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物理电场教案
物理电场教案
【篇一:
高二物理静电场教案】
第六章静电场
第1课时库仑定律电场强度
基础知识回顾
1.电荷、电荷守恒⑴自然界中只存在两种电荷:
正电荷、负电荷.使物体带电的方法有摩擦起电、接触起电、感应起电.⑵静电感应:
当一个带电体靠近导体时,由于电荷间的相互吸引或排斥,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷.⑶电荷守恒:
电荷即不会创生,也不会消失,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷总量保持不变.(一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变)
2.库仑定律⑴真空中两个点电荷之间相互作用的电场力,跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.即:
f?
kq1q2
⑵成立条件
①真空中(空气中也近似成立),②点电荷,即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计.(对带电均匀的球,r为球心间的距离).
3.电场强度⑴电场:
带电体的周围存在着的一种特殊物质,它的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫电场力.电荷间的相互作用就是通过电场发生作用的.电场还具有能的性质.
⑵电场强度e:
反映电场强弱和方向的物理量,是矢量.
①定义:
放入电场中某点的试探电荷所受的电场力f跟它的电荷量q的比值,叫该点的电场强度.即:
e?
f
q?
?
单位:
②场强的方向:
规定正电荷在电场中某点的受力方向为该点的场强方向.(说明:
电场中某点的场强与放入场中的试探电荷无关,而是由该点的位置和场源电何来决定.)
⑶点电荷的电场强度:
e=kq
r2,其中q为场源电荷,e为场中距q为r的某点处的场强大小.对于求
均匀带电的球体或球壳外某点的场强时,r为该点到球心的距离.
⑷电场强度的叠加:
当存在多个场源电荷时,电场中某点的场强为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.
⑸电场线:
为形象描述电场而引入的假想曲线.
①电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷.
②电场线不相交,也不相切,更不能认为电场就是电荷在电场中的运动轨迹.
③同一幅图中,场强大的地方电场线较密,场强小的地方电场线较疏.
⑹匀强电场:
电场中各点场强大小处处相等,方向相同,匀强电场的电场线是一些平行的等间距的平行线.
重点难点例析
一、电荷守恒、库仑定律的理解
?
?
1.两个完全相同的金属球接触后,所带正、负电荷先"中和"然后"平均分配"于两球.分配前后正、负电荷之和不变.
?
?
2.当求两个导体球间的库仑力时,要考虑电荷的重新分布,例:
当两球都带正电时,电荷相互非斥而使电..
荷主要分布于两球的外侧,此时r将大于两球球心间的距离.
?
?
3.库仑定律是长程力,当r?
0时,带电体不能看成质点,库仑定律不再适用.
?
?
4.微观粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力,当计算微观粒子间的相互作用时可忽略粒子间的万有引力.
?
?
5.计算库仑力时,先将电荷量的绝对值代入进行计算,然后根据电性来判断力的方向.
【例1】两个半径相同的金属小球,带电量之比为1∶7,相距为r(可视为点电荷),两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力可能为原来的()43916a.b.c.d7777
二、与电场力相关的力学综合的问题
电场力可以和其它力平衡,也可以和其它力一起产生加速度,因此这类问题实质上仍是力学问题,仍是按力学问题的基本思路来解题,只不过多了一个电场力而已,特别是带电体之间的库仑力由于是一对相互作用力,因而考虑孤立带电体之间相互作用的过程时,一般可考虑用动量守恒;动能与电势能之和守恒来处理.
【例2】如图6-1-2,在真空中同一条直线上的a、b两点固定有电荷量分别为+4q和-q的点电荷.①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电场力作用下保持静止?
②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?
电荷量是多大?
图6-1-2
【例3】如图6-1-3,在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的相同小球,彼此间的距离都是l,a、b电荷量都是+q.给c一个外力f,使三个小球保持相对静止共同加速运动.求:
c球的带电性和电荷量;外力f的大小.
?
?
图6-1-3
三、电场与电场线
场强是矢量,叠加遵循平行四边形定则,场强的叠加是高考的热点,是本节的重点,需要重点突破.电场线是认识和研究电场问题的有利工具,必须掌握典型电场的电场线的分布,知道电场线的切线方向与场强方向一致,其疏密可反映场强大小.清除对电场线的一些错误认识.
【例4】等量异种点电荷的连线和中垂线如图6-1-6示,现将一个带负电的检验电荷先从图中的a点沿直线移动到b点,再从b点沿直线移动到c点,则检验电荷在此全过程中(?
?
)
a.所受电场力的方向不变
b.所受电场力的大小恒定
c.b点场强为0,电荷在b点受力也为0
d.在平面内与c点场强相同的点总共有四处图6-1-6
四、如何运用场强的三个表达式分析问题
?
?
1.定义式e?
关.
?
?
2.决定式e?
k
?
?
3.关系式:
e?
qru
d2fq:
适用一切电场,e与试探电荷q的电荷量及所受电场力f无关,与试探电荷是否存在无:
只适应于真空中的点电荷,e由场源电荷q及研究点到场源电荷的距离r有关.;只适应于匀强电场,d是指场中两点沿电场线方向上的距离.
?
易错门诊
【例5】如图示6-1-10,带电小球a、b的电荷分别为qa、qb,oa=ob,都用长l的丝
线悬挂在o点.静止时a、b相距为d.为使平衡时ab间距离减为d/2,可采用以下哪些方
法
a.将小球b的质量都增加到原来的2倍
b.将小球b的质量增加到原来的8倍
c.将小球b的电荷量都减小到原来的一半
d.将小球a、b的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球b的质量增加到原来的2倍图6-1-10
课堂自主训练
1.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片开.下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是()
2.如图6-1-12,带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况.一带电粒子从
a运动到b,在电场中运动的轨迹如图示.若不考虑其他力,则下列判断中正确的是
(?
?
)
a.若粒子是从a运动到b,则粒子带正电;若粒子是从b运动到a,则粒子带负
电
b.不论粒子是从a运动到b,还是从b运动到a,粒子必带负电
图6-1-12
c.若粒子是从a运动到b,则其加速度变大
d.若粒子是从b运动到a,则其速度减小
3.如图6-1-13,一电子在某一外力作用下沿等量异种电荷的中垂线由a→o→b匀速飞
过,电子重力不计,则电子所受电场力的大小和方向变化情况是(?
?
)
?
a.先变大后变小,方向水平向左
?
b.先变大后变小,方向水平向右
?
c.先变小后变大,方向水平向左
课后创新演练
1.带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,能分别完成以下两种运动:
①在电场线上运动,②在电场中做匀速圆周运动.该电场可能由(?
?
)
?
a.一个带正电的点电荷形成
?
b.一个带负电的点电荷形成
?
c.两个分立的带等量负电的点电荷形成
?
d.两块平行、带等量异号电荷的无限大平板形成
2.在同一电场中的a、b、c三点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷的电荷量和它所受电场力的函数图象如图6-1-14,则此三点的场强大小ea、eb、ec的关系是()
?
a.ea>eb>ec
?
b.eb>ea>ec
?
c.ec>ea>eb
图6-1-14?
d.ea>ec>eb
3.如图6-1-15,三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上.a和c带正电,b带负电.a所带电荷量的大小比b的小.已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是()
a.f1
b.f2
c.f3
d.f4
并沿电场线从a运动到b,其速度随时间变化的规律如图6-1-16.则()
a.电场力fa?
fb
b.电场强度ea?
eb
c.该点电荷可能带负电
d.该点电荷一定在b点的右侧图6-1-
154.a、b是某"点电荷"产生的电场中的一条电场线,若在某点释放一初速为零的电子,电子仅受电场力作用,图6-1-
16
5.如图6-1-17,a、b为两个带异种电荷的质点,且ab电量之比这1:
3,在a附近有一带电质点p,只受电场力作用下从静止开始沿ab连线向右运动,则它的加速度大小()
a.不断增大
b.不断减小
图6-1-
17c.先减小后增大
d.先增大后减小
mgtan?
a.唯一值,
q
b.最大值,
c.最小值,mgtan?
qmgsin?
q
mg
q图6-1-18d.最大值,
7.用两根等长的细线各悬一个小球,并挂于同一点,已知两球质量相等,当它们带上同种电荷时,相距l而平衡,如图6-1-19.若使它们的带电量都减少一半,待它们重新平衡后,两球间距离(?
?
)
a.大于l/2
b.等于l/2
c.小于l/2
d.等于l
图6-1-19
第2课时电场能的性质
基础知识回顾
1.电势能、电势、电势差、等势面的概念⑴电势能:
与重力势能一样,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫电势能,规定零势点后,电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功.不同的电荷在同一点所具有的电势能不一样:
ep=q?
.
?
?
定义式:
?
=ep
q,单位:
伏特?
1v=1j/c
意义:
电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能.
?
?
标量性:
电势只有大小,没有方向,但有正、负之分,这里正负只表示比零电势高还是低.电场线也可判定电势高低:
沿着电场线方向,电势越来越低.
?
?
的等势面.沿等势面移动电荷,电场力不做功.
?
?
⑷电势差u:
电场中两间电势之差,也叫电压.uab=?
a?
?
b,uab=-uba.
2.电场力做功
【篇二:
高二物理电场教案】
电场
一、电场基本规律
1、电荷守恒定律:
电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(1)三种带电方式:
摩擦起电,感应起电,接触起电。
2、库伦定律:
(1)定律内容:
真空中两个静止两个点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:
f?
kq1
(3)适用条件:
真空中静止的点电荷。
例题1:
一个电子的电子量为()
a.1.6*10cb.1.6*10cc.3.2*10cd.3.2*10c
二、电场力的性质:
1、电场的基本性质:
电场对放入其中的电荷有力的作用。
2、电场强度e:
(1)定义:
电荷在电场中某点受到的电场力f与电荷的带电量q的比值,就叫做该点的电场强度。
(2)定义式:
e?
fe与f、q无关,只由电场本身决定。
q-18-19-18-19
(3)电场强度是矢量:
大小:
在数值上为单位电荷受到的电场力。
方向:
规定正电荷受力方向,负电荷受力与e的方向相反。
(4)单位:
n/c,v/m1n/c=1v/m
(5)其他的电场强度公式
1点电荷的场强公式:
e?
kq——q场源电荷○2r
2匀强电场场强公式:
e?
u——d沿电场方向两点间距离○d
(6)场强的叠加:
遵循平行四边形法则
例题2.下列静电学公式中,f、q、e、u、r和d分别表示电场力、电量、场强、电势差以及距离
fqqq①f?
k1
22②f?
k2③e?
④u?
ed()qrr
a.它们都只对点电荷或点电荷的场才成立
b.①②③只对点电荷或点电荷的场成立,④只对匀强电场成立
c.①②只对点电荷成立,③对任何电场都成立,④只对匀强电场才成立
d.①②只对点电荷成立,③④对任何电场都成立
3、电场线:
(1)意义:
形象直观描述电场强弱和方向的理想模型,实际上是不存在的
(2)电场线的特点:
1电场线起于正电荷(无穷远),止于(无穷远)负电荷○
2不封闭,不相交,不相切。
○3沿电场线电势降低,且电势降低最快。
一条电场线无法判断场强大小,可○
以判断电势高低。
4电场线垂直于等势面,静电平衡导体,电场线垂直于导体表面○
(3)几种特殊电场的电场线
e
例题3.在真空中的一个点电荷的电场中,离该点电荷距离为r0
力为f,则离该点电荷为r处的场强大小为()
a.f/q
c.fr0/qr
例题42b.fr0/(qr2)f
d.qr0
a、b是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从a点沿电场线运动到b点,
其速度-时间图象如图所示.则这一电场可能是()
力为________n,在两者连线的中点处,电场强度大小为________n/c.
例题6.如图所示,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心o处固定一点
电荷,将质量为m,带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点a由
静止释放,小球沿细管滑到最低点b时,对管壁恰好无压力,则固定
于圆心处的点电荷在ab弧中点处的电场强度大小为:
()
a.mg/qb.2mg/qc.3mg/qd.4mg/q
三、电场能的性质
1、电场能的基本性质:
电荷在电场中移动,电场力要对电荷做功。
2、电势能ep:
(1)定义:
电荷在电场中,由于电场和电荷间的相互作用,由位置决定的能量。
电荷在某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。
(2)定义式:
epa?
wa0——带正负号计算
(3)特点:
1电势能具有相对性,相对零势能面而言,通常选大地或无穷远处为零势能面。
○
2电势能的变化量△ep与零势能面的选择无关。
○
(1)定义:
电荷在电场中某一点的电势能ep与电荷量的比值。
(3)特点:
1电势具有相对性,相对参考点而言。
但电势之差与参考点的选择无关。
○
2电势是一个标量,但是它有正负,正负只表示该点电势比参考点电势高,还是低。
○
3电势的大小由电场本身决定,与ep和q无关。
○
4电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。
○
(4)电势高低的判断方法
正电荷:
电势能大,电势高;电势能小,电势低。
例题7.如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线,a、b是这条直线上的两点,一电子以速度va经过a点向b点运动,经过一段时间后,电子以速度vb经过b点,且vb与va的方向相反,则下列说法中正确的是:
()
a.a点的场强一定大于b点的场强
b.a点的电势一定低于b点的电势
c.电子在a点的速度一定小于在b点的速度bad.电子在a点电势能小于b点的电势能
4、电势差uab
(1)定义:
电场中两点间的电势之差。
也叫电压。
(3)特点:
1电势差是标量,却有正负,只表示起点和终点的电势谁高谁低。
○
2单位:
伏(v)
○
epq——单位:
伏(v)——带正负号计算
3电场中两点的电势差是确定的,与零势面的选择无关○
4u=ed匀强电场中两点间的电势差计算公式。
——电势差与电场强度之间的关系。
○
例题8.如图所示,在点电荷q的电场中有a、b两点,两点到点电荷的距离r
r.设a、b两点场强大小分别
角,ab弧长为s,则a、b两点的电势差uab=________,ab中点的场强大小e=________.
5、电场力做功wab:
(1)电场力做功的特点:
电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,即与初末位置的电势差有关。
(2)表达式:
wab=uabq—带正负号计算(适用于任何电场)
wab=eqd—d沿电场方向的距离。
——匀强电场
wab=-△ep=epa-epb
无条件结论电场力做负功,电势能增加
例题10.在一个匀强电场中有a、b两点,相距为d,电场强度为e,把一个电量为q的负电荷由a移到b点时,电场力对电荷做正功w,以下说法正确的是(c)
①a点电势比b点电势低②a、b两点电势差大小为u=ed
③ab两点电势差大小为u?
a.①②wq④该电荷在b点电势能较a点大c.①③d.③④b.②③
6、等势面:
(1)定义:
电势相等的点构成的面。
(2)特点:
1等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷,电场力不做功。
○
2等势面与电场线垂直○
3两等势面不相交○
4等势面的密集程度表示场强的大小:
疏弱密强。
○
5画等势面时,相邻等势面间的电势差相等。
○
(3)判断非匀强电场线上两点间的电势差的大小:
靠近场源(场强大)的两点间的电势差大于远离场源(场强小)相等距离两点间的电势差。
若ab=bc,则uabubc
7、静电平衡状态:
(1)定义:
导体内不再有电荷定向移动的稳定状态
(2)特点:
1处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零。
○
2感应电荷在导体内任何位置产生的电场都等于外电场在该处场强大小相等,方向相反。
○
3处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,导体表面是个等势面。
○
4电荷只分布在导体的外表面,与导体表面的弯曲程度有关,越弯曲,电荷分布越多。
○
例题11.如图所示,一金属小球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆mn,
金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为ea、eb、ec,
三者相比,则().
(a)ea最大(b)eb最大(c)ec最大(d)ea=eb=ec
例题12.如图所示,在两个电荷量均为+q的点电荷连线中点o与中垂线上某点p中,正确的关系是()
c.将正电荷从o点移到p点,电场力做正功
d.将正电荷从o点移到p点,电场力做负功
例题
13.
1方向加有如图所示的匀强电场时,带电小物块恰好静止在斜面上,从某时刻开始,电场强度变化为原来的,求:
2
(1)原来的电场强度大小;
(2)物块运动的加速度;
【篇三:
高二物理电场强度教学案例】
电场强度教学案例
★教学目的:
1、知道电荷相互作用是通过电场发生的;
2、理解电场强度和电场线的概念。
3、用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度;
4、知道几种典型电场的电场线分布。
5、以电场线描述电场为例,渗透用场线描述矢量场的方法。
★过程与方法:
通过分析在电场中的不同点,电场力f与电荷电量q的比例关系,使学生理解比值f/q反映的是电场的强弱,即电场强度的概念;知道电场叠加的一般方法。
★情感态度与价值观:
培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
★重点:
电场强度的概念及其定义式
★难点:
对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算
★能力目标:
1、能运用已学过的知识来帮助理解,理解电荷作用靠电场传递。
2、通过实验及对实验结果的观察、分析,得出对有关现象的本质认识
★教学方法:
1、复习导入新课,提出新课题;
2、设问激疑,通过引导,充分调动学生积极思考,体现学生主体地位;
3、类比释疑,由已知的相类似知识,通过类比、分析,使得抽象概念能够较顺利地建立;
4、实验分析,定性与定量相互结合,使具体现象直观表达抽象概念,并充分运用多媒体辅助,动画模拟扩大实验成效。
★教具:
幻灯片,计算机,铜丝,塑料笔。
★【教学过程】
一、复习提问:
师:
上一节,我们认识了电现象中的电荷,包括点电荷,元电荷及电荷之间存在的相互作用。
什么是点电荷?
电荷相互作用有什么规律?
哪位同学来帮我们回顾一下?
电荷之间有相互作用,我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。
电荷之间的作用力是怎样发生的呢?
今天我们就来研究这个问题。
二、新课学习:
踢足球时,脚要直接接触球(看图片),
实验演示:
两个带电小球靠近,生答:
带电小球受到原电荷的作用力。
电荷间的作用没有“接触”,难道电荷作用是“超距作用”?
生答:
不接触
类比重力的产生,可总结出是场的作用,叫做电场。
1、电场:
.
(1)任何带电体周围产生的一种特殊物质。
电场看不见,又摸不着,怎样去认识它、研究它?
动手实验:
利用手中的塑料笔使其摩擦带电,并让其靠近悬挂的铜丝。
现象:
塑料笔吸引铜丝,铜丝偏角可达到60度。
(2)基本性质:
电场能对处在其中的电荷有力的作用,
提示学生:
电场分布强弱不同。
进一步研究电场分布。
引入形成电场的场源电荷q,又引入一个试探电荷q,q必须很小,可看成点电荷。
而且q电量也少,不影响源电荷q的电场。
大家观看演示,同一电荷q在源电荷q附近,不同位置处,静止时受力有何特点?
受力大小不等,那说明了什么?
电场不同位置,会有强弱不同。
这使我们想到,如何表示一个电场不同位置的强弱呢?
用什么表达更确切?
刚才,试探电荷q在不同位置受力不同,那么是否电场力就可用来表示电场的强弱呢?
为什么不能用电场力表示电场强弱?
演示电场中同一点,放不同的试探电荷,
结果:
同一位置不同电荷受力却不等。
显然不能用试探电荷受的力的大小表示电场。
是什么使其受力不等呢?
显然,不是电场本身变化了,而是不影响电场的试探电荷。
比值fq在电场中同一点是不变的。
比值fq反映了什么呢?
是电场的强弱分布。
2.电场强度:
(1)试探电荷:
(2)定义:
物理学中把放入电场中某一点的检验电荷受到的电场力与它的电量的比值叫做这一点的电场强度。
简称场强。
①定义式:
e?
f
q(适用于任何电场)
③物理意义:
描述某点电场的强弱和方向,
④单位:
牛/库(n/c)
⑤矢量性:
我们规定电场中某点的场强方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同,那么负电荷所受电场力的方向与电场强度方向相反。
(做图演示)
(3)真空中点电荷的电场强度:
(设场源电荷+q,试探q,在r处,由库仑定律f=kqqr2∵e=fq)
①表达式:
e=kqr2
画图,该a处,正试探电荷q受力背离连线向外,(再举例-q的试探电荷)总结得出:
②方向:
正点电荷在各点处电场强度方向都是背离场源电荷向外。
么所有物体都是很紧密的物质,但事实不是这样)(负电荷给学生讨论总结出来。
)
③大小与q和r有关。
说明:
公式e=kq/r2中的q是场源电荷的电量,r是场中某点到场源电荷的距离.从而使学生理解:
空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的,与检验电荷无关.
提出问题:
如果空间中有几个点电荷同时存在,此时各点的场强是怎样的呢?
带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性,分析出电场的叠加原理.
(4)电场强度的叠加原理:
某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和.先分析方法(p13-14)后举例:
先在同一直线再不在同一直线。
例如:
课本图1.3-3中p点的场强,等于+q1在该点产生的场强e1和q2在该点产生的场强e2的矢量和.从而使学生进一步理解到,任何带电体都可以看做是有许多点电荷组成的.利用点电荷场强的计算公式及叠加原理就可以计算出其周围各点场强.
当堂练习:
1.下列说法中正确的是:
[abc]
a.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场
b.电场是
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- 物理 电场 教案