1.3静电场 电场强度和电场线 课件-2024-2025学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

1.3 静电场 电场强度和电场线 自我精进 勇毅担当 “自主化、情境化“展学课堂实践 “展学式”课堂教学实践 导标 “自主化、情境化“展学课堂实践 1.物理观念：形成场的物质观念，形成电场力的运动与相互作用观念 2.科学思维：比值定义法定义电场强度E 3.科学探究：用锯木屑模拟电场线 4.科学态度与责任：认识电场，探索求知物质世界 “展学式”课堂教学实践 例如：压力,支持力,拉力和摩擦力等。 问题1：物体间的相互作用，有的需要通过接触； 问题2：物体间的相互作用，有的不需要通过接触； 例如：库仑力 力的作用 电荷 电荷 那么，没有接触的两个电荷之间的相互作用靠什么传递呢？ 学标1：电场 “展学式”课堂教学实践 法拉第 Faraday （1791－1867） 1、看不见、摸不着，却是客观存在的物质。 2、只要存在电荷，它就存在。 19世纪30年代，法拉第提出一种观念，认为在电荷的周围存在着一种特殊形式的物质，即电场，电荷间的相互作用就是通过电场发生的。电场对电荷的作用，称为电场力。 电荷 电荷 对B作用 对A作用 产生 产生 B受到的力是A产生的电场对B的作用力 A受到的力是B产生的电场对A的作用力 电场 A B 学标1：电场 “展学式”课堂教学实践 1、概念:任何带电体周围存在的一种特殊物质。（它不同于由分子和原子组成的实物的物质。它看不见摸不着，却客观存在。） 2、基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。 3、电场力：电场对电荷的作用力。 4、静电场：静止电荷周围产生的电场。 学标1：电场 “展学式”课堂教学实践 5 如何定量的描述看不见摸不着的电场呢?电场对放入其中的电荷有力的作用，通过电场对其中电荷力的作用来描述电场。 电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用来检验-电场力。即：把一个检验电荷放入场源电荷产生的电场中，看是否受到力的作用。 问题3：如何检验看不见的电场的存在？ 1、场源电荷：产生电场的电荷。 2、检验电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷。 学标1：电场 “展学式”课堂教学实践 1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同，但比值F/q是一定的。 问题4：能否用电场力的大小表示电场的强弱呢？ 2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q是不同的。 结论:F/q能反映电场中某点的性质——电场的强弱，F是不能表示电场强弱的。 学标1：电场 +q F +2q 2F +3q 3F “展学式”课堂教学实践 1、定义及定义式： 2、单位：牛每库 符号为N/C 3、方向：正电荷的受电场力方向为场强方向 与负电荷在电场中某点受到的电场力的方向相反 4、矢量 检验电荷受电场力 检验电荷电量 源电荷激发的在某处的场强 表示单位电荷受到的电场力的大小 （适用于一切电场） 学标2：电场强度 E与q的大小和有无无关 “展学式”课堂教学实践 库仑定律 问题1：点电荷的场强是怎样的？ 电场强度定义 学标2：电场强度 “展学式”课堂教学实践 1.定义式： Q ：场源电荷 r ：电场中某点到Q的距离 条件：只适用于真空中点电荷! 正电荷 发散 2.方向： + 负电荷 收敛 - 学标3：点电荷的电场强度 “展学式”课堂教学实践 公式 适用范围 场强与电荷 定义式，适用于一切电场 决定式，仅对点电荷的电场适用 由场源电荷Q及该点到Q的距离r决定 3. 和 的区别： q是检验电荷，E与q大小、有无无关 学标3：点电荷的电场强度 “展学式”课堂教学实践 答案　比值法定义的特点是被定义的物理量与作比值的两个量无关，只取决于物质、电阻、电场本身的性质． 学标3：点电荷的电场强度 “展学式”课堂教学实践 例、关于 ……①和 ……②，下列说法中正确的（ ） （1）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中试探电荷的电量。 （2）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场电荷的电量。 （3）②式中，Q是放入电场中的试探电荷的电量。 （4）②式中，Q是场源电荷的电量。 A、（1）（3） B、（2）（3） C、（1）（4） D、（2）（4） C 学标3：点电荷的电场强度 “展学式”课堂教学实践 例、关于电场强度，下列说法正确的是（ ） A.E=F/q，若q减半，则该处的场强变为原来的2倍 B.E=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r平方成反比 C.在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强均相同 D.电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向 B 学标3：点电荷的电场强度 “展学式”课堂教学实践 电场叠加原理：在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。 +Q +Q E1 E1 E2 E2 E E1 E2 E +Q -Q E1 E2 学标4：电场的叠加 “展学式”课堂教学实践 例：在真空中有两个点电Q1= +3.0×10-8C 和 Q2= -3.0×10-8C，它们相距0.1m。求电场中A点的场强。A点与两个点电荷的距离r相等r=0.1m。 Q2 A Q1 E2 E E1 代入数值得：E=2.7×104 N/C r2 2kQ1 cos60° = E 学标4：电场的叠加 “展学式”课堂教学实践 思考：用什么方法形象的描述看不见摸不着，但却客观存在的电场呢？ 1、概念：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。曲线的疏密程度表示场的强弱。 学标5：电场线 比较ABC三点电场强度的大小 “展学式”课堂教学实践 17 形象的描述电场强度 1.定义:在电场中画出一些有方向的曲线,如果曲线上各点的切线表示该点的电场方向,这样的曲线叫做电场线。 2.物理意义: 疏密程度-----该点场强的大小(强弱) 切线方向-----该点的电场方向 说明：可以粗略地描述电场强度的大小和方向（但是形象、直观）。 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 万箭齐发 众矢之的 ＋ ∞ － ∞ 离点电荷越近，电场线越密，场强越大 3.几种常见电场中电场线的分布及特点 （1）正、负点电荷的电场中电场线的分布 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 19 [延伸思考]　1.点电荷的电场线有何特点？ 点电荷 (1)点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点。 (2)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直。在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同。 发散型 会聚型 同条线上：同向，不等大 同球面上：等大，不同向 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 特点： a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大 b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直。沿中垂面(中垂线)从中点到无限远处，场强大小一直减小，中点处场强最大。 （2）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布 携手合作 － ∞ 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 （3）等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况 特点： a、两点电荷连线中点O处场强为0， 向两侧场强逐渐增大，方向指向中点 b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0 c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏，方向背离中点 势不两立 ＋ ∞ 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 电荷＋2q与－q 特点: 电场线垂直于平板 点电荷与带电平板 电荷＋2q与＋q 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 23 （4）匀强电场 特点： a、匀强电场是场强大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线 b、电场线的疏密均匀，电场方向与电场线平行 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 用轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10－8C的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，如图平衡时细线与铅垂线成37°（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），则（　　） A．小球带负电 B．匀强电场的场强为1.5×108N/C C．平衡时细线的拉力为0.125N D．平衡时细线的拉力为0.175N 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 4、电场线的性质 ①假想的曲线，并不真实存在 ②起于正电荷,止于负电荷 ③不相交,不闭合 ④电场线不是电荷的运动轨迹 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 学标5：电场线 5、模拟电场线 “展学式”课堂教学实践 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 如图所示，一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图示中的虚线所示，不计粒子所受重力，则（ ） A、粒子带正电 B、粒子加速度逐渐减小 C、A点的场强大于B点的场强 D、粒子的速度不断减小 ABC 区别：“电场线”和“轨迹” 123 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 如图所示,直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,曲线是某一带正电粒子通过电场区域时的运动轨迹,A、B是轨迹上的两点,若带电粒子运动中只受电场力作用,根据此图可以判断的是( ) A.可以判断该电场的方向 B.产生该电场的场源电荷为正电荷 C.带电粒子在A、B两点的加速度何处大 D.带电粒子从A运动到B 注意:判断未知电场方向时,先求出某点切线方向,再根据粒子在该点弯曲方向得出电场力方向,最后利用电荷的电性求出电场方向 AC 区别：“电场线”和“轨迹” 13 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 下面关于电场线的说法，其中正确的是（ ） A．在静电场中释放的点电荷，在电场力作用下一定沿电场线运动 B．电场线的切线方向一定与通过此处的正电荷运动方向相同 C．电场线的切线方向一定与通过该点的正电荷的加速度方向相同 D. 只要初速度为零，正电荷必将在电场中沿电场线方向运动 C 3 思考：在什么情况下，带电粒子的运对轨迹与电场线重合？ 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹相同吗？ 不一定相同.电场线与运动轨迹不能混为一谈，不能认为电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹．只有当电场线是直线，且带电粒子只受静电力作用(或受其他力，但方向沿电场线所在直线)，同时带电粒子的初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线时，运动轨迹才和电场线重合，这只是一种特殊情况． 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 如图是等量异种点电荷、等量同种正点电荷、负点电荷、正点电荷电场的电场线，其中，等量同种、等量异种点电荷电场中的A、B两点关于两电荷连线的中点O对称，则A、B两点电场强度相同的是（　　） A B C D 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 如图是电场中的一条电场线，下面说法正确的是（ ） A．A点场强一定等于B点场强 B．这可能是一个点电荷产生的电场 C．在B点静止释放一个电子，将一定向A点运动 D．在B点静止释放一个电子，运动过程中它的加速度可能增大、减小或不变 A B E BCD 小结：仅凭一条电场线无法直接判断场强的大小（或方向） 学标5：电场线 “展学式”课堂教学实践 电场 电场的叠加 电场线 电场强度 电场存在于电荷周围,是能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质。 反映电场强弱的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在该点所受的电场力。 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。 O 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。 课堂小结 “展学式”课堂教学实践 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$