2016-2017学年高中物理 第1章 电与磁 第4节 认识电场教师用书 粤教版选修1-1.doc

1 第四节 认识电场 课 标 解 读 重 点 难 点 1.了解电荷周围存在的电场. 2.知道电场线，会用电场线描述电场. 3.知道电场强度的定义和方向. 4.知道匀强电场的特点. 1.电场线．(重难点) 2.电场强度．(重难点) 3.匀强电场．(重点) 电场的描述 1.基本知识 (1)电场线 ①定义：在电场中画出的一系列的从正电荷(无限远)出发到无限远(负电荷)终止的曲 线，用这些曲线可以形象地描述电场． ②电场线的特点：曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度的方向一致，曲线的 疏密程度描述电场的强弱，越密的地方，电场越强． (2)电场强度 ①物理意义：描述电场强弱和方向的物理量． ②方向：电场强度的方向就是电场中某点电场的方向． ③矢量：电场强度既有大小，又有方向，是矢量． ④单位：牛顿/库仑或伏特/米，符号N/C或V/m. 2．思考判断 (1)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线．(√) (2)电场看不见摸不着，因此电场不是物质．(×) 3．探究交流 如图1­4­1所示，F 1 和F 2 为电荷q 1 和q 2 间的相互作用的库仑力，那么F 1 和F 2 各是怎 样产生的？ 图1­4­1 【提示】 带电体q 1 在其周围产生电场，放在此电场中的带电体q w 受到带电体q 1 的 电场施加的力为F 2 ，同样带电体q 2 在其周围也产生电场，放在此电场中的带电体q 1 也受 到带电体q 2 的电场施加的力为F 1 .2 匀强电场 1.基本知识 (1)定义：在电场中的某个区域，如果电场强度的大小和方向处处相同，这个区域的电 场叫做匀强电场． (2)电场线特点：匀强电场的电场线是一组方向相同的等间距平行线． 2．思考判断 (1)匀强电场就是强度大小不变的电场．(×) (2)任何带电体在匀强电场中所受电场力都相等．(×) 3．探究交流 在现实生活中，如果我们接触到高压电的话，常常会发 生危险，而高压线路的检修人员在进行高压带电作业时，要戴上用金属丝制成的手套、 帽子，穿上衣裤、鞋袜一体的屏蔽服．穿上屏蔽服以后，为什么就不怕高压电了呢？ 【提示】 当检修人员穿上屏蔽服后，相当于把人体用金属网罩起来，外部电场就不 会影响到人体，大部分感应电流从屏蔽服上通过，从而避免了感应电流对人体的危害．即 使在手接触电线的瞬间，放电也只是在手套与电线之间发生，手套与电线之间发生火花放 电以后，人体与电线之间没有电压，检修人员就可以在不停电的情况下，安全地在几十万 伏的高压输电线上工作. 电场线 【问题导思】 1.电场线有何特点？ 2.常见电场线的分布如何？ 1．电场线的概念 在电场中画出的一系列从正电荷(无限远)出发到无限远(负电荷)终止的曲线，曲线上 任意一点的切线方向都跟该点的场强方向一致．电场线密的地方电场强，疏的地方电场 弱．电场线不相交，不中断． 2．电场线的特点 (1)电场线是抽象化、理想化的模型，实际并不存在． (2)电场线起于正电荷，止于负电荷． (3)电场线的疏密表示电场强弱． (4)电场线的每一点的切线方向都跟该点电场方向一致．3 (5)电场线不能相交，因为在电场中的任一点处正电荷只有一个受力方向． 3．常见电场线的分布 电场 电场线图样 简要描述 电场特点 正点电荷 发散状直线 离点电荷近处电场强度大， 方向背离正电荷 负点电荷 会聚状直线 离点电荷近处电场强度大， 方向指向负电荷 等量同种 电荷 相斥状曲线 连线上：中点电场强度最小 (为零)，靠近电荷变大. 中垂线：中点电场强度最小 (为零)，向外移动先变大后 变小. 等量异种 电荷 相吸状曲线 连线上：中点电场强度最小， 靠近电荷变大. 中垂线：中点电场强度最大， 向外移动逐渐变小. 匀强电场 (两平行板正对 中间部分为匀 强电场)平行的、 等间距的、同 向的直线 大小相等，方向相同.(多选)某电场区域的电场线如图1­4­2所示，a、b是其中一条电场线上的两 点，下列说法中正确的是( ) 图1­4­2 A．a点的场强方向一定沿着过a点的电场线向右 B．a点的场强一定大于b点的场强 C．正电荷在a点受到的电场力一定大于它在b点受到的电场力 D．负电荷在a点受到的电场力一定小于它在b点受到的电场力4 【审题指导】 (1)电场线分布的疏密表示场强的大小，电场线分布越密的地方，场强 越大． (2)根据F＝qE判断电场力的大小． 【解析】 过a点的电场线是一条水平向右的直线，故选项A对．a点处电场线密集， 电场较强，故Ea>E b ，选项B对．无论电荷正负，根据F＝q·E，E a >E b ，所以F a >F b ，只是 正负电荷所受的静电力的方向相反，故选项C对，选项D错． 【答案】 ABC 1．如图，A、B两点电场强度相同的是( ) 【解析】 电场线可以形象地描述电场，其疏密反映了场强的大小，场强方向沿电场 线方向的切线方向．分析可知只有C图中，A、B两处电场线疏密相同且方向相同，C正 确． 【答案】 C 电场强度 【问题导思】 1.电场强度的决定因素是什么？ 2.电场强度的方向如何？ 3.电场力与电场强度有何区别？ 1．电场强度的意义 电场强度是描述电场强弱的物理量，反映电场力的性质．电场中某点的电荷受到的电 场力大小不仅与该点的电场强度有关，还与电荷的电荷量有关． 2．对电场强度的理解 在电场中某点，电场强度由该点在电场中的位置所决定，跟电荷所带电荷量无关，是 反映电场性质的物理量． 注意电场强度的唯一性和确定性，电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小 和方向与放入该点的电荷无关，由产生电场的电荷及空间位置决定．电场中每一点对应着 的电场强度与该点是否放置电荷、放置电荷的电荷量及电性无关．即使该处不放入电荷，5 该处的电场强度大小、方向仍不变． 3．电场强度的方向 电场强度是矢量，电场中某点电场强度的方向是不变的，可用电荷受力的方法确定： 与正电荷的受力方向相同，与负电荷的受力方向相反． 4．电场力与电场强度的区别 物理量 电场力F 电场强度E 物理意义 电荷在电场中受到的力 描述电场力的性质，电场 的属性 决定因素 由电场和电荷共同决定 只由电场本身决定 方向 正电荷受力与E同向；负电荷 受力与E反向. 规定E的方向为正电荷在 该点的受力方向 单位 N N/C或 V/m已知电场中某点P的电场强度大小为E，在P点放入电荷量为Q的正电荷A时， A电荷受到的电场力方向向右，在P点放入等电荷量的负电荷B时，B电荷受到的电场力方 向向左．下列说法正确的是 ( ) A．P点放入正电荷时，P点的电场强度方向向右，放入负电荷时，该点的电场强度方 向向左 B．P点放入电荷量为Q/2的正电荷时，电场强度大小减小为E/2 C．只有P点放入电荷时，P点才有电场强度 D．P点的电场强度方向向右 【解析】 电场是一种客观存在的物质，一旦电场确定，则电场中任何一点的电场强 度的大小和方向就被确定，与该点是否放置电荷、放置电荷的电荷量及电性无关，即电场 中任何一点的电场强度由产生电场的电荷及该点的空间位置决定．电场中某点电场强度的 方向是不变的，规定正电荷的受力方向为电场强度的方向，与负电荷的受力方向相反．由 以上分析看出，只有选项D正确． 【答案】 D 电场强度是反映电场性质的物理量，在电场中某点电场强度由该点在电场中的位置及 产生电场的电荷所决定，跟放在该点的带电体所带的电荷量无关. 2．下列说法中正确的是( ) A．电场强度反映了电场力的性质，因此场中某点的电荷在该点所受的电场力越大，则6 说明该点的电场强度越大 B．电场中某点的电场强度E与该点的电荷的受力大小及带电荷量无关 C．电场中某点的电场强度方向就是电荷在该点的受力方向 D．以上说法都不正确 【解析】 电场强度是描述电场强弱的物理量，它表示的是电场力的性质．对电场中 的某点．不同电荷在该点受到的电场力不同，但电场强度的大小不随该点放置的电荷的电 荷量以及电荷受到的电场力的改变而改变，故A错B正确；电场中某点的电场强度方向是 不变的，规定正电荷的受力方向为电场强度的方向，与负电荷的受力方向相反，C错． 【答案】 B 【备课资源】 人是被电“吸”住了吗 人手触电时，由于电流的刺激，手会由痉挛到麻痹．即使发出抽回手的指令，手也已 无法执行这一指令了． 调查表明，绝大多数触电死亡者，都是手的掌心或手指与掌心的同侧部位触电．刚触 电时，手会产生弯曲，而弯曲的方向恰使手不自觉地握住了导线．这时即使想到应松开手 指抽回手臂，也已不可能，形似被“吸住”了． 如果用手的背面触电，对一般的民用电，则不容易导致死亡，有经验的电工为了判断 用电器是否漏电而手边又无电笔，有时就用食指指甲一面去轻触用电器外壳．若漏电，则 食指将会产生弯曲，弯曲的方向又恰是脱离用电器的方向．当然，电压很高，这样做也会 发生危险．7 1．关于电场下列说法中错误的是( ) A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场 B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西 C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷 有力的作用 D．电场是一种假设的物理模型，实际是不存在的 【解析】 电场是带电体产生的一种客观存在的物质，场和实物是物质存在的两种不 同形式，电荷之间的相互作用就是通过电场产生的，电场是传递作用的媒介．电场的基本 性质是对放入其中的电荷有力的作用． 【答案】 D 2．A、B为带电荷量分别为＋Q和－Q的两个等量异种点电荷，c、d为A、B连线上的 两点，且Ac＝Bd，如图1­4­3所示，关于c、d两点间电场强度的情况正确的是( ) 图1­4­3 A．由c到d电场强度由大变小 B．由c到d电场强度由小变大 C．由c到d电场强度不变 D．由c到d电场强度先变小后变大 【解析】 c、d两点处于A、B两异种点电荷所形成的叠加场，各点场强可由E A ＋E B 表示，但计算起来较为繁杂，可借助电场线来描绘，如图所示，从电场线分布看，从c→d 过程中电场线密→疏→密，因此电场强度先变小后变大． 【答案】 D 3．(2013·广东省学业水平考试)电场中，初速度为零的带正电粒子在匀强电场作用下， 运动方向正确的是( ) 【解析】 带正电粒子受电场力的方向与电场线方向相同． 【答案】 D 4．(多选)(2015·内蒙古包头学业水平考试)如图1­4­4所示，实线是匀强电场的电场8 线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上两点，若带电粒子 在运动中只受电场力作用，则由此图可作出正确判断的是( ) 图1­4­4 A．带电粒子带负电荷 B．带电粒子带正电荷 C．带电粒子所受电场力的方向向左 D．带电粒子做匀变速运动 【解析】 由运动轨迹的弯曲特点可知，带电粒子受水平向左的电场力作用，故粒子 带负电荷；由于粒子在匀强电场中运动，则粒子受电场力是恒定的，可知粒子运动的加速 度不变，故正确答案为A、C、D. 【答案】 ACD。