高三物理《电场强度》人教版教案29.docVIP

电场强度 电场线 （一）电场：电荷周围存在电场。 我们怎样研究电场呢？电场能够对处于场中的电荷施加电场力的作用，这是电场的基本性质。所以我们可以选择一个带电量很小、线度也很小的检验电荷q，分别放入带电体Q所产生的电场中的不同位置，观察检验电荷q受到的电场力有何特点。 实验：如图（1）所示，使有绝缘支柱的大金属球带电作为场源电荷，使丝线吊着的小铝箔球带少量电荷，用它代替检验电荷q。 实验一：把铝箔球放在电场中不同的方位，注意观察丝线的倾斜方向。 现象：铝箔球在电场中不同方位时，丝线倾斜的方向不同。 实验二：铝箔球逐渐远离场源，注意观察丝线偏离竖直方向的角度。 问：看到什么现象了？ 现象：偏角逐渐减小。 投影出实验现象，如图2所示。 问：由这两个实验我们能得到什么结论？ 学生答后教师归纳：以上两个实验表明，在电场中不同点，电场对检验电荷施加的电场力的大小和方向一般是不同的。 比如在A点电场对电荷施加方向向右的作用力，在D点电场对电荷施加方向向左的作用力，在A点电场对电荷的作用力大，在B点电场对电荷施加的作用力小，可见不同点电场的性质是不同的。怎样定量的、精确的描述电场的这一性质呢？ 问：用检验电荷受到的电场力，行吗？（学生讨论） 经学生讨论后，教师引导到观察实验。 实验三：把铝箔球放在电场中同一位置，减小它的带电量，注意观察丝线的偏角。 学生总结实验结论。 结论：在电场中同一点，检验电荷所受电场力随它所带电量的减小而减小，所以，电场力不能用于描述电场。要描述电场，需要找一个与检验电荷的电量无关而只由电场决定的物理量。 那我们用什么描述电场呢？如果我们能够做更精确的实验，就会发现：在电场中同一点，电场力不仅随检验电荷的电量的减小而减小，随电场力的增大而增大，而且跟检验电荷的电量之间存在这样的定量关系： 在电场中同一点，比值F/q是一个与检验电荷和电场力无关的量，而在电场中不同点，比值一般不同，因而比值反映电场的性质。所以我们可以用它来描述电场，并把它定义为电场强度。 （二）电场强度 1．定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力与它电量的比值，叫这一点的电场强度，简称场强。 （1）单位：N/C （2）大小：电场中某点的场强在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。 （3）方向：规定电场中某点场强的方向为正电荷在该点受到的电场力的方向。 场强是矢量。 一般电场中不同点，场强的大小及方向不同，场强大的地方，电场强，场强小的地方，电场弱，通常我们也把场强的大小和方向叫做电场的强弱和方向。 电场，为了进一步理解电场强度，我们以一个特殊的电场——真空中点电荷产生的电场为例，分析场强的物理意义。 2．真空中点电荷电场的场强 如图3所示，Q为放在真空中的点电荷。 要求：（1）画出A、B两点的场强方向。 （2）算出A、B两点的场强大小。（给出Q、r） （请一名学生板演，其他学生自己做） 教师讲评并分析： （1）场强的大小与方向跟检验电荷的有无、电量、电性没有关系。 （2）场强的大小只由场源电荷和场点到场源的距离来决定。 （3）离场源电荷越近的点场强越大，离场源电荷越远的点场强越小。 3．场强的叠加——平行四边形法则 如图4所示，两个电荷+Q和-Q同时存在时，实验表明它们产生的电场互相独立、互不影响，P点的场强是E1和E2叠加的结果，遵从平行四边形法则，如图4所示。 （边讲边用计算机画出图4） 对于多个电荷产生的电场，同样遵从平行四边形法则。 电场强度概念能定量描述各点电场的性质。电场中各点场强的大小和方向的分布是非常复杂的，我们如何方便而又形象地了解电场中各点场强的分布情况呢？最好画图。 （计算机打出图5） 如图5所示，在正电荷周围电场中画了很多场强矢量，从这个图上我们可以很方便地了解正电荷周围各点的电场分布情况，但它还不是最好的，因为电场中有无数个点，我们不能画出无数个矢量，法拉第为我们提供了一种很好的方法，就是用电场线来形象地描述电场。 （二）电场线 电场线在每一点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。 （用计算机展示几种典型电场线的分布图，并介绍它们的特点） 问：根据我们所看到的几种电场线，谁能归纳一下电场线的方向有什么特点？ 教师归纳：电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，如果只有负电荷，则电场线来自无穷远，终止于负电荷。 问：任意两条电场线都不会相交，这是为什么？ 教师归纳：如果相交，则交点就会有两个切线方向，而同一点场强的大小和方向是唯一的。 实验模拟以上几种典型的电场线。 归纳：大家要特别注意一个问题：我们虽然可以用实验模拟电场线的分布，但是，电场线并不是电场中真实存在的曲线，它只是我们为了形象地描述电场而引入的。大家知道，法拉第首先提出了电场，并用电场线形象地描述电场的分布，这在物理学中是非常重要的。虽然法拉