2024版新教材高中物理第九章静电场及其应用3.电场电场强度课件新人教版必修第三册

3．电场电场强度核心素养定位物理观念知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质，知道电场强度的定义及物理意义，知道电场线的概念及特点．科学思维通过电荷在电场中所受静电力研究静电力的性质，领略理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法．科学探究了解如何用电场线描述电场，体会形象描述电场强度的方法．科学态度与责任经历电场从提出到被证明是客观存在的过程，学习科学家严谨的科学态度．导学·掌握必备知识共研·突破关键能力精练·落实学科素养导学·掌握必备知识一、电场和电场强度1．电场

是物质存在的一种形式

在_____的周围存在着由它产生的电场．处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个_____给予的．2．电场的基本性质电场对放入其中的电荷有力的作用．3．静电场________电荷产生的电场．电荷电场静止4．电场强度(1)试探电荷

一定为电荷量很小的点电荷用来研究电场各点的性质的电荷．(2)场源电荷或源电荷激发电场的带电体所带的电荷．

静电力电荷量牛每库N/C正相反二、点电荷的电场电场强度的叠加1．真空中点电荷的电场(1)场强公式：E＝________．(2)方向：如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径_____；当Q为负电荷时，E的方向沿半径_____．2．电场强度的叠加场强是____量，如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷_____在该点产生的电场强度的________．

向外向内矢单独矢量和三、电场线1．电场线的概念英国物理学家_______采用画电场线的方法来描述电场．电场线是画在电场中的一条条有____的曲线，曲线上每点的____方向表示该点的电场强度方向，电场线的疏密表示电场强度的_____．

实际不存在，是假想的2．电场线的特点

有起点和终点，不是闭合曲线(1)电场线从_______________出发，终止于无限远(或负电荷).(2)电场线在电场中不相交，不闭合．

表明电场强度的唯一性

法拉第方向切线大小正电荷(或无限远)四、匀强电场1．概念：如果电场中各点的电场强度的大小_____、方向________，这个电场就叫作匀强电场．例如，相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场．2．匀强电场的电场线可以用间隔相等的________来表示．相等相同平行直线【情境思考】生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场．若电场线分布如图所示，M、N为电场中的点．判断以下问题．(1)鱼的头部带负电．(

)(2)鱼的头部带正电．(

)(3)M点的电场强度大于N点的电场强度．(

)×√√拓展

1

【实验探究】两个物体没有接触，却能产生相互作用．那么，电荷之间的相互作用是通过什么发生的？带电梳子与水流没有接触，却可以发生静电力的作用．提示：带电体之间通过电场发生相互作用．

拓展5

模拟电场线电场线的形状可以用实验来模拟．把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，碎屑就按电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况．要注意的是，电场线虽然可以模拟，但实际上并不存在，电场线只是为了形象地描述电场而假想的线．法拉第最早提出了电场线的概念．

共研·突破关键能力目标一电场强度的理解【导思】——————————————————○在空间中有一电场，把一电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F.(1)若把电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？(2)若把电荷量为nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？(3)能否用电荷受到的静电力来描述电场的强弱？(4)电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？2FnF不能F与q的比值为定值

答案：B例2.

把一个电荷量q＝－10－6C的试探电荷，依次放在正点电荷Q周围的A、B两处，如图所示，受到的电场力大小分别是FA＝5×10－3N，FB＝3×10－3N.(1)画出试探电荷在A、B两处的受力方向；(2)求出A、B两处的电场强度；(3)若在A、B两处分别放上另一个电荷量为q′＝＋10－5C的电荷，该电荷受到的电场力分别为多大？

思维提升(1)电场强度的大小和方向取决于电场本身，与试探电荷的存在与否及大小无关．(2)确定电场强度的方向一定要看清试探电荷是正电荷还是负电荷，再确定电场强度与力的方向相同还是相反．

答案：D[训练2]如图所示，在一带负电荷的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8C的试探电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6N，方向如图．(1)B处电场强度多大？方向如何？

(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7C的试探电荷放在B点，其受力多大？此时B处电场强度多大？

(3)如果将B处电荷拿走，B处的电场强度是多大？200N/C方向与F1方向相反8.0×10－5N

200N/C200N/C

目标二点电荷的电场电场强度的叠加【导思】——————————————————○

(1)如图所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q，已知q到Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？

(2)如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图所示的位置，q所在位置的电场的电场强度是多大？

公式比较内容本质区别定义式决定式适用范围一切电场真空中静止点电荷的电场Q与q的意义q表示试探电荷的电荷量Q表示场源电荷的电荷量关系理解E的大小与F、q的大小无关E的大小与Q成正比

答案：A

答案：B

思维提升(1)电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算．(2)当两矢量满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上时，两矢量合成叠加，合矢量为零，这样的矢量称为“对称矢量”．在电场的叠加中，注意图形的对称性，发现对称矢量可简化计

答案：D

[训练4]

如图所示，在圆心为O、半径为R的圆周上等间距分布着三个电荷量均为q的点电荷a、b、c，其中a、b带正电，c带负电，O点为圆心，静电力常量为k.下列说法正确的是(

)答案：D

目标三

电场线的特点及应用【导思】——————————————————○如图是负点电荷形成的电场，A、B处于同一圆周上，与A点处相比，B点处电场强度与A点处相同吗？提示：不相同【归纳】——————————————————○1．点电荷的电场线(1)点电荷的电场线呈辐射状，正电荷的电场线向外至无限远，负电荷则相反．(2)以点电荷为球心的球面上，电场线疏密相同，但方向不同，说明电场强度大小相等，但方向不同．(3)同一条电场线上，电场强度方向相同，但大小不等．实际上，点电荷形成的电场中，任意两点的电场强度都不同．2．两个等量点电荷的电场特征比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线上中点O处的场强最小但不为零，指向负电荷一侧为零连线上的场强大小(从左到右)先变小，再变大先变小，再变大沿中垂线由O点向外的场强大小O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小【典例】——————————————————○例5.

某静电除尘器工作时内部电场线分布的俯视图如图所示，沿半径方向汇聚于轴线O.已知a点与b点在同一半径上，c点与b点到轴线O距离相同，以下说法正确的是(

)A．该电场是匀强电场B．a点场强大于b点场强C．a点与c点场强相同D．c点与b点场强大小相同答案：D

例6.(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱．如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称．则下列说法正确的是(

)A．B、C两点场强大小相等，方向相同B．A、D两点场强大小相等，方向相反C．E、O、F三点比较，O点场强最强D．B、O、C三点比较，O点场强最强答案：AC解析：根据等量异种点电荷电场的分布情况可知，B、C两点对称分布，场强大小相等，方向相同，A正确；根据对称性可知，A、D两处电场线疏密程度相同，A、D两点场强大小相同，方向相同，B错误；E、O、F三点中O点场强最强，C正确；B、O、C三点比较，O点场强最小，D错误．[训练5]在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是(

)

A.甲图中与点电荷等距的a、b两点B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D．丁图中非匀强电场中的a、b两点答案：C解析：甲图中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相同，方向也相同，故A错误；对乙图，根据电场线的疏密及对称性可判断，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，故B错误；丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点，电场强度大小相同，方向相反，故C正确；对丁图，根据电场线的疏密可判断，b点的电场强度大于a点的电场强度，故D错误．[训练6]如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，图中两点电荷连线长度为2r，左侧点电荷带电荷量为＋2q，右侧点电荷带电荷量为－q，P、Q两点关于两电荷连线对称．由图可知(

)

答案：D

精练·落实学科素养1．(多选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是(

)A．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用B．电场是人为设想出来的，其实并不存在C．某点的电场强度越大，则正电荷在该点受到的静电力越大，负电荷在该点受到的静电力越小D．某点的电场强度方向为负试探电荷在该点受到的静电力的反方向

答案：AD2．(多选)如图是电场中某点的电场强度E及所受静电力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像，其中正确的是(

)解析：电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关，故该点电场强度是个定值，故A正确，B错误；根据F＝Eq可知，F­q图像是正比例函数图像，故C错误，D正确．答案：AD3．在如图所示的各电场中，A、B两点场强相同的是(

)解析：A选项中，A、B两点电场强度大小相等但方向不同；B选项中，A、B两点电场强度方向相同但大小不等；C选项为匀强电场，电场强度处处相同；D选项中，B处电场线密集，故B处电场强度大，且A、B两点电场强度方向不同．答案：C4．用电场线能直观、方便地比较电场中各点的场强大小与方向．如图是静电除尘集尘板与放电极间的电场线，A、B是电场中的两点，则(

)A．EA＜EB，方向不同B．EA＜EB