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1、2022年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三1.3《電場及其描述》 WORD教案2
課程分析
本節(jié)重點、難點是理解電場、描述電場性質(zhì)的物理量――電場強(qiáng)度、電場的疊加原理、電場線、勻強(qiáng)電場。
E=F/q是電場強(qiáng)度的定義式,適用于任何電場;僅適用于真空中點電荷的電場。如果有幾個點電荷同時存在,它們的電場就互相疊加,形成合電場。這時某點的場強(qiáng)等于各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。
課堂導(dǎo)學(xué)
一、電場強(qiáng)度
(一)問題導(dǎo)學(xué)
1、不接觸的電荷是通過什么相互作用?
2、如何描述電場中一點電場的強(qiáng)弱?你有什么方法來比較?(合作討論)
3、電場強(qiáng)度的定義式;;單位及其換算?
2、
4、請你推導(dǎo)距點電荷R處電場強(qiáng)度的計算式?
5、電場強(qiáng)度的疊加遵循什么法則?
(二)典例探究
圖6-1-3
例1:如圖6-1-3所示,在真空中有兩個點電荷Q1=+3.0x10-8C和Q2=-3.0x10-8C,它們相距0.1m,求電場中A點場強(qiáng).A點與兩個點電荷的距離r相等, r=0.1m.圖6-1-6
解析:真空中點電荷Q1和Q2的電場在A點的場強(qiáng)分別為E1和E2,它們大小相等,方向如圖6-1-4,合場強(qiáng)E,場強(qiáng)E1,場強(qiáng)E2向上平移后的矢量,三者構(gòu)成一正三角形,故E與Q1Q2平行,且E=El=E2=圖6-1-4
=2.7x104N/C
例2:在電場中某點放一
3、檢驗電荷,其電量為q,檢驗電荷受到的電場力為F,
則該點電場強(qiáng)度為E=F/q,那么下列說法正確的是( )
A,若移去檢驗電荷q,該點的電場強(qiáng)度就變?yōu)榱?
B.若在該點放一個電量為2q的檢驗電荷,該點的電場強(qiáng)度就變?yōu)镋/2
C.若在該點放一個電量為-2q的檢驗電荷,則該點場強(qiáng)的大小仍為E,但電場強(qiáng)度的方向變?yōu)樵瓉硐喾吹姆较?
D.若在該點放一個電量為的檢驗電荷,則該點場強(qiáng)的大小仍為E,電場強(qiáng)度的方向也仍為原來的場強(qiáng)方向
解析:電場中某點的電場強(qiáng)度是由場源電荷決定,與檢驗電荷的有無、正負(fù)、電量的多少無關(guān),故正確 答案為D.
答案:D
二、電場線
(一)問題導(dǎo)學(xué)
4、
1、什么是電場線?如何用電場線形象描述電場?
2、請畫出正點電荷、負(fù)點電荷、等量同種電荷、等量異種電荷電場線的分布。并說出有何特點?
3、什么是勻強(qiáng)電場?勻強(qiáng)電場電場線分布特點?
(二)典例探究
圖9-2-6
例3:圖9-2-6中實線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷 產(chǎn)生的電場線,虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡,a、b是詭計上的兩點。若帶電粒子在運動中只受電場力作用,根據(jù)此圖可作出正確判斷的時( )
A.帶電粒子所帶電荷的符號
5、B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向
C.帶電粒子在a、b兩點的加速度何處較大
D.帶電粒子在a、b兩點的動能何處較大
〖解析〗粒子的加速度大小看其所受電場力的大小,而電場力的大小由電場線的疏密決定。從電場線分布情況可設(shè)想電場是由軌跡左側(cè)的“點電荷”產(chǎn)生的,從軌跡的偏向可得“點電荷”給帶電離子吸引力,即a、b兩點受力方向如圖所示;若粒子從a向b運動從圖中可得F與v的夾角大于90°角,電場力做負(fù)功、粒子動能減少,綜上所述:BCD正確。
例4:如圖8所示,一個質(zhì)量為30g帶電量C的半徑極小的小球,用絲線懸掛在某勻強(qiáng)電場中
6、,電力線與水平面平行.當(dāng)小球靜止時,測得懸線與豎直夾角為30°,由此可知勻強(qiáng)電場方向為 ,電場強(qiáng)度大小為 .(g取10m/s2)
解析:分析小球受力,重力mg豎直向下,絲線拉力T沿絲線方向向上,因為小球處于平衡狀態(tài),還應(yīng)受水平向左的電場力F.小球帶負(fù)電,所受電場力方向與場強(qiáng)方向向反,所以場強(qiáng)方向水平向右.
小球在三個力作用之下處于平衡狀態(tài).三個力的合力必為零.所以
F=mgtg30°又 =mgtg30°
E=mgtg30°=
有效訓(xùn)練
1. 下列關(guān)于點電荷的場強(qiáng)公式的幾種不同的理解,不正確的是( )
A.在點電荷Q的
7、電場中,某點的場強(qiáng)大小與Q成正比,與r2成反比
B.當(dāng)r→0時,E→∞;當(dāng)r→∞時,E→0
C.點電荷Q產(chǎn)生的電場中,各點的場強(qiáng)方向一定是背向點電荷Q
D.以點電荷Q為中心,r為半徑的球面上各處的場強(qiáng)相等
2. 在電場中某點放入電荷量為q的正電荷時,測得該點的場強(qiáng)為E,若在同一點放入電荷量q′=-2q的負(fù)電荷時,測得場強(qiáng)為E′,則有( )
A.E′=E,方向與E相反 B.E′=2E,方向與E相同
C.,方向與E相同 D.E′=E,方向與E相同
3. 圖1-3-19所示的各電場中,A、B兩點場強(qiáng)相同的是( )
圖1-3-19
8、4. 在同一直線上依次有A、B、C三點,且BC=3AB,在A點固定一個帶正電的小球,在B點引入電量為2.0×10-8c的試探電荷,其所受電場力為2.0×10-6N。將該試探電荷移去后,B點的場強(qiáng)為___________,C點的場強(qiáng)為______________。如果要使B點的場強(qiáng)為零,可能在C點放一個電量是A點處帶電小球的電量的_________倍的________電荷.
5. (xx廣東理科基礎(chǔ)12)如圖所示,實線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷Q產(chǎn)生的電場線,若帶電粒子q(|Q|>>|q|)由a運動到b,電場力做正功。已知在a、b兩點粒子所受電場力分別為Fa、Fb,則下列判斷正確的是(
9、 )
A.若Q為正電荷,則q帶正電,F(xiàn)a>Fb
B.若Q為正電荷,則q帶正電,F(xiàn)aFb
D.若Q為負(fù)電荷,則q帶正電,F(xiàn)a
10、
D.先變小后變大,方向水平向右
7. 在X軸上有兩個點電荷,一個帶正電Q1,一個帶負(fù)電Q2。且Q1=2Q2。用E1和E2分別表示兩個電荷所產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小,則在X軸上( )
A.E1=E2之點只有一處;該點合場強(qiáng)為0
B.E1=E2之點共有兩處;一處合場強(qiáng)為0,另一處合場強(qiáng)為2E2
C.E1=E2之點共有三處;其中兩處合場強(qiáng)為0,另一處合場強(qiáng)為2E2
D.E1=E2之點共有三處;其中一處合場強(qiáng)為0,另兩處合場強(qiáng)為2E2
8. .如圖1-3-23所示,絕緣細(xì)線一端固定于O點,另一端連接一帶電荷量為q,質(zhì)量為m的帶正電小球,要使帶電小球靜止時細(xì)線與豎直方向成角,可在空
11、間加一勻強(qiáng)電場則當(dāng)所加的勻強(qiáng)電場沿著什么方向時可使場強(qiáng)最小?最小的場強(qiáng)多大?這時細(xì)線中的張力多大?
圖1-3-23
9. 一個帶正電荷的質(zhì)點P放在兩個等量負(fù)電荷A、B的電場中,P恰好在AB連線的垂直平分線的C點處,現(xiàn)將P在C點由靜止釋放如圖6-1-11所示,設(shè)P只受電場力作用,則( )
A.P由C向AB連線中點運動過程中,加速度可能越來越小而速度越來越大
B.P由C向AB連線中點運動過程中,加速度可能先變大后變小,最后為零,而速度一直變大
C.P運動到與C關(guān)于AB的對稱點C′靜止
D.P不會靜止,而是在C與C′間來回振動
圖9-2-8
10.
12、 如圖9-2-8所示,半徑為R的圓環(huán),均勻帶有電量為Q的正電荷。先從環(huán)上截取△S的一小段,若△S≤R,且圓環(huán)剩余部分的電荷分布不變,則圓環(huán)剩余部分的電荷在環(huán)心O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為__________,方向為_______________。如圖9-2-8所示,半徑為R的圓環(huán),均勻帶有電量為Q的正電荷。先從環(huán)上截取△S的一小段,若△S≤R,且圓環(huán)剩余部分的電荷分布不變,則圓環(huán)剩余部分的電荷在環(huán)心O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小 為__________,方向為_______________。
答案:1、BCD 2、D 3、C 4、100N/q,6.25N/q,9,正 5、A 6、B 7、B 8、小球受到重力G、繩的拉力T、電場力F三個力作用,根據(jù)平衡條件可知,拉力T與電場力F的合力必與重力G等值反向因為拉力T的方向確定,F(xiàn)與T的合力確定,當(dāng)電場力F垂直懸線時最小,場強(qiáng)也最小.,此時繩中張力T=mgcosа
9、ABD 10、 沿△S與O的連線指向△S