13.2 电场电场强度（1）
一、教学目标。
1．知识目标：
1）通过对电场概念的学习，使学生明确场的特点，描写场的方法，并能在头脑中建立起场的模型和图象。
2）理解场电荷、检验电荷的概念，理解和掌握电场强度的概念。
3）掌握点电荷的电场强度公式。
4）理解和掌握电场的叠加原理，会计算简单的点电荷组产生的电场。
2．能力目标：
用比值定义物理量、类比方法的重要研究方法的介绍，培养学生的科学研究能力。
3．物理方法教育目标：
1）树立“场”在空间上有分布的观念，并培养学生的空间想象力。
2）通过“检验电荷”的概念，使学生明确物理测量的有效性的观念。
3）对点电荷场强公式的分析，使学生明确理想模型建立的条件。
二、教学重点、难点。
1．“场”是物理学中的重要概念，“场”的概念比较抽象，在中学物理中，本章又是初次较深入地研究“场”，所以“场”概念的引入，“场”观念的建立，既是本节的重点也是本节的难点。
2．电场强度的概念、场的叠加原理也是本节的重点。
三、教学方法：
计算机辅助教学
四、教学过程：
一）复习提问。
两个点电荷电量分别为+4q、-q，固定在相距为l的两点，在何处放一个什么样的第三点电荷可使第三点电荷保持静止？
在两点电连线延长线上，-q的一侧距-qx=l处（复习库仑定律）。
与第三个电荷电量无关（为建立场强与检验电荷无关，及由力的合成向场的叠加过渡做铺垫）。
二）引入新课。
两个电荷间存在着相互作用力，上一节我们定量地研究了两个点电荷之间的相互作用力的规律——库仑定律。
提出问题：在力学中，我们所学过的弹力、摩擦力均是接触力，只有相互接触的两个物体之间才有可能产生弹力、摩擦力。两个电荷之间并不接触，它们之间的相互作用力是如何实现的呢？
三）进行新课。
1．在同学回答的基础上总结出：两个电荷之间的相互作用力是通过电场实现的。任何一个电荷在其周围空间产生电场，另一个电荷处在它产生的电场中，另一个电荷受到电场对它的作用力——称为电场力。
如同学提出重力、引力，顺便提出重力场、引力场的概念，如无人提出暂不引入重力场、引力场。）
电荷在其周围空间产生电场，静止的电荷产生的电场是静电场。电场对处在场中的其他电荷有力的作用。
2．对任何事物的认识和理解，都要从它与其他事物的相互关系（相互作用）入手，从中找出它的基本性质，对电场的认识也应如此。为了认识电场，找到描写电场性质的物理量，我们先引入两个基本概念：场电荷和检验电荷。
场电荷：产生电场的电荷。
提出问题：什么样的电荷能产生电场？什么样的电荷不能产生电场？！为什么还要提出场电荷呢？
在总结同学的回答时，强调指出这与以前在力学、热学中研究问题时一样，是研究对象的选取的问题。
检验电荷：放在我们所研究的电场中，用来检验该电场的性质的电荷。
检验电荷必须具备的条件：（1）点电荷；（2）电量足够小，使得当将检验电荷引入电场中时不改变场电荷的分布。
提出问题：为什么检验电荷必须具备以上两个条件？
先总结必须满足第二个条件的原因，强调对于任何物理测量，只有当测量工具（仪器）的引入不改变被测对象的性质时，或对被测对象的影响小到可以忽略不计时，这种测量才有意义，否则这种测量是无意义的。
对于必须满足第一个条件的原因，留在以后解决。
3．引入电场强度的概念。
1）将同一个检验电荷q，分别放在电场中的不同点，它所受的电场力的大小和方向一般说来是不同的。
提问：这一实验结果，说明了什么问题？
总结同学回答的情况，强调：同一电场中不同点的性质是不同的，研究电场必须一点一点地研究，即电场在空间有分布。同时回答检验电荷必须是点电荷的原因。
2）集中研究电场中的某一点p。
将电量为q1的检验电荷放在p点，测得它所受的电场力大小为f1；将电量为q2的检验电荷放在p点，测得它所受的电场力大小为f2；……将电量为qn的检验电荷放在p点，测得它所受的电场力的大小为fn。
实验发现：在电场中的同一点，检验电荷的电量q发生变化，它所受的电场力的大小f也随之变化（成正比的变化），而电场力的大小f与检验电荷电量q的比值不变，即。
这个比值不随检验电荷电量变化，说明它与检验电荷无关，它只与电场中这点（p）有关，它只由电场中这一点决定，所以这个比值可以用来描写电场中该点的性质，将它叫做电场中该点的电场强度的大小。
4．电场强度的定义。
电场强度（简称场强）是描写电场有关力的性质的物理量，它是矢量。
检验电荷在电场中某点所受电场力的大小f与检验电荷的电量q的比值f/q，叫做电场中该点的电场强度的大小，即。
在国际单位制中，电场强度的单位是牛/库。
5．请同学根据库仑定律和电场强度的定义，推导点电荷的电场强度的表达式。
1）先求距场电荷q为r的一定点p的场强大小和方向。
2）再将r看成是变量（p点为动点），可得出点电荷q的电场中任意一点的电场强度的表达式。
3）从表达式，进一步说明电场中任一点的电场强度的大小和方向与检验电荷无关，完全由场电荷q和该点的位置所决定。
4）正的点电荷与负的点电荷在空间各点产生的电场强度的方向（为以后引入电场线做准备）。
6．研究点电荷所产生的电场强度，从力的叠加（力的合成）引出场的叠加。
1）两个等值异号的点电荷+q、-q，相距为l，求连线中点的场强；连线延长线距-qx点处的场强；连成的垂直平分线上距中点为x处点的场强；当x ＞＞l时，这两点的场强。
2）在正方形（边长为a）的四个顶点处各固定一电量为+q的点电荷，在过四边形对角线中心o垂直于平面的轴线上距o点x处的场强。
对顶的两个点电荷在该点产生的场，在垂直于x轴上的分量相互抵消。
3）半径为r的均匀带电圆环，电量为q，在其轴线上距环心o距离为x的一点的场强方向沿轴线，其指向由电荷种类确定。
小结：有了点电荷的场强公式和场的叠加原理，原则上可求任意电荷分布的电场各点的电场强度。强调点电荷的场强公式的重要性。
例题精讲。例1 场电荷q=2×10－4c，是正点电荷；检验电荷q=2×10－5c，是负电荷，它们相距r=2m而静止且都在真空中，如图所示。求：
1）q受的电场力。
2）q所在的b点的场强eb。
3）只将q换为q＇=4×10－5c的正点电荷，再求q＇受力及b点的场强。
4）将受力电荷拿去后再求b点场强。
在a与b的连线上，且指向a。
4.5×105n/c方向由a指向b。
4）因e与q无关，自然q=0也不会影响e的大小与方向，所以拿走q后场强不变。
例2 如图（a）所示，点电荷q与9q静止于真空中，相距r，它们均为正电荷，求：
1）连线中点a的场强ea；
2）求场强为0的点位置。
解 （1）在a点放q＇=1c，它受力情况如图5（c）所示，f为q对q＇的作用力，9f为9q对q＇的作用力，而合力为8f方向指向q，所以。
2）先分析e=0的点可能的位置范围，因在该点放+1c时，它受力为零，所以q与9q对+1c作用力一定等大反向，因而两力共线，由此可以断定e=0的点在q与9q的连线上，当+1c放于q以左及9q以右的连线上时，它受的两个力都同向，因而不可能抵消，所以e=0的点一定在两点电荷中间的连线上。
令e=0的点o距q为x，如图（b）所示，＋1c电荷在o点受力为零，所以有。
2）e=0的点在q与9q之间，距q为r/4。
说明1．对于电场强度概念的理解注意：
无论放正、负检验电荷，e的方向定义为+q受力方向，类似于电流方向定义为正电荷移动方向，无论是谁移动形成电流。
2）电场强度为自身性质，与检验电荷无关。
2．我们研究的电荷均处于真空中，如处于空气中也可近似认为是在真空中。
思考题：1．场强e是描写电场有关力的性质的物理量。为什么不直接用检验电荷所受的电场力f来描写，而要引入电场强度这个物理量？
目的：进一步巩固场强的概念，明确场强e与电场力f的联系与区别。
2．由点电荷的场强公式，能否求点电荷所在处（即r=0）的场强？结果如何？为什么？
目的：进一步使学生明确，点电荷（理想模型）建立的条件。
如时间富裕，在课堂上讨论，如时间不够，请学生在下面思考、讨论，下节课再做总结〕
四）课堂小结（配合flash课件演示。)
1．电场的性质：电荷在其周围空间产生电场，电场对处在场中的其他电荷有力的作用。
2．“场”的特点：在空间有分布，同一电场中的不同点，电场强度的大小和方向不同。
3．电场强度的定义。
4．点电荷的场强公式。
5．叠加原理。
五）布置作业。
1．复习本节课文。
2．思考练习二第（1）、（2）题。
3．将练习二（3）、（4）、（5）、（6）（7）题做作业。
五、说明如学生基础较好，场的叠加全讲；如不好，只讲第一个问题即可。
附：板书设计。
二、电场电场强度。
1．电场电场是一种客观存在着的物质。
2．电场强度。
放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强，单位牛每库，n/c
电场力、电场强度是矢量。
规定电场中某点场强方向跟正点电荷在该点所受电场力的相同。
3．点电荷电场的场强。
4．电场的叠加。
3电场强度第一课时
第三节电场强度 第一课时 主备人 路顺利把关人 郑勃。学习目的 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 应用电场强度定义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。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...
第五章第一节电场电场强度 第一课时
教学目的 了解电场元电荷电场线。二出示基础题。一 填空。1图5 2中后三表明 12 2 电荷的多少叫做用符号或表示。在si单位中的单位是用符号表示。3自然界中存在的最小电荷是和所带的电荷，这个最小的电荷叫做用表示，其e 三，阅读117页的内容。四出示基础题。二 填空。4 电荷之间的作用是通过发生的。...
专题五电场与磁场第一课时
专题定位本专题主要是综合应用动力学方法和功能关系解决带电粒子在电场和磁场中的运动问题 这部分的题目覆盖的内容多，物理过程多，且情景复杂，综合性强，常作为理综试卷的压轴题 高考对本专题考查的重点有以下几个方面 对电场力的性质和能的性质的理解 带电粒子在电场中的加速和偏转问题 带电粒子在磁场中的匀速圆周...