的公式加以說明. 答案 比值法定義的特點(diǎn)是被定義的物理量與作比值的兩個(gè)量無 關(guān),只取決于物質(zhì)、電阻、電場本身的性質(zhì). 二、點(diǎn)電荷的電場 電場強(qiáng)度的疊加 [問題設(shè)計(jì) ] 1所示,在正點(diǎn)電荷 Q 的電場中有一試探電荷 q,已知 q 到 Q 的距離為 r, Q 對(duì) q 的作用力是多大? Q 在 q 所在位置產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度是多大?方向如何? 圖 1 答案 根據(jù)庫侖定律有 F= kQqr2 ,所以 Q 在 q 所在位置產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度為 E= Fq= kQr2,方向沿 Qq 的連線由 Q 指向 q. 2.如果再有一正點(diǎn)電荷 Q′= Q,放在如圖 2 所示的位置, q 所在位置的電場的電場強(qiáng)度多大? 圖 2 答案 如圖所示, Q、 Q′分別對(duì) q有力的作用, q 所受的靜電力為兩個(gè)力的合力 F= F21+ F2= 2kQqr2 . 所以 q 所在位置的電場的電場強(qiáng)度為 E= Fq= 2kQr2. [要點(diǎn)提煉 ] 1.點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng): (1)公式 E= kQr2,適用條件:真空中的點(diǎn)電荷. (2)方向:沿某點(diǎn)和 Q的連線, Q 為正電荷時(shí),沿連線向外, Q 為負(fù)電荷時(shí),沿連線向里.如果以 Q為中心, r 為半徑作一球面,則球面上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等.當(dāng) Q 為正電荷時(shí), E 的方向沿半徑向外;當(dāng) Q 為負(fù)電荷時(shí), E 的方向沿半徑向里. 2.場強(qiáng)是矢量,當(dāng)空間存在多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場時(shí),電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和. 三、電場線 勻強(qiáng)電場 [問題設(shè)計(jì) ] 1.電場線是如何表示電場方向和強(qiáng)弱的? 答案 在電場中,某點(diǎn)電場線的切線方向表示該點(diǎn)場強(qiáng)方向;電場線的疏密表 示電場強(qiáng)度的相對(duì)大小,電場強(qiáng)度較大的地方電場線較密,反之較疏. 2.電場線是真實(shí)存在的嗎?能不能相交? 答案 不是.如果相交,則在同一點(diǎn)的切線方向有兩個(gè),電場強(qiáng)度的方向也有兩個(gè),這與電場強(qiáng)度的方向只有一個(gè)相矛盾,所以不可能. [要點(diǎn)提煉 ] 1.電場線的特點(diǎn)有: (1)起始于無限遠(yuǎn)或正電荷,終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn). (2)任意兩條電場線不相交. (3)在同一幅圖中,電場線的疏密表示場強(qiáng)
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