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(參考版)
2024-11-23 23:12本頁面
【正文】 ＝ F 電 F 電＝ qE 聯(lián)立解得 F 拉＝ 510－ 2 N， q＝ 310－ 6 C. 。＝ ， g取 10 m/s2) 圖 10 (1)判斷小球的帶電性質(zhì)； (2)求小球所帶的電荷量和細(xì)線的拉力． 答案 (1)正電 (2)310－ 6 C 510－ 2 N 解析 (1)由題圖知，小球受電場力方向和電場強(qiáng)度方向相同，故 小球帶正電． (2)對小球受力分析如圖 F 拉 cos 37176。并處于靜止?fàn)顟B(tài)． (sin 37176。 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，一定要考慮大小和方向兩個因素． [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 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 q有力的作用， q 所受的靜電力為兩個力的合力 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，沿連線向外， Q 為負(fù)電荷時，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， E 的方向沿半徑向外；當(dāng) Q 為負(fù)電荷時， E 的方向沿半徑向里． 2．場強(qiáng)是矢量，當(dāng)空間存在多個點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場時，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個點(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？
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