9.3电场电场强度（学案一）-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第九章 静电场及其应用 第3节　电场　电场强度 【学习目标】 1.知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。 2.理解电场强度的定义及物理意义,知道它的矢量性。 3.会推导点电荷电场强度的计算式并能进行有关的计算。 4.知道电场强度的叠加原理,能应用该原理进行简单计算。 5.理解电场线的概念、特点,了解常见的电场线的分布,知道什么是匀强电场。 【科学素养要求】 1.物理观念 (1)知道电荷间相互作用是通过电场实现的，知道场是物质存在的形式之一。 (2)知道电场强度的概念、公式。 (3)知道点电荷形成的电场的电场强度的表达式。 2.科学思维 (1)会计算多个点电荷形成的电场的电场强度。 (2)会用电场线描述电场。 3.科学探究 (1)通过类比与实验模拟的方法建立电场的概念。 (2)了解几种典型电场的电场线。 4.科学态度与责任 体会用虚拟的图线描述抽象物理概念的思想方法，激发学习物理的求知欲。 【自主预习】 一、电场 法拉第认为在电荷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电场给予的。近代物理学认为电场以及磁场是一种客观存在,并且是互相联系的,统称为电磁场,场与实物是物质存在的两种不同形式。 二、电场强度 试探电荷在电场中某个位置所受的力与它的电荷量的比值叫电场强度,用公式E=F/q表示;单位是牛每库,符号为 N/C;电场强度是矢量,方向与正电荷的受力方向相同。 三、点电荷的电场　电场强度的叠加 1.真空中点电荷在周围形成的电场强度公式为E=k，,其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量。 2.如果场源是多个点电荷,电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。 四、电场线 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。 在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线较疏,电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而假想的线。 【知识点探究】 知识点一　电场 1．电场的产生：电荷的周围存在着由它产生的电场，电场是电荷周围存在的一种特殊物质。 2．基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。 3．电荷间的相互作用： 电荷之间是通过电场发生相互作用的。 4．静电场：静止电荷产生的电场。 【温馨提示】场是物质存在的另一种形式，具有一般物质的属性。 知识点二　电场强度 1．试探电荷：为研究源电荷电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。 2．场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷。 3．电场强度 (1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值。 (2)定义式：E＝。 (3)单位：牛/库(N/C)。 (4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。 (5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。 【温馨提示】电场中每一点的电场强度的大小和方向都是唯一确定的，由电场本身的性质决定，与试探电荷无关。 知识点三　点电荷的电场　电场强度的叠加 1．点电荷的电场 如图所示，场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们之间的库仑力F＝k＝qk，所以电荷q处的电场强度E＝＝k。 (1)公式：E＝k。 (2)方向：若Q为正电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线背离Q；若Q为负电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线指向Q。 【温馨提示】在计算式E＝k中，r→0时，电场强度E不可以认为无穷大。因为r→0时，电荷量为Q的物体就不能看成点电荷了。 2．电场强度的叠加 (1)电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这种关系叫作电场强度的叠加。 例如，图中P点的电场强度，等于点电荷＋Q1在该点产生的电场强度E1与点电荷－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。 (2)如图所示，一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即E＝k，式中的r是球心到该点的距离(r＞R)，Q为整个球体所带的电荷量。 球形带电体与点电荷的等效 知识点四　电场线　匀强电场 1．电场线的特点 (1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是不闭合曲线。 (2)同一电场的电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。 (3)在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。 (4)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线。 2．匀强电场 (1)定义：电场强度的大小相等，方向相同的电场。 (2)电场线特点：匀强电场的电场线可以用间隔相等的平行线来表示。 (3)实例：两块等大、