高中物理人教大纲版第二册：13.2 电场、电场强度（备课资料）.docVIP

备课资料 1．浅析带电小球在电场中的偏角 (1)问题的提出 如图1所示,两小球a、b的质量分别为m1、m2,带电荷量分别为q1、q2，小球a、b间的库仑力小于球b的重力．当加一水平向左的匀强电场E使两球受力平衡后，球a、b在空中分布情况如何?若两根细绝缘线Oa、ab与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2，试探讨θ1与θ2遵循的规律如何? 学生对此问题的分析、解决，往往抓不住实质，或以偏概全，本问用整体法探索带电小球偏角的大小及方向． (2)规律的探索 如图2所示，在水平向左的匀强电场中，若q2O，则球b向左偏θ2角．如图2甲所示；若q20,则球b向右偏θ2角如图2乙,所示．球b平衡时满足tanθ2= ① 如图3所示,在水平向左的匀强电场中，取球a、b及连线为一个整体．现取q11,q2O研究，两球在空中分布情况如图3所示．设Oa线与竖直方向偏角为θ1．由整体法得 tanθ1= ② 由②式可知,偏角θ1由q1、q2、m1、m2、E、g共同确定．若(q1+q2)0．则Oa线向左偏θ1角；若(q1+q2)=0,则Oa线一定沿竖直方向；若(q1+q2)0，则Oa线向右偏θ1，角． 在物理教学中，要针对一些重点规律、综合性的问题，引导学生进行深入研讨，寻找其普遍的规律，再去指导学生解决具体情景问题达到以一当十，事半功倍之效果．教学中，要有意识地去引导学生利用自己学过的知识、方法探索未知，教会学生科学的思维方法和研究发现规律的能力，指导学生大胆开展各种科学小实验，探讨各种科学问题，积极撰写科研小论文，尽早培养学生的科学意识和创新、求异精神． 摘自《中学物理教学参考》2001．7 2．求电场强度的几种思维方式 电场强度是静电学中极其重要的概念，也是高考中考点分布的重点区域之一．求电场强度的方法一般有：定义式法、点电荷场强公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法等．本文讨论特殊静电场中求某点电场强度的几种特殊方法，供大家参考． (1)补偿法 求解电场强度，常用的方法是根据问题给出的条件建立起物理模型，如果这个模型是一个完整的标准模型，则容易解决．但有时由题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型，比如说是模型A，这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B，并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型．这样，求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题． [例1]如图1所示，用长为l的金属丝变成半径为r的圆弧，但在A、B之间留有宽度为d的间隙,且d《r，将电荷量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上,求圆心处的电场强度． 解析：中学物理只讲到有关点电荷场强的计算公式和匀强电场场强的计算方法，本问题是求一个不规则带电体所产生的场强，没有现成公式直接可用，需变换思维角度．假设将这个圆环缺口补上，并且已补缺部分的电荷密度与原有缺口的环体上的电荷密度一样，这样就形成一个电荷均匀分布的完整带电环．环上处于同一直径两端的微小部分所带电荷可视为两个相对应的点电荷,它们在圆心0处产生的电场叠加后合场强为零．根据对称性可知，带电圆环在圆心O处的总场强E=O．至于补上的带电小段,由题给条件可视作点电荷,它在圆心0处的场强E1是可求的．若题中待求场强为E2,则E1+E2=0．设原缺口环所带电荷的线密度为，=Q/(2r-d)，则补上的那一小段金属线的带电荷量Q′=·d，Q′在0处的场强为E1=kQ′/r2,由E1+E2=O可得 E2=-El 负号表示E2与E1反向,背向圆心向左． 评注：解决此题的方法，由于添补圆环缺口，将带电体“从局部合为整体”，整体时有办法解决，再“由整体分为局部”，求出缺口带电圆环在O处的场强． (2)微元法 微元法就是将研究对象分割成许多微小的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的量为常量、容易确定的量． [例2]如图2所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，DP=L．试求P点的场强． 解析：设想将圆环等分为n个小段，当n相当大时，每一小段都可以看作点电荷．其所带电荷量为q=Q/n，由点电荷场强公式可求得每一点电荷在P处的场强为 E=kQ/nr2=kQ/n(R2+L2)． 由对称性可知，各小段带电环在P处的场强E的垂直于轴向的分量E，相互抵消,而E的轴向分量Ex之和即为带电环在P处的场强Ep． Ep=nEx=nkcosθ = 评注：本题是通过“微元法”将非点电荷电场问题转化为点电荷电场问题求解． (3)等效替代法 “等效替代”方法，是指在