電場(chǎng)強(qiáng)度
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 了解電場(chǎng)的概念
2. 理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念
3. 掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1. 重點(diǎn)是使學(xué)生理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法。
2. 電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量之一，這是難點(diǎn)。初學(xué)者容易把電場(chǎng)強(qiáng)度跟電場(chǎng)力混同起來(lái)。
三、主要教學(xué)過(guò)程
1. 復(fù)習(xí)庫(kù)侖定律
在真空中兩點(diǎn)電荷的作用力跟它們的電量乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，這就是庫(kù)侖定律。
2.新課引入
任何力的作用都離不開(kāi)物質(zhì)，腳踢球，腳對(duì)球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗對(duì)雪橇的拉力是通過(guò)繩子作用的；地球?qū)Φ乇砀浇镔|(zhì)的作用力是通過(guò)重力場(chǎng)——物質(zhì)；兩電荷間相互作用時(shí)不直接接觸，它們之間的相互作用也是通過(guò)別的物質(zhì)作用的，這就是電場(chǎng)。
3．教學(xué)過(guò)程 設(shè)計(jì)
（1）電場(chǎng)
a．電荷周?chē)嬖谝环N特殊物質(zhì)
提問(wèn)：既然場(chǎng)是物質(zhì)，為什么我們看不到呢？
答：物質(zhì)形式 實(shí)體（由分子組成）；看的見(jiàn)，摸的著。
場(chǎng)（形式）：看不見(jiàn)，摸不著，不以人的感官意識(shí)為轉(zhuǎn)移的客觀存在。
例如可見(jiàn)光波長(zhǎng)由7000 ~4000 ，但還有很多波長(zhǎng)的光線我們看不到，但不等于它們不存在。不能以人燈感官為標(biāo)準(zhǔn)判一存在與否。場(chǎng)客觀存在的證明是它有力、能的特性。例如重力場(chǎng)對(duì)有質(zhì)量的物體有力的作用，用可對(duì)物體做功，說(shuō)明其能量。電場(chǎng)對(duì)放入其 的電荷Q也有力的作用，可對(duì)Q做功，說(shuō)明其有能量。
b．電場(chǎng)的基本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，此力稱(chēng)電場(chǎng)力。
c.靜電場(chǎng)：靜止電荷的電場(chǎng)。
場(chǎng)有能和力的特性，我們先看電場(chǎng)中力的性質(zhì)，它是本章的重要內(nèi)容，先以點(diǎn)電荷為例。
如圖1所示，在+Q電場(chǎng)中A點(diǎn)分別放入電荷q1、q2、q3則它們分別受電場(chǎng)力為：
A:F1= F2= ;F3=
看看上式，我們可發(fā)現(xiàn)場(chǎng)電荷Q對(duì)不同的檢驗(yàn)電荷q有不同的電場(chǎng)力，但只要A點(diǎn)位置不變，F(xiàn)與q的比值就不變。
若換到B點(diǎn)，則
從上面分析看出：Q固定則電場(chǎng)的空間分布固定，對(duì)于場(chǎng)中某點(diǎn)固定， 值僅與Q、r有關(guān)，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)，它反映的是電場(chǎng)的性質(zhì)，反映的是電場(chǎng)的強(qiáng)弱，稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng)。
（2）電場(chǎng)強(qiáng)度
a.定義：放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電量的比值叫該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng)。
b.定義式：
E=
F——電場(chǎng)力 國(guó)際單位：牛（N）
q——電量 國(guó)際單位：庫(kù)（C）
E——電場(chǎng)強(qiáng)度 國(guó)際單位：牛/庫(kù)（N/C）
c.物理意義：
電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值上等于單位正電荷在那里所受的電場(chǎng)力。
d．電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)所受電場(chǎng)力方向。電場(chǎng)中同一點(diǎn)，+q、-q受力方向不同，場(chǎng)強(qiáng)只能有一個(gè)方向，規(guī)定以+q的受力方向?yàn)檎?/p>
例 在圖2中標(biāo)出A、B、C、D四點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。
正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿連線背離+Q，負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿連線指向-Q。
e.單位：牛/庫(kù) N/C
E= 借助于點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)推出，可適用于任意電場(chǎng)。
（3）一個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)
a. 真空中：E= （與檢驗(yàn)電荷q無(wú)關(guān)，僅與場(chǎng)電荷Q及r有關(guān)）
b. 方向：正電荷在該點(diǎn)受電場(chǎng)力方向（以后還會(huì)遇到各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小，方向均相同的勻強(qiáng)電場(chǎng)）
（4）兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的疊加原理
如圖3所法，在正點(diǎn)電荷Q1與負(fù)點(diǎn)電荷Q2產(chǎn)生的電場(chǎng)中有一點(diǎn)A，求A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EA，由電場(chǎng)強(qiáng)度定義可知，EA在數(shù)值上為+1C點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受的電場(chǎng)力。今在A點(diǎn)放
q=1+C，q將同時(shí)受到Q1和Q2的作用，每個(gè)作用力都能單獨(dú)用庫(kù)侖定律求出，就像另一個(gè)電荷不存在一樣，而q受的合力為各分力的矢量和，又因?yàn)閝是1C正電荷，所以它受的電場(chǎng)力在數(shù)值上等于場(chǎng)強(qiáng)，也就是說(shuō)A點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為Q1與Q2單獨(dú)在A瞇產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，這就是電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理。
用電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理可以求和任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，任何一個(gè)帶電體不管其電荷分布多么復(fù)雜，都可以視為由許多點(diǎn)電荷組成，因而可以用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求出它的場(chǎng)強(qiáng)。可以看出，真空中任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，僅由場(chǎng)是荷、電場(chǎng)中的位置兩個(gè)因素決定，而與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)。
（5）比較：E= 和E=
a. E= 是場(chǎng)強(qiáng)的定義式，適用于任何電場(chǎng)。
b. E= 是點(diǎn)電荷電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式。
（6）電場(chǎng)強(qiáng)度小結(jié)
a. 電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向，均與該點(diǎn)放不放檢驗(yàn)電荷、放那種電荷、放多大檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)，是電場(chǎng)自身的性質(zhì)，與外界因素?zé)o關(guān)。對(duì)確定的電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，在某點(diǎn)放單位正電荷時(shí)，它受電場(chǎng)力的大小和方向是確定的。
定義式：E= 數(shù)值上等于+1C的電荷受到的電場(chǎng)力，對(duì)所有電場(chǎng)都成產(chǎn)。
b.場(chǎng)強(qiáng) 方向：正電荷
單位：牛/庫(kù)（N/C）
決定因素：場(chǎng)電荷、場(chǎng)中位置
疊加原理
（7）例題
例1.場(chǎng)電荷Q=2×10-4C，是正點(diǎn)電荷：檢驗(yàn)電荷q=2×10-5，是負(fù)電荷，它們相距r=2m而靜止且都在真空中，如圖4所示。求：
(1) q受的電場(chǎng)力。
(2) q所在的B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EB.
(3) 只將q換為 =4 ×10-5C的正點(diǎn)電荷，再求 受力及B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。
(4) 將受力電荷拿去后再求B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。
解：（1）庫(kù)侖定律：F= = =9N 方向在A與B的連線上，且指向A。
（2）由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義：E= 所以E= =4.5×105N/C 方向由A指向B。
（3
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