第1章 3 静电场 电场强度和电场线-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第三册教科版（教师用书）

3．静电场　电场强度和电场线 [学业要求与核心素养] 1．知道电场是客观存在的一种特殊物质。 2．理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算。 3．掌握点电荷的电场和电场强度的叠加。 4．知道电场线的概念，了解几种典型电场线分布特点。 一、静电场 阅读教材，并回答： 1．两个物体之间发生相互作用的方式有几种？教材图1­3­1中A、B两带电体之间是怎样发生相互作用的？ 答：两种　通过电场 2．教材图1­3­1中： 两电荷不直接接触，它们之间有相互作用力，请结合下图说明。 (1)电荷A对电荷B的作用力是如何产生的？ (2)电荷B对电荷A的作用力是如何产生的？ 答：(1)电荷A产生的电场对电荷B产生力的作用 (2)电荷B产生的电场对电荷A产生力的作用。 [概念·规律] 1．电场：电荷在它周围空间产生__电场__，电荷之间的相互作用是通过电场产生的。 2．电场力：电场对__电荷__的作用力。 二、电场强度 阅读教材，并回答： 1．教材图1­3­2中， 场源电荷是电量为Q的点电荷，A、B是其电场中两点，距离分别为r和2r。现将电量为q、2q、3q的检验电荷依次放在A、B两点，请分别确定检验电荷所受静电力的大小(静电力常量为k)。 对下表中的数据分别进行纵向和横向的对比分析，你得到什么结论？ 电荷电量 q 2q 3q 在A点受力 在B点受力 答：计算发现＝k不变，并且在不同位置测量这个比值，结果也不相同，这个结果跟该点试探电荷的电荷量无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q及A、B点与场源电荷之间的距离有关。 2．如图所示，真空中有一个电荷量为＋Q的点电荷位于图中的O点，P点与它的距离为r，请根据库仑定律及场强定义推导出P点场强大小的表达式，并确定P点电场强度的方向。 答：见教材 [概念·规律] 1．检验电荷 是研究电场的工具，其电荷量和体积都很__小__。 2．电场强度 (1)定义：检验电荷所受__电场力__与__电荷量__的比值，简称场强。 (2)物理意义：表示电场的__强弱和方向__。 (3)定义式及单位：E＝　　，单位__牛每库__，符号__N/C__。 (4)矢量性：电场强度的方向与该点__正__电荷所受静电力的方向相同，与负电荷在该点所受静电力的方向__相反__。 3．真空中点电荷的电场 (1)场强公式：E＝　k　，其中k是__静电力__常量，Q是__场源电荷__的电荷量。 (2)方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径__向外__；当Q为负电荷时，E的方向沿半径__向内__。 三、电场线 阅读教材，并回答： 1．如图所示的＋Q电场中各点的电场强度方向如何确定？ 答：根据E＝，设想把＋1 C的电荷放在某点，该电荷受到的电场力的大小等于该点场强的大小，受力方向与该点的场强方向一致。 2．电场看不见、摸不着，能否用一种形象的方式来描述呢？试说出电场线的定义。 答：见教材 3．试着画出正点电荷、负点电荷、等量同种点电荷、等量异种点电荷这些电场的电场线分布。 答：见教材 [概念·规律] 1．电场线 (1)概念：电场线是这样一种线，每一点的__切线__方向都与该点的电场强度方向一致。 (2)特点 ①电场线起始于__正电荷__或无限远处，终止于__无限远处__或负电荷。 ②电场线在电场中__不相交__、不中断。 ③在同一电场中，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__。 2．匀强电场 (1)概念：如果电场中各点电场强度的大小和方向都__相同__，这样的电场叫作匀强电场。 (2)特点：①电场方向处处相同，电场线是__平行直线__。 ②场强大小处处相等，电场线疏密程度__相等__。 四、电场叠加原理 场强是__矢__量，如果场源是多个点电荷时，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__。 探究点一　对电场强度的理解 [交流讨论] 1．把一个试探电荷＋q放在电场中的一点A上，其受到电场力的大小为F，方向向东。如果把试探电荷＋q取走，则该点的场强是否为零？若把试探电荷－q放在A点，其受力方向如何？该点的电场强度是否改变？ 答：不　向西　不变 2．结合本节教材“例题示范”中图1­3­4，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度有何特点？ 答：大小相等，方向沿半径。 3．完成本节教材“自我评价”第3题。 [归纳总结] 1．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。 2．公式E＝可变形为F＝qE，正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同，负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反。 　点电荷是最简单的场源电荷，如图为描述某负点电荷产生静电场的电场线。a、b为同一条电场线上的两个点，a点到场源电荷的距离为r，b点到