1.3 电场 电场强度 课件-2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第一章 静电场的描述 1 第三节　电场强度 2 1、摩擦起电的过程中，是何种电荷移动？从哪个物体移动到哪个物体？ 知识回顾 2、感应起电，如何判断近端和远端的电性？ 情境：猜想两电荷间的相互作用力与哪些因素有关？ 物理学上，把静止电荷之间的相互作用力称为静电力。 3 任务一：探究影响静电力大小的因素 教学目标： 通过类比与实验模拟的方法建立电场概念，知道电荷间的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。 通过电场强度概念的建立过程，进一步体会用物理量之比定义新物理量的方法。理解电场强度的定义式、单位和方向。 知道点电荷形成的电场的电场强度的表达式、会计算多个点电荷形成的电场的电场强度、 会用电场线描述电场。了解集中典型场的电场线，体会用虚拟的图线描述抽象物理概念的思想方法。 4 任务二：探究电场强弱的影响因素 问题1：我们要研究谁的电场？ 事实1：将电荷量相同的点电荷放置在电场 中不同位置，细线与竖直方向的夹角不同， 说明电场中不同位置，场的强弱不同。 （1）场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷或源电荷 问题2：怎样来检验空间存在看不见又摸不着的电场？ （2）试探电荷：放入电场中用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷 。 电量足够小 体积足够小 5 任务二：探究电场强弱的影响因素 【观察与思考】 （1）如图，把两个带电量均为的试探电荷分别放置在电量为的固定小球两边，且使它们与固定小球间距离不相等，观察两个试探电荷在电场不同位置受到的电场力是否相同。 现象表明：电场中不同点试探电荷所受的电场力大小也不相同。 不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱 6 任务二：探究电场强弱的影响因素 现象表明：电荷量不同的试探电荷在电场的同一点上受到的电场力的大小不相同，电场强弱不同。 （2）移动电量为的固定小球，使它处于两试探电荷的正中央，再给两个试探电荷分别带上 和的电量，如图所示。比较它们受到的电场力。 问题：能否找到一个确定的物理量，一个与试探电荷无关的量来描述电场的强弱？ 7 任务二：探究电场强弱的影响因素 情境：场源电荷Q、试探电荷A和试探电荷B的电荷量及A、B两点与场源电荷Q的距离如图所示，A、B分别受到了场源电荷的作用力。 问题：试计算A、B两点处试探电荷q1、q2受到的静电力F1、F2的大小。 8 任务二：探究电场强弱的影响因素 9 任务二：探究电场强弱的影响因素 10 任务二：探究电场强弱的影响因素 方案1：同一试探电荷不同位置，研究其受力。 方案2：不同试探电荷同一位置，研究其受力。 方案3：不同试探电荷不同一位置，研究其受力。 11 任务二：探究电场强弱的影响因素 大量实验表明：在电场中的同一点，电场力的大小 与试探电荷的电量 之比是恒定的，与试探电荷的电量无关，它只与场源电荷以及试探电荷在电场中的具体位置有关，与 的比值反映了电场自身的某种性质。 结论：在电场中的同一位置，不同的试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是相等的。 12 任务三：建立电场强度的概念 电场强度 注意：该式适用于一切电场。 （1）定义：放入电场中某一点的试探电荷所受的静电力 F 跟它的电荷量 q 之比，叫作该点的电场强度，简称场强，用 E 表示。 E （2）定义式： （3）单位：牛/每库，符号为 N/C 问题：给电场强度下定义用了什么方法？ （4）电场强度是一个矢量，电场中某一点场强的数值等于单位电荷在该点所受电场力的大小，它的方向就是位于该点的正电荷受力的方向。 13 任务四：理解点电荷的表达式及其应用 问题：点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？ 如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。 Q ：场源电荷 r ：电场中点到Q的距离 14 任务四：理解点电荷的表达式及其应用 请标出了a、b、c三点，你可以试着画出这三点的场强方向。 小结： 1、电场到底是什么？ 2、电场的强弱与什么因素有关？ 3、你认识哪些物理方法？ 4、你是如何理解电场强度的定义式的？ 5、你是如何理解点电荷电场强度的？ 15 任务二：探究电场强弱的影响因素 两个场强公式对比 16 任务四：理解点电荷的表达式及其应用 【例题1】在真空中有两个点电荷q1和q2分别位于A和B,如图所示，相距20cm,q1为4×10-8C,q2为-8×10-8C。问： 在AB连线上A点的外侧离A点20cm处的D点电场强度的大小和方向如何? 17 任务四：理解点电荷的表达式及其应用 【例题2】如图所示，带电小球A和B放在倾角为30的光滑绝缘斜面上，质量为m₁=m₂=1g,所带电荷量q₁=q2=10-7C,A带正电，B带负电。沿斜面向上的恒力F作用于A球，可使A、B一起运动，且保持间距d=0.1m不变，求恒力F。(g取10m/s²) 18 任务五：理解电场强度的叠加原理 知识回顾： （1）电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质； （2）基本特性是对放入其中的电荷有力的作用； （3）电场强度的定义式及点电荷电场强度。 问题： （1）如果空间有多个点电荷，它们所形成的电场强度该如何求解? （2）如何形象直观地表示电场强度呢? 19 任务五：理解电场强度的叠加原理 情境： 例如，真空中有电荷量分别为 + Q、－ Q 的两个点电荷，二者相距为 r 。 问题：两点电荷连线中点 O 处的电场强度的大小和方向如何？ 20 任务五：理解电场强度的叠加原理 情境： 如果真空中存在不止一个点电荷，电场强度会变成怎样?如图所示，在真空中带电荷量分别为+Q 、-Q 的两个点电荷A 、B,相距为r 的情况。 问题：那么在中垂线上距两电荷都为r 处的P 点的场强有多大? 21 任务六：建立电场线的概念 情境: 前面我们看到了起电机使人体带电，人的头发竖起散开的情境。 问题:如果把人头看成带电的球体，那该如何形象直观地表示其所激发的电场强度呢? 1、电场线 在电场中绘出一些曲线，曲线上任一点的切线方向与该点电场强度的方向一致，这样的曲线称为电场线。 22 任务七：认识常见电场的电场线 小结： 正点电荷周围的电场线分布——万丈光芒。 负点电荷周围的电场线分布——万箭穿心。 等量异种点电荷周围的电场线分布——心连手牵。 等量同种点电荷周围的电场线分布——势不两立。 23 任务七：认识常见电场的电场线 问题：有没有一种场强，大小和方向到处相同呢? 各点场强大小和方向都相同的电场叫匀强电场。 24 任务七：认识常见电场的电场线 理解电场线的特点： 1. 电场线上每一点的切线方向与该点电场强度的方向相一致。 2. 电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷。 3. 电场线在电场中不相交、不相切、不闭合、不中断。 4. 在同一电场中，电场线越密集的地方电场强度越大，电场线越稀疏的地方电场强度越小。 25 小结 1. 电场是带电体周围存在的一种特殊物质，电场强度的矢量叠加性与其力学性质一脉相承。2. 电场线是人为假想的曲线，不是真实存在的，电场中某点电场的方向在该点电场线切线方向上，电场线的疏密反映了电场强度的大小。 26 巩固提升 如图所示，一条长为L 的绝缘细线，上端固定，下端系一质量为 m 的带电小球，将它置于电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中，当小球平 衡时，悬线与竖直方向的夹角α=45°。求： (1)小球带何种电荷?电荷量为多少? (2)若将小球向左拉至悬线呈水平位置，然后由静止释放小球，则放手后小 球做什么运动?经多长时间到达最低点? 27 null 2019 67603.68 公式　 比较内容 E＝F/q E＝kQ/r2 本质区别 定义式 决定式 意义及用途 给出了一种量度电场强弱的方法 指明了点电荷场强 大小的决定因素 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q或q意义 q表示引入电场的检验 (或试探)电荷的电荷量 Q表示产生电场的 点电荷的电荷量 关系理解 E用F与q的比值来表示， 但E的大小与F、q大小无关 E不仅用Q、r来表示， 且E∝Q，E∝eq \f(1,r2) $$