电场线与等势面(教案)

第一篇：电场线与等势面(教案)

电场线与等势面

电场线与等势面的关系

• 电场线与等势面垂直；

• 电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面

• 电场线越密处，等差等势面也越密 等量异种电荷

(1)两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷．

(2)两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直．在中垂面(线)上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线中点)．

(3)在中垂面(线)上的电荷受到的静电力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时静电力不做功．

(4)等量异种点电荷连线上以中点O场强最小，中垂线上以中点O的场强为最大；(5)等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同；

等量同种电荷

(1)两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线．(2)中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零．

(3)两点电荷连线中垂面(中垂线)上，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷)．(4)在中垂面(线)上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱．(5)等量同种点电荷连线上以中点电场强度最小，等于零．因无限远处场强E∞＝0，则沿中垂线从中点到无限远处，电场强度先增大后减小，之间某位置场强必有最大值．

(6)等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反.PS:等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及中垂线上电场强度各有怎样的规律？(1)等量异种点电荷连线上以中点O场强最小，中垂线上以中点O的场强为最大；等量同种点电荷连线上以中点电场强度最小，等于零．因无限远处场强E∞＝0，则沿中垂线从中点到无限远处，电场强度先增大后减小，之间某位置场强必有最大值．

(2)等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同；等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反.例

如图所示，A、B为两个等量正点电荷，O为A、B连线的中点．以O为坐标原点、垂直AB向右为正方向建立Ox轴．下列四幅图分别反映了在x轴上各点的电势(取无穷远处电势为零)和电场强度E的大小随坐标x的变化关系，其中正确的是(C)

例：如图所示为处于静电场中某空腔导体周围的电场分布情况，实线表示电场线，虚线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点，O为空腔导体内的一点．下列说法正确的是：（A）

A.ABCO四个点中电场强度O点最小，B点最大

B.ABCO四个点中电势O点最小，B点最大

C.将负电荷从A点移到B点，电场力做正功 D.将正电荷从A点移到C点，电场力做正功

第二篇：《电场线》教案

《电场线》教案

【教材分析】

《电场线》是人教版物理选修3-1第一章《静电场》第三节“电场强度”的第四部分内容，它并没有独立成节，但是其纵观内容和篇幅以及对后面知识学习的影响，这一节的教学内容是非常重要的，电场线是假象的 曲线，它不但能形象地研究电场的各种特性，还给人们研究抽象事物提供的科学方法

【教学目标】

1.知识与技能

（1）了解电场线的定义，知道用电场线可以形象的表示电场的强弱与方向；（2）了解五种特殊电场的电场线分布特征。2．过程与方法

（1）通过类比思维，构建电场线的意义；

（2）观察电场线的模拟实验，构建各种电场的电场线。3．情感态度价值观

（1）通过对光线的认识，引出电场线的概念，从而激发学生的学习热情；（2）通过具体电场问题的研究，了解电场线在研究电场问题中的意义与作用；

（3）了解电场线也是认识电场的一种科学手段与方

【教具】

感应起电机一个、验电羽两个，两块带有验电羽的绝缘铝板，自制帽子一顶．橡胶板一块。

【教学过程】

（一）复习提问

1、电场强度的定义及其物理意义是什么？

2、电场强度的决定因素是什么？

3、及 有什么联系与区别？

4、简述电场强度的叠加原理．

（二）引入新课

电场强度能够精确的描述电场，但不够形象直观，电场看不见，摸不着，想个什么样的方法来形象地描述它呢？

引入磁场线为电场线做铺垫

在初中，同学们学过磁场，磁场也看不见摸不着；当时用什么方法来形象地描述它呢？

磁感线．

磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，磁感线上一点的切线方向就是这点的磁场方向

用实验模拟磁感线(实验演示)实验通过小磁针的规则排列间接反应出了磁场的分布是有规律的 为电场规律的研究提供思路

演示实验：保证绝对安全情况下，用静电起电器使一学生带有电荷，并让学生带上一顶带有“金属头发”的帽子

现象：帽子上“头发”很有规律的竖起来

结论：带电的头发在电场力的作用下很有规律地竖起来，间接的反应出电场的分布是有规律的

类比磁场，电场也可以像电场那样用一组线来形象直观的描述，它这就是我们今天要研究的电场线 新课教学

（1）点电荷电场的电场线 画出电荷周围各点的场强矢量

用直线把同方向场强矢量连起来

可反应场强的大小和方向，这组线就是正点电荷的电场线

对负电荷Q的电场线，只需将正点电荷Q的电场线反向即可．如下图

（2）等量异号点电荷的电场线

等量异号点电荷周围某一点的场强矢量等于正点电荷的场强矢量和负点电荷的场强矢量的矢量和，画出等量异种点电荷周围各点的电场矢量

用一组曲线画出电场线

电场线的疏密程度反应场强的大小，电场线一点上的切线方向就是该点的场强方向。

最后应指出，电场线并不只存在于纸面上，而是分布于整个立体空间。观看电场线的立体结构视频

（3）等量同号点电荷电场的电场线

用上述的方法也可以得到等量同号点电荷的电场线，如下图

电场线的演示

（l）正点电荷电场线的演示

将验电羽与感应起电机的正极放电杆接通，摇动电机，验电羽上丝线会按场强方向排列，因而显示出电场线．可以看出，电场线形状与图1相似．

（2）负点电荷电场线的演示

将验电羽与感应起电机的负极放电杆接通，摇动电机，验电羽上丝线会按场强方向排列，因而显示出电场线．可以看出，电场线形状与图2相似．

（3）演示等量异号点电荷电场线

放好两个验电羽，所示，再用导线将它们分别与起电机的两个导电杆相连，摇动电机，丝线排列在电场方向上，形成类似图3的形状．

（4）演示等量同号点电荷电场线

用导线将同一个导电杆与两个验电羽相连，摇动起电机，丝线排成形成类似图4形状．

思考:观察下图，关于A、B两点的带电情况能得出哪些确切的结论

学生讨论老师总结：

两电荷是异种电荷；A电荷的带电量比B电荷的带电量大。

计算机模拟动画演示：两个点电荷电场线随电荷电量的变化情况

现象:当电荷的带电情况发生变化时，电场线分布也发生变化

结论：由电荷我们可以推知电场线分布，由电场线分布我们也可推知电荷的带电情况，两者息息相关，电场线可以很好的反应电场的特征

我们还有种最简单的电场要研究——匀强电场

画出无限大平面上一点的场强矢量 如图

由于空间对称，可以肯定场强矢量方向一定垂直平面，所以垂直平面a的所有向上的、向下的直线，都可能是电场线，但考虑到电场线的疏密应该表示场强的强弱，又考虑到空间对称，因而电场线各处的疏密相同，所以电场线只能画成如下图的形状，即电场线是疏密均匀的平行线．

对于无限大均匀带负电的平面，电场线形状下图所示．

电场线仍是疏密均匀的平行线，只是指向平面．这说明在无限大均匀带电平面的两侧场强大小、方向相同．这种电场称为匀强电场．

（5）带有等量异号电荷的无限大平行金属板的电场的电场线 带有等量异号电荷的无限大平行金属板的场强矢量叠加后画出电场线

如图6（a）所示，带有等量异号电荷的两个无限大平面平行放置，由于对称，每个平面上电荷的分布是均匀的． 由场的叠加原理可知，每个带电平面都在它的周围独立地

产生电场，而总的电场应为两个分电场的矢量合．图6（b）画出了每个带电平面的电场线，实线代表正电荷的电场线，虚线代表负电荷的电场线．由于它们都是匀强电场，各分场场强大小处处相等，只是方向有差别．在两板之间两场方向相同，叠加后场强增大；在两板外侧，两场方向相反，互相抵消，场强为0，整个电场电场线的形状如图6（c）所示．

实验 66666666

用导线将两板分别与起电机的两个放电杆连接，并摇动起电机，丝线就排列在电场线方向上．可以观察到，在两板的中央部分，电场线是平行的，其余边缘部分电场线不平行，如图8所示．这是因为平行金属板并非无限大所致，且非正对面上的丝线不动，原因是外侧 ．

（4）均匀带电的无限大平面电场的电场线

图5（a）所示为均匀带正电的无限大平面，在平面上任一点A放＋1C点电荷q，它所受电场力方向如何？由于空间对称，可以肯定q受力的方向一定垂直平面a向上，所以垂直平面a的所有向上的、向下的直线，都可能是电场线，但考虑到电场线的疏密应该表示场强的强弱，又考虑到空间对称，因而电场线各处的疏密相同，所以电场线只能画成图5（b）的形状，即电场线是疏密均匀的平行线．

对于无限大均匀带负电的平面，电场线形状图5（c）所示．电场线仍是疏密均匀的平行线，只是指向平面．

这说明在无限大均匀带电平面的两侧场强大小、方向 相同．这种电场称为匀强电场．

（5）带有等量异号电荷的无限大平行金属板的电场的 电场线

如图6（a）所示，带有等量异号电荷的两个无限大平面平行放置，由于对称，每个平面上电荷的分布是均匀的． 由场的叠加原理可知，每个带电平面都在它的周围独立地

产生电场，而总的电场应为两个分电场的矢量合．图6（b）画出了每个带电平面的电场线，实线代表正电荷的电场线，虚线代表负电荷的电场线．由于它们都是匀强电场，各分场场强大小处处相等，只是方向有差别．在两板之间两场方向相同，叠加后场强增大；在两板外侧，两场方向相反，互相抵消，场强为0，整个电场电场线的形状如图6（c）所示．

3、电场线的演示

（l）点电荷电场线的演示

如图7（a）所示将验电羽与感应起电机的一个放电杆接通，摇动电机，验电羽上丝线会按场强方向排列，因而显示出电场线．可以看出，电场线形状与图2（b）相似．

（2）演示等量异号点电荷电场线

放好两个验电羽，如图 7（b）所示，再用导线将它们分别与起电机的两个导电杆相连，摇动电机，丝线排列在电场方向上，形成类似图3（d）的形状．

（3）演示等量同号点电荷电场线

如图7（b）所示，再用导线将同一个导电杆与两个验电羽相连，摇动起电机，丝线排成形成类似图4的形状．

（4）演示带有等量异性电荷平行金属板的电场线

如图7（c）所示用导线将两板分别与起电机的两个放电杆连接，并摇动起电机，丝线就排列在电场线方向上．可以观察到，在两板的中央部分，电场线是平行的，其余边缘部分电场线不平行，如图8所示．这是因为平行金属板并非无限大所致，且非正对面上的丝线不动，原因是外侧 ．

4、总结电场线的性质

（l）电场线是假想的，不是真实的．

（2）电场线起于正电荷止于负电荷，电场线不闭合．

对于单个点电荷，正电荷假想无穷远处有负电荷，电场线终止于那里；负电荷同理．

（3）电场线的疏密表示电场的强弱．

（4）电场线不能相交．

因为在电场中的任一点处只有一个电场强度，方向唯一，如相交则该处出现两个场强方

向，所以不能相交．

（5）电场统不能相切．

原因：电场线疏密表示强弱，如相切则在切点电场线密度无穷大，这种情况不可能，所 以不会相切．

（四）作业

分别画出正点电荷，负点电荷，等量异性电荷，等量同性电荷，无限大均匀带电平面，带有等量异性电荷的无限大平行平面的电场线．

四、说明

1、注意强调我们画的是几种典型电场的电场线平面分布图，实际上是空间立体分布的．

2、强调一定要记住几种典型电场的空间分布．

3、电场线上茶点的切线方向是那点的电场强度方向，是放在那点检验电荷＋q的受力方向，也是检验电荷＋q在那里所获得的加速度方向．电场线不一定是检验电荷的运动轨迹．

第三篇：高中物理-电场强度、电场线、等势面、电势的关系

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特别推荐

【本讲教育信息】

一.教学内容：

电势差与电场强度的关系及示波器问题的综合

二.学习目标：

1、掌握电场中电势差跟电场强度的关系的理论推导及等势面类典型问题的分析方法。

2、掌握示波器的原理及相关习题的的解题思路。

3、掌握带电粒子在电场中加速和偏转的问题的分析方法。

考点地位：本考点是本章内容的难点，是高考考查的热点，对于电势差和电场强度的关系及等势面的考查，通常以选择题目的形式出现，对于带电粒子在场中的加速和偏转，出题的形式则更灵活，突出了本部分内容与力的观点及能量观点的综合，对于示波器原理的考查在历年的高考题目中，有时以大型综合题目的形式出现，如2005年的全国Ⅰ卷，同时也可以通过实验题的形式出现，如2007年高考的实验题目第11题。

三.重难点解析：

（一）匀强电场中电势差跟电场强度的关系：

（1）大小关系。推导过程如下：

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如图所示的匀强电场中，把一点电荷q从A移到B，则电场力做功为：且与路径无关。另外，由于是匀强电场，所以移动电荷时，电场力为恒力，可仍用求功公式直接求解，假设电荷所走路径是由A沿直线到达B，则做功，这就是电场强度与电势差之间的关系。，两式相比较，说明：

①在匀强电场中，任意两点间的电势之差，等于电场强度跟这两点沿电场强度方向上的距离的乘积。即d必须是沿场强方向的距离，如果电场中两点不沿场强方向，d的取值应为在场强方向的投影，即为电场中该两点所在的等势面的垂直距离。

②公式表明，匀强电场的电场强度，在数值上等于沿电场强度方向上单位距离的电势的降落，正是依据这个关系，规定电场强度的单位：。

③公式只适用于匀强电场，但在非匀强电场问题中，我们也可以用此式来比较电势差的大小。例如图所示是一非匀强电场，某一电场线上A、B、C三点小。我们可以设想，AB段的场强要比BC段的场强大，因而，比较，的大。这里的E1、E2分别指AB段、BC段场强的平均值。由此我们可以得出一个重要结论：在同一幅等势面图中，等势面越密的地方场强越大。事实上，在同一幅等势面图中，我们往往把每两个相邻等势面间的电势差取一个定值，如果等势面越密，即相邻等势面的间距越小，那么场强就越大。

④场强与电势无直接关系。

因为某点电势的值是相对选取的零电势点而言的，选取的零电势点不同，电势的值也不同，而场强不变。零电势可以人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定。初学容易犯的一个错误是把电势高低与电场强度大小联系起来，误认为电场中某点电势高，场强就大；某点电势低，场强就小。

（2）方向关系：

①场强的方向就是电势降低最快的方向。

只有沿场强方向，在单位长度上的电势差最大，也就是说电势降低最快的方向为电场强度的方向。但是，电势降落的方向不一定是电场强度的方向。

②电场线与等势面垂直。

（二）几种常见的等势面及等势面的特点：

（1）点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面如图1所示。

图1（2）等量异种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面，如图2所示。

图2（3）等量同种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面，如图3所示。

图3（4）匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面，如图4所示。

图4

（5）形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面，如图5所示。

图5 等势面的特点：

（1）等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直。

假若电场线与等势面不垂直，则场强E在等势面上就会产生一个分量，在同一等势面上的两点就会产生电势差，出现了一个矛盾的结论，故等势面一定与电场线垂直。

（2）电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交。

（3）两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中，两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方，两个等势面间的距离小，场强小的地方，两个等势面间的距离大，如图5所示。

（4）在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功。

说明：

因为电场强度E与等势面垂直，则电荷在同一等势面上移动时，电场力总与运动方向垂直，故在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功。

注意：

若一电荷由等势面A先移到等势面B，再由等势面B移回等势面A，整个过程电场力做功为零，但分段来看，电场力可能先做正功，后做负功，也可能先做负功，后做正功，例如，在如图所示中带正电的物体由A点运动到B点的过程中，电场力先做负功，后做正功，但总功为零。

（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，表面是一个等势面。

（三）等势面与电场线的关系：

电场中电势相等的点构成的面是等势面。

在同一等势面上任意两点间移动电荷时，电场力不做功。电场线总是与等势面垂直（如果电场线与等势面不垂直，电场在等势面上就有分量，在等势面上移动电荷，电场力就会做功）。在同一电场中，等势面的疏密也反映了电场的强弱，等势面密处，电场线也密，电场也强，反之则弱。知道等势面，可以画出电场线。但等势面与电场线的区别是很明显的，电场线反映了电场的分布情况，是一簇带箭头的不闭合的有向曲线，而等势面是一系列的电势相等的点构成的面，可以是封闭的，也可以是不封闭的。电荷沿电场线移动，电场力必定做功，而电荷沿等势面移动，电场力必定不做功。

（四）带电粒子的加速和偏转及示波器模型：

1.带电粒子的加速

（1）运动状态的分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场受到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀加（减）速直线运动。

（2）用功能观点分析：粒子动能变化量等于电场力做的功。

若粒子的初速度为零，则： 即

若粒子的初速度不为零，则：

故

（3）能用来处理问题的物理规律主要有：

牛顿定律结合直线运动公式；动能定理；动量守恒定律；包括电势能在内的能量守恒定律。

（4）对于微观粒子（如：电子、质子、α粒子等）因其重力与电场力相比小得多，通常可忽略重力作用，但对带电微粒（如：小球、油滴、尘埃等）必须要考虑重力作用。

2.带电粒子在电场中的偏转

（1）运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动。

（2）偏转问题的分析处理方法：类似于平抛运动的分析方法，应用运动的合成和分解知识分析处理。

沿初速度方向为匀速直线运动。即运动时间

沿电场方向为初速为零的匀加速直线运动

故离开电场时的偏移量

离开电场时的偏转角

（3）带电粒子的重力是否可忽略；

①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确暗示以外一般都可忽略不计。

②带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，除有说明或明确暗示以外一般都不能忽略。

3.示波器

对示波管的分析有以下三种情形

（1）偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏中心点形成一个亮斑。

（2）仅在XX’（或YY’）加电压：若所加电压稳定，则电子流被加速、偏转后射到XX’（或YY’）所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心），如图所示。

在如图所示中，设加速电压为U1，偏转电压为U2，电子电量为e，质量为m，由W=△Ek，得： ①

② 在电场中侧移 其中d为两板的间距

水平方向运动时间 ③

又 ④

由①②③④式得荧光屏上的侧移

（3）若所加电压按正弦函数规律变化，如或，偏移也将按正弦规律变化，如，即这亮斑在水平方向或竖直方向做简谐运动。

【典型例题】

问题

1、等势面问题归纳：

例题：

例1.如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等。一个正电荷在等势面L3处的动能为20J，运动到等势面L1处时动能为零；现取L2为零电势参考平面，则当此电荷的电势能为4J时，它的动能为（不计重力及空气阻力）（）

A.16J B.10J C.6J D.4J

解析：正电荷在电场中只受电场力的作用，在L3时，动能为20J，运动到L2等势面时其动能一定是10J。此时电势能为零，则此正电荷动能和电势能总和为10J。

当它的电势能为4J时，动能一定为6J。

答案：C

变式

1、例2.如图所示，在点O置一个正点电荷，在过点O的竖直平面内的点A处自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m，带电量为q。小球落下的轨迹如图中的实线所示，它与以点O为圆心、R为半径的圆（图中虚线所示）相交于B、C两点，点O、C在同一水平线上，∠BOC=30°，点A距OC的高度为h，若小球通过B点的速度为v，则（）

A.小球运动到C点时的速度为 B.小球运动到C点时的速度为

C.小球从A点运动到C点的过程中电场力所做的功为D.小球从A点运动到C点的过程中电场力所做的功为 答案：B、C

（2007·江苏部分中学高三统考）

变式

2、（2004春季全国理综）

例3.如图所示，O是一固定的点电荷，另一点电荷P从很远处以初速度v0射入点电荷O的电场，在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN。a、b、c是以O为中心，Ra、Rb、Rc为半径画出的三个圆，Rc－Rb= Rb－Ra。1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的一些交点。以|W12|表示点电荷P由1到2的过程中电场力的功的大小，|W34|表示由3到4的过程中电场力做的功的大小则

A.|W12|=2|W34| B.|W12|>2|W34| C.P、O两电荷可能同号，也可能异号

D.P的初速度方向的延长线与O之间的距离可能为零

答案：B

问题

2、带电粒子在匀强电场中的加速与偏转模型：

例4.一束电子流在经U=5000V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d=1.0cm，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？

解析：在加速电压一定时，偏转电压U’越大，电子在极板间的偏距就越大。当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压。

加速过程，由动能定理得 ①

进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动l=v0t ②

在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度

③ 偏距 ④

⑤

能飞出的条件为 解①~⑤式得

变式思考：

例5.如图所示，在长为2L、宽为L的区域内正好一半空间有场强为E、方向平行于短边的匀强电场，有一个质量为m、电荷量为e的电子以平行于长边的速度v0从区域的左上角A点射入该区域，不计电子所受的重力，要使这个电子能从区域的右下角B点射出，求：

（1）无电场区域位于区域左侧一半内时，如图甲所示，电子的初速度应满足什么条件；

（2）无电场区域的左边界离区域左边的距离为x时，如图乙所示，电子的初速度又应满足什么条件。

解析：（1）依题意有：

所以

（2）电子在两个电场中的偏距与（1）的情况相同

即：

电子飞过x区所用的时间

在无电场区域中的运动时间为t2，偏距为y2，则

所以 则

问题

3、示波器模型问题及解法：

例6.（2005·全国卷）如图所示中B为电源，电动势，内阻不计，固定电阻，R2为光敏电阻，C为平行板电容器，虚线到两极板距离相等，极板长，两极板的间距，S为屏，与极板垂直，到极板的距离。P为一圆盘，由形状相同、透光率不同的三个扇形a、b、c构成，它可绕AA’轴转动。当细光束通过扇形a、b、c照射光敏电阻R2时，R2的阻值分别为1000、2000、4500

。有一细电子束沿图中虚线以速度v0=8.0×106m/s连续不断地射入C。已知电子质量C，电子质量。忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。假设照在R2上的光强发生变化时，R2阻值立即有相应的改变。

设圆盘不转动，细光束通过b照射到R2上，求电子到达屏S上时，它离O点的距离y。（计算结果保留两位有效数字）

解析：设电容器C两板间的电压为U，电场强度大小为E，电子在极板间穿行时y方向上的加速度大小为a，穿过C的时间为t1，穿出时电子偏转的距离为y1。

由此可见，电子可通过C。

设电子从C穿出时，沿y方向的速度为v，穿出后到达屏S所经历的时间为t2，在此时间内电子在y方向移动的距离为y2

由以上有关各式得 代入数据得 由题意

变式思考1：（2003年江苏卷第11题）

例7.如图所示中为示波器面板，屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形。

（1）若要增大显示波形的亮度，应调节____________旋钮。

（2）若要屏上波形线条变细且边缘清晰，应调节____________旋钮。

（3）若要将波形曲线调至屏中央，应调节____________与____________旋钮。

答案：（1）辉度（或写为）

（2）聚焦（或写为○）垂直位移（或写为↑↓）水平位移（或写为→←）

变式思考

2、（2007年全国卷）

例8.（1）用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号。把该信号接入示波器Y输入。

①当屏幕上出现如图1所示的波形时，应调节______________钮。如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调节__________钮或__________钮，或这两个钮配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。

②如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，应将__________钮置于_________位置，然后调节_______________钮。

小结本节内容：

答案：竖直位移或↑↓ 衰减或衰减调节 Y增益 扫描范围 1k挡位 扫描微调

【模拟试题】

1.关于静电场的电场线和等势面，以下说法正确的是（）

A.处于静电平衡的导体，内部没有电场线，它的电势也一定为零

B.导体周围的电场线一定与导体表面垂直

C.在同一条电场线上的两点，电势必定不等

D.在同一条电场线上的两点，所在位置的场强必定不相等

2.对公式U=Ed的理解，下列说法正确的是（）A.在相同的距离上的两点，电势差大的其场强也必定大

B.此公式适用于所有的电场中的问题

C.公式中的d是通过两点的等势面间的垂直距离

D.匀强电场中，沿着电场线的方向，任何相等距离上的电势降落必定相等

3.如图所示，a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是（），a、b、c

4.如图所示，在点电荷Q形成的电场中，已知a、b两点在同一等势面上，甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为acb和adb，两个粒子经过a点时具有相同的动能，由此可判断（）

A.甲粒子经过c点时与乙粒子经过d点时具有相同的动能

B.甲、乙两粒子带异种电荷

C.若取无穷远处为零电势，则甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能

D.两粒子经过b点时具有相同的动能

5.如图所示，两块相对的平行金属板M、N与电池相连，N板接地，在距两板等远的一点P固定一个带正电的点电荷，如果将M板向上平移一小段距离，则（）

A.点电荷所受的电场力减小

B.点电荷所受的电场力增大

C.点电荷的电势能减小

D.点电荷的电势能保持不变

6.如图所示，匀强电场中有一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间的距离是2cm，则该电场的场强是__________________V/m，到A点距离为1.5cm的P点电势为______________V。

7.如图所示，在范围很大的水平向右的匀强电场中，一个电荷量为-q的油滴，从A点以速度v竖直向上射入电场。已知油滴质量为m，重力加速度为g，当油滴到达运动轨迹的最高点时，测得它的速度大小恰为。问：

（1）电场强度E为多大？

（2）A点至最高点的电势差为多少？

【试题答案】

1.BC 2.CD 3.D 4.BCD 提示：从轨迹看甲粒子受引力、乙粒子受斥力，故两粒子带异种电荷。a→d乙粒子克服电场力做功，动能减少，a→c电场力对甲粒子做正功，动能增加，所以甲在c点动能大于乙在d点的动能，a→d乙粒子克服电场力做功，电势能增加，a→c电场力对甲粒子做功，电势能减少，故乙在d点的电势能大于甲在c点的电势能。

5.AC 提示：两板电势差不变，距离变大，则场强距离不变，则电势差 6.减小，减小，电荷所受电场力也减小；P与N板间减小，故电荷的电势能减小。提示：

7.解析：（1）油滴在运动到最高点的过程中，受到竖直方向重力的作用和水平方向的电场力的作用。

在竖直方向上油滴做匀减速运动，当时上升到最高点B，高度为

在水平方向上，油滴做匀加速运动，当时，可求得：

（2）在油滴运动到最高点的过程中，油滴的水平位移为所以A、B两点间的电势差为

A点电势低于最高点B。

第四篇：电场线教学设计

高中物理《电场线》教学设计

上海市新中高级中学

朱惠顺

一、设计思路

发掘物理学史在物理教育上的功能，教学中渗透物理学探索过程中问题背景的演化，阐明重大物理学问题产生的历史条件和导致的重大发现，使学生从前辈大师的工作中体会科学探究。现有的物理知识，都是在人类与物理世界的长期对话中，经过无数的曲折与反复，进行抽象概括而获得的。对现有知识的历史考察，可以把发现过程放在更真实的背景下，让学生了解科学问题是如何提出的，它的自然原型和理想模型是什么，问题是如何解决的，相应的概念和定律是如何萌生、提炼和发展的，呈现知识的生成过程，从而达到对知识本质的深入理解。

“电场线”是物理学中一个重要的物理模型，“电场线”的引入，是人类认识抽象事物本质规律的一个重要的方法。通过教学活动使学生经历电场线的实验模拟过程，了解电场线的作用。体验“从抽象到具体，化无形为有形”建立理想模型的科学方法。

本节课采用“类比”的方法来学习“电场线”。引导学生充分利用已有知识和方法进行探究活动。通过与“磁感线”描绘过程的类比（从与磁场作用的外界表现来研究磁场的本质的思想方法），实验模拟“电场线”的过程，了解“电场线”的作用和特点。

二、《课标》要求、教学内容及教学对象分析

1．《课标》要求： 理解电场线

2．教学内容：在学习“电场线”时，与“磁感线”相类比，感受建模的方法。3．教学对象已有知识基础：初中学习过用实验模拟磁感线的方法，高中已经学习了“库仑定律”“电场、电场强度”的初步知识。

三、教学目标

1．知识与技能：

理解电场线；知道电场线可以形象地表示电场的强弱和方向。2．过程与方法：

在学习电场线的过程中，进一步感受建立理想模型的科学方法。通过用实验的方法描绘电场线，学习运用空间想象构建“电场”在空间的分布景象。通过比较“电场线”和初中所学的“磁感线”，感受类比的研究方法。3．情感、态度与价值观

通过观察、分析和实验，引导学生透过现象解释物理规律，培养崇尚科学、破除迷信的意识。

四、教学重点、难点

重点：能用电场线描绘电场

难点：模拟电场线的实验原理、科学依据（通过“类比”和“层层设问”的设计突破）

五、教学过程

一、用物理学史引课：

指导学生阅读物理学发展史的一小段资料，结合所学的知识思考并回答问题： 1．“场”的概念是由谁提出的？科学依据是什么？ 2．电场、磁场的属性是什么？

3．电场的基本性质是什么？如何描述？

二、用“类比法”、“实验法”进行新课教学：

回顾用磁感线描绘磁场的过程方法，探寻科学依据、分析实验原理；用“类比法”探究用实验模拟电场线的的方法，画出典型电场的电场线。最后归纳总结电场线的特征。

[新课教学] 复习回顾

用磁感线描绘磁场的原理、过程和方法，思考并回答问题： 4．法拉第是如何用电场线和磁感线描绘场的强弱和方向的？ 5．模拟磁感线的实验原理和科学依据是什么？

学习新知

将“电场”同“磁场”类比，实验模拟画出几种典型的静电场中的电场线。思考与探讨：

6．如何用实验来模拟电场线？能否仍然用铁屑、玻璃板来模拟？为什么？（1）怎样建立电场？（2）怎样选择模拟材料？

（3）是否可以将毛屑撒在玻璃板上放入电场中模拟？

（4）实验模拟的方案：在培养皿中倒入蓖麻油，将剪好的毛屑均匀撒在蓖麻油中，加上电场，毛屑就将按着电场强度的方向排列起来。

下面我们就利用这些器材和装置模拟几个典型的电场的电场线 实验一：模拟孤立正（或负）电荷的电场的电场线 实验二：模拟等量异种电荷的电场的电场线 实验三：模拟等量同种电荷的电场的电场线

实验四：模拟带等量同种电荷的平行金属板形成的电场的电场线

实验五：模拟孤立电荷与金属板带异种电荷形成的电场的电场线（展示三维空间图）

三、总结归纳电场线的特点： 7．电场线是实际存在的吗？

8．电场线从哪里出发，到哪里终止？闭合吗？（强调静电场）电场线能相交吗？ 9．怎样描绘场强的大小和方向？

10．电场线是否是带电粒子的运动轨迹？ 11．能否说有电场线的地方才有电场？

四、课堂总结：

电场虽然抽象但它是客观存在的物质，电场线虽然形象但它仅是为描绘电场而假想的线。

“场”的概念的建立是物理学发展过程中的一个里程碑。也正是因为法拉第关于电场线、磁感线的引入为抽象的电场、磁场建立起具体的模型，形象、直观地反映电场、磁场的本质特征，为我们打开了一扇认识、研究电场、磁场的大门。也为我们认识研究抽象事物的本质特征和运动规律提供了科学的方法。

那就是：从抽象到具体，化无形为有形。

五、作业布置：

1．分析比较磁感线与电场线的异同。

2．利用典型电场的电场线定性分析某些特殊区域的场强的变化规律，并利用场强公式验证分析结论。（沿孤立电荷的电场线、两电荷的连线和中垂线、匀强电场的电场线）

第五篇：《电场线》教学设计

《电场线》教学设计

【教学目标】

1．知道电场线的定义及物理意义。

2．从简单的点电荷入手，通过想象画出点电荷的电场线，并用实验显示电场线的分布情况，熟悉几种常见电场的电场线分布，培养学生的形象思维能力，并进行科学研究方法的教育。

3．通过观察各种电场线，认识静电场的电场线，培养学生的观察能力。

4．知道什么是匀强电场，掌握匀强电场的特点；

【教学重、难点】

重点：掌握静电场的电场线的分布。

难点：理解电场线的性质。

【教具】

感应起电机、计算机多媒体设备、CAI课件等。

【教学过程】

一、复习提问 引入新课

通过前面的学习，我们知道，电荷周围存在着一种“看不见”“摸不着”的特殊物质，那就是电场。我们是用什么物理量来描述电场的强弱？

生：电场强度

（Flash显示）师：比如，在真空中有一正点电荷，电量为+Q。

师：如何把A点的场强形象地表示出来？

生：画箭头。

师：画箭头，这是常用的表示矢量的方法，即在A点画上一箭头，如果电场中还有另一点B，如何同时把B点的场强也表示出来呢？

师：B点的场强比A大，所以画一个长一点的箭头来表示。

师：电荷周围空间都存在场强，如何形象直观地把整个电场的情况表示出来？

如果仍用这种画箭头的方法结果会怎样呢？同学们可以想象一下这种表示方法好不好呢？

比较形象，但是场中布满箭头，杂乱而不清晰，而且还只能表示有限个点的场强。

师：为了改善这种情况我们采用了方便、形象直观的描述整个电场的一种图示方法──电场线

二、新课教学

1．电场线

在电场中画一些有方向的曲线，使曲线上的每一点的切线方向与该点的场强方向一致，这样的曲线叫电场线。

电场线的形状可以用实验来模拟。把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，微屑就按照场强的方向排列起来，显示出电场线的分布情况。应该注意这个实验只是用来模拟电场线的分布情况，电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描述电场的假象的线。

2．点电荷的电场线

师：点电荷周围的电场特点我们已经知道，请同学们根据电场线的定义想象一下，点电荷的电场线会是什么形状？并把你想象的形状画出来。

点电荷电场线的形状呈发散状。

其实电荷周围的空间都存在电场，电场线应该是空间立体分布的。同学们刚才想象的时候是否想到了这一点呢？下面我们来看点电荷电场线的空间立体分布图。

为了方便，我们平常画的都是电场线的平面分布图，也就是它的一个截面图。

对点电荷的电场线分布情况我们已经很清楚的认识并理解了，其它几种常见的电场线的分布情况怎样？

3．其它几种常见电场的电场线

（1）等量异种电荷的电场线；（2）等量同种电荷的电场线；（3）点电荷与带电平板间的电场线。

请同学们观察各种电场的电场线，思考电场线有哪些性质？

首先观察电场线的方向。方向是从哪里指向哪里？是从正电荷出发，到负电荷终止，或者从正电荷出发延伸到无穷远。或者从无穷远出发到负电荷终止。

这是电场线的一个性质。

4．电场线的性质

（1）静电场的电场线总是从正电荷（或者从无穷远）出发到负电荷终止（或者延伸到无穷远）。

师：电场线可以形象地表示场强方向，还能表示什么？

生：表示大小。

师：是怎样表示大小的？

（我们知道，离电荷越近的地方，场强越大。从图中可以看出，离点电荷越近的地方电场线越密，在同一个电场线分布图上，电场线的疏密还可以大致表示场强的大小：电场线越密的地方场强越大，电场线越稀的地方，场强越小）

（2）电场线越密的地方场强越大； 电场线越稀的地方场强越小。

师：观察常见的几种电场线的分布，是否发现有电场线相交？（没有）。我们能否肯定，电场中任何两条电场线都一定不会相交。说明理由。

生：可以肯定。

我们可以肯定，电场中任何两条电场线都不会相交。根据电场线的定义，电场中某点电场线的切线方向是该点的场强方向，如果两条电场线相交，则在交点处出现两个切线方向，即两个场强方向，这是不可能的。

（3）电场中任何两条电场线都不会相交

看不见摸不着的抽象的电场用电场线表示出来，为我们研究电场带来了方便。

师：在电学中经常用到这样的一种特殊电场，它的场强大小和方向处处相同，这样的电场，叫匀强电场

5．匀强电场

请同学们想想：匀强电场的电场线应该是怎样分布的？并把它画出来。

（电场线的密疏表示大小，场强大小处处相同，即电场线的密疏处处相同。方向处处相同，电场线一定是平行直线）

所以匀强电场的电场线特点：距离相等的平行直线

通常情况下怎样获得匀强电场？

相距很近、互相正对的等量异种电荷的两块平行金属板中部区域的电场就是匀强电场。

总结

这节课我们学习了电场线的概念，知道电场线是为了方便、形象直观地描述整个电场而人为的画出来的一组假想曲线。我们从简单的点电荷入手，通过想象画出点电荷的电场线，并用油中的头发屑来显示电场线的分布情况。通过观察几种常见电场的电场线分布，归纳出电场线的性质。并应用电场线的知识来认识匀强电场。

巩固练习

下面我们来讨论这样一个问题：如图所示为一条水平向右的电场线，由此能否确定三点的场强方向？（都为水平向右）能否判断A、B、C三点场强的大小？为什么？

备选问题

1．有同学认为，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹，这种认识对吗？

不对。电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线。电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向是一致的，也是正电荷在该点受力产生加速度的方向。

电荷运动的轨迹是带电粒子在电场中实际通过的路径，路径上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向。因此，电场线与运动轨迹是两回事，不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹。

注意电场线一般不是带电粒子运动的轨迹，在特殊情况下，带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合。这些特殊情况是

①电场线是直线；

②带电粒子初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上；

③带电粒子只受电场力作用。

2．一带电粒子仅受电场力作用从电场中的A点运动到B点，轨迹如图示中的虚线所示，则（）

A．粒子带正电

B．粒子加速度逐渐减小

C．粒子的速度不断减小