第3节 电场与电场强度（导学案）-物理鲁科版2019必修第三册

3. 电场与电场强度 导学案 物理观念 能理解电场是电荷周围客观存在的物质，掌握电场强度的定义、公式（）及矢量性，建立“用电场强度描述电场强弱与方向”的物理观念。 科学思维 能通过比值定义法推导电场强度概念，分析点电荷电场强度公式（）的推导逻辑，提升科学抽象与逻辑推理能力。 科学探究 能参与“探究电场强度与电荷、距离关系”的模拟实验或数据分析，学会通过检验电荷的受力情况研究电场，提升科学探究能力。 科学态度 与责任 通过认识电场的物质性及电场强度在技术中的应用（如静电场应用），树立“尊重客观规律、运用物理知识认识物质世界”的科学态度与责任意识。 1．理解电场的物质性及电场强度的定义、公式与矢量性。（重点） 2．运用比值定义法理解电场强度及分析电场叠加问题。（难点） 【知识回顾】 1、电荷间的相互作用是：同种电荷__________，异种电荷__________。 2、两带电体之间的作用力随距离的减小而__________，随两带电体所带电荷量的增大而__________。 3、牛顿第三定律：__________物体之间的作用力和反作用力总是大小__________，方向__________，作用在__________上。 4、磁场是__________的，__________是为了形象描述磁场而人为引入的。 5、矢量的叠加遵循____________________。 6、库仑定律的适用条件：①__________，②__________，③__________。库仑定律的数学表达式是：__________。 7、均匀带电球体（或球壳）相当于一个位于__________的、电荷量__________的__________。 【自主预习】 1、在电荷的周围存在着由它产生的__________。电场的基本性质是对放入其中的电荷有__________的作用。 2、电场是__________的。静止电荷产生的电场叫做__________。 3、用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，叫__________。激发电场的带电体所带的电荷叫__________，或__________。 4、电场强度：放入电场中某点的试探电荷所受的__________与它的__________的比值。符号：__________。定义式是：__________。单位是__________（符号：__________）。电场强度是__________。 5、物理学中规定，电场强度的方向跟__________在该点所受的静电力的方向相同。 6、电场线 （1）定义：为了形象描述电场而假想的一条条有_________的曲线。曲线上每一点的切线的_________表示该点的电场强度的方向。 （2）特点： ①电场线从_________或_________出发，终止于_________或_________，是不闭合曲线。 ②电场线在电场中不_________，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。 ③在同一幅图中，电场线的_________反映了电场强度的相对大小，电场线_________的地方电场强度越大。 ④匀强电场中各点电场强度的大小_________、方向_________，电场线是_________的平行直线。 【思考交流1】 通过起电机使人体带电，人的头发会竖起散开。使头发散开的神秘物质是什么？你能解释产生这一现象的原因吗？ 【问题体验1】 1、 物体和物体直接接触才发生的力，我们称之为接触性力，如：_____________________；两个不直接接触的物体之间的力，称为__________________，如_____________________。 2、 不直接接触的物体间的相互作用力是怎么发生的？如磁铁之间的磁力？空中物体的重力? 3、 电场看的见，摸得着吗？它是客观存在的吗？请举例说明。 4、 电场是怎么产生的？用什么来研究电场？ 5、 在桌面上放一个有绝缘支座的带电体A，在A附近分别悬桂一个不带电的球和一个带电的球，观察发现不带电的球没有发生偏离，带电的球偏离了竖直位置，说明了什么？ 6、 用来研究电场的电荷我们称为试探电荷，它需要满足什么条件？ 【归纳总结1】 1、 概念： 的周围存在着由它产生的电场。 2、 基本性质：对放入其中的电荷有________的作用。 电荷之间通过 相互作用。 3、 电场是一种客观存在，场和实物是 存在的两种形式。 4、静电场： 电荷产生的电场。 5、试探电荷：用来研究电场各点性质的电荷叫作试探电荷，它是 和 都很小的点电荷。 6、场源电荷（源电荷）：激发_______的带电体所带的电荷 【思考交流2】 场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有重力场。地球附近的物体就处在地球产生的重力场中，你认为应该怎样描述重力场的强弱? 【问题体验2】 若场源是带正电荷的球体，如何确定其周围电场中各点电场的强弱？ 1、小磁针可以检查磁铁周围磁场的强弱，撤去小磁针后，磁铁周围的磁场强弱会消失吗？那么电场中各点的强弱是否与试探电荷有关？ 2、怎样区别A、B两点的电场强弱？这说明电场的强弱与什么有关？ 3、直接用静电力来描述电场中各点的电场强弱，合适吗？ 4、 不同试探电荷在A点所受的静电力是不同的。试着将q、2q、3q....的放到电场中的同一点，猜想它们的受力？哪个量是一个常量，可以用来反应这一点不变的场强？你的猜想和假设是否正确？ 位置 试探电荷 q 2q 3q ... nq 比值 某一位置A 静电力 F 5、请在点电荷这一特殊的电场中检验上诉推测结论是否成立？ 6、通过再对一般情景的实验验证，无论是点电荷的电场还是其它电场，在电场中的不同位置，试探电荷所受的静电力和它的电荷量之比一般来说是不一样的。它正好反映了电场在各点的性质。 7、把同一试探电荷放在点电荷电场中不同位置，试探电荷受到的静电力方向一般____同。正、负试探电荷在同一位置所受静电力的方向______， 怎样定义电场强度的方向呢? 初中是怎样定义磁场的方向的? 对我们有什么启发? 还可以怎样定义电场强度的方向? 【归纳总结2】电场强度 1、概念：在电场的不同位置，试探电荷所受的 与它的 之比叫作电场强度。 2、定义式：E= 。 3、单位： (符号： )。 4、方向：电场强度是_____量，电场中某点的电场强度的方向与 电荷在该点所受的静电力的方向相同。 【问题体验3】 在初中阶段是如何描述磁场的？除了用数学公式描述电场外，还有没有其余方法描述电场？ 1、几种常见的电场线分布 正点电荷 负点电荷 等量同种电荷（正） 等量异种电荷 带电平行金属板 2、两种等量点电荷的电场比较 等量异种点电荷 等量同种(正)点电荷 电场线分布图 连线上的场强大小 O点场强 ，从O点沿连线向两边场强 。 O点场强 ，从O点沿连线向两边场强 。 中垂线上的场强大小 O点场强 ，从O点沿中垂线向两边场强 。 O点场强 ，从O点沿中垂线向两边场强 。 关于O点对称的点A与A′、B与B′的场强 【归纳总结3】电场线 1.定义:用来描述电场的曲线,曲线上每点的 方向表示该点的电场强度方向。 2.电场线的特点: (1)电场线总是起自 电荷(或 限远),止于 限远(或 电荷)。即电场线 闭合,在无电荷处 中断。 (2)任意两条电场线 相交。 (3)电场线的 表示电场的强弱。 1．法拉第是19世纪最伟大的实验物理学家之一，他在电磁学研究方面的卓越贡献如同伽利略、牛顿在力学方面的贡献一样，具有划时代的意义，正是他提出了电场的概念。关于静电场场强的概念，下列说法正确的是（　　） A．由可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比 B．电场中某点不放检验电荷时，该点场强等于零 C．电场中某一点的场强与放入该点的检验电荷的正负无关 D．正、负检验电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入检验电荷的正负有关 2．如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q（图中未画出），O、A、B为轴上三点。放在A、B两点的试探电荷受到的静电力与其所带电荷量的关系如图乙所示。以x轴的正方向为静电力的正方向，则（　　） A．点电荷Q一定为正电荷 B．点电荷Q在A、B之间 C．点电荷Q在A、O之间 D．A点的电场强度大小为 3．下图分别是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试电荷q之间的函数关系图象，其中正确的是(　　) 4.（2024·江苏·高考真题）在静电场中的A、B两点放置试探电荷，其受到的静电力F与试探电荷的电荷量q的关系，分别如图中直线、所示。、两点的电场强度之比为（　　） A． B． C． D． 5.如图所示为正电荷产生的电场，A、B是电场中的两点，将电荷量为的正点电荷（试探电荷）置于A点，所受电场力为，则下列判断不正确的是（　　） A．将点电荷从A点移走，则该点的电场强度减小 B．将电荷量为的负点电荷放于A点，A点场强大小为，方向由A指向B C．将电荷量为的正点电荷放于A点，A点场强大小为，方向由A指向 D．点处的电场强度小于 6．反天刀鱼是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着带电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，反天刀鱼周围的电场线分布如图所示，A、B均为电场中的点，下列说法正确的是（　　） A．该电场与等量同种点电荷形成的电场相似 B．A点的电场强度大于B点的电场强度 C．试探电荷在A点受到的电场力方向为电场线在该点的切线方向 D．试探电荷在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3. 电场与电场强度 导学案 物理观念 能理解电场是电荷周围客观存在的物质，掌握电场强度的定义、公式（）及矢量性，建立“用电场强度描述电场强弱与方向”的物理观念。 科学思维 能通过比值定义法推导电场强度概念，分析点电荷电场强度公式（）的推导逻辑，提升科学抽象与逻辑推理能力。 科学探究 能参与“探究电场强度与电荷、距离关系”的模拟实验或数据分析，学会通过检验电荷的受力情况研究电场，提升科学探究能力。 科学态度 与责任 通过认识电场的物质性及电场强度在技术中的应用（如静电场应用），树立“尊重客观规律、运用物理知识认识物质世界”的科学态度与责任意识。 1．理解电场的物质性及电场强度的定义、公式与矢量性。（重点） 2．运用比值定义法理解电场强度及分析电场叠加问题。（难点） 【知识回顾】 1、电荷间的相互作用是：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。 2、两带电体之间的作用力随距离的减小而增大，随两带电体所带电荷量的增大而增大。 3、牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 4、磁场是客观存在的，磁感线是为了形象描述磁场而人为引入的。 5、矢量的叠加遵循平行四边形定则。 6、库仑定律的适用条件：①真空中，②静止的，③点电荷。库仑定律的数学表达式是：。 7、均匀带电球体（或球壳）相当于一个位于球心的、电荷量相等的点电荷。 【自主预习】 1、在电荷的周围存在着由它产生的电场。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。 2、电场是客观存在的。静止电荷产生的电场叫做静电场。 3、用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，叫试探电荷。激发电场的带电体所带的电荷叫场源电荷，或源电荷。 4、电场强度：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值。符号：E。定义式是：。单位是牛每库（符号：N/C）。电场强度是矢量。 5、物理学中规定，电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。 6、电场线 （1）定义：为了形象描述电场而假想的一条条有方向的曲线。曲线上每一点的切线的方向表示该点的电场强度的方向。 （2）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电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。 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匀强电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，电场线是间距相等的平行直线。 【思考交流1】 通过起电机使人体带电，人的头发会竖起散开。使头发散开的神秘物质是什么？你能解释产生这一现象的原因吗？ 【问题体验1】 1、 物体和物体直接接触才发生的力，我们称之为接触性力，如：_____________________；两个不直接接触的物体之间的力，称为__________________，如_____________________。 2、 不直接接触的物体间的相互作用力是怎么发生的？如磁铁之间的磁力？空中物体的重力? 3、 电场看的见，摸得着吗？它是客观存在的吗？请举例说明。 4、 电场是怎么产生的？用什么来研究电场？ 5、 在桌面上放一个有绝缘支座的带电体A，在A附近分别悬桂一个不带电的球和一个带电的球，观察发现不带电的球没有发生偏离，带电的球偏离了竖直位置，说明了什么？ 6、 用来研究电场的电荷我们称为试探电荷，它需要满足什么条件？ 【归纳总结1】 1、 概念： 的周围存在着由它产生的电场。 2、 基本性质：对放入其中的电荷有________的作用。 电荷之间通过 相互作用。 3、 电场是一种客观存在，场和实物是 存在的两种形式。 4、静电场： 电荷产生的电场。 5、试探电荷：用来研究电场各点性质的电荷叫作试探电荷，它是 和 都很小的点电荷。 6、场源电荷（源电荷）：激发_______的带电体所带的电荷 【思考交流2】 场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有重力场。地球附近的物体就处在地球产生的重力场中，你认为应该怎样描述重力场的强弱? 【问题体验2】 若场源是带正电荷的球体，如何确定其周围电场中各点电场的强弱？ 1、小磁针可以检查磁铁周围磁场的强弱，撤去小磁针后，磁铁周围的磁场强弱会消失吗？那么电场中各点的强弱是否与试探电荷有关？ 2、怎样区别A、B两点的电场强弱？这说明电场的强弱与什么有关？ 3、直接用静电力来描述电场中各点的电场强弱，合适吗？ 4、 不同试探电荷在A点所受的静电力是不同的。试着将q、2q、3q....的放到电场中的同一点，猜想它们的受力？哪个量是一个常量，可以用来反应这一点不变的场强？你的猜想和假设是否正确？ 位置 试探电荷 q 2q 3q ... nq 比值 某一位置A 静电力 F 5、请在点电荷这一特殊的电场中检验上诉推测结论是否成立？ 6、通过再对一般情景的实验验证，无论是点电荷的电场还是其它电场，在电场中的不同位置，试探电荷所受的静电力和它的电荷量之比一般来说是不一样的。它正好反映了电场在各点的性质。 7、把同一试探电荷放在点电荷电场中不同位置，试探电荷受到的静电力方向一般____同。正、负试探电荷在同一位置所受静电力的方向______， 怎样定义电场强度的方向呢? 初中是怎样定义磁场的方向的? 对我们有什么启发? 还可以怎样定义电场强度的方向? 【归纳总结2】电场强度 1、概念：在电场的不同位置，试探电荷所受的 与它的 之比叫作电场强度。 2、定义式：E= 。 3、单位： (符号： )。 4、方向：电场强度是_____量，电场中某点的电场强度的方向与 电荷在该点所受的静电力的方向相同。 【问题体验3】 在初中阶段是如何描述磁场的？除了用数学公式描述电场外，还有没有其余方法描述电场？ 1、几种常见的电场线分布 正点电荷 负点电荷 等量同种电荷（正） 等量异种电荷 带电平行金属板 2、两种等量点电荷的电场比较 等量异种点电荷 等量同种(正)点电荷 电场线分布图 连线上的场强大小 O点场强 ，从O点沿连线向两边场强 。 O点场强 ，从O点沿连线向两边场强 。 中垂线上的场强大小 O点场强 ，从O点沿中垂线向两边场强 。 O点场强 ，从O点沿中垂线向两边场强 。 关于O点对称的点A与A′、B与B′的场强 【归纳总结3】电场线 1.定义:用来描述电场的曲线,曲线上每点的 方向表示该点的电场强度方向。 2.电场线的特点: (1)电场线总是起自 电荷(或 限远),止于 限远(或 电荷)。即电场线 闭合,在无电荷处 中断。 (2)任意两条电场线 相交。 (3)电场线的 表示电场的强弱。 1．法拉第是19世纪最伟大的实验物理学家之一，他在电磁学研究方面的卓越贡献如同伽利略、牛顿在力学方面的贡献一样，具有划时代的意义，正是他提出了电场的概念。关于静电场场强的概念，下列说法正确的是（　　） A．由可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比 B．电场中某点不放检验电荷时，该点场强等于零 C．电场中某一点的场强与放入该点的检验电荷的正负无关 D．正、负检验电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入检验电荷的正负有关 【答案】C 【详解】AC．电场强度是一个比值定义，与放入的检验电场受到的大小与F和及带电量q无关，是由电场本身的性质决定的，故A错误，C正确； B．一旦通过检验电荷测出了该点的电场强度，把检验电荷移走，该点的电场强仍不变，与是否有检验电荷无关，故B错误； D．电场强度的方向规定与正电荷受力的方向相同，负电荷受力的方向与电场强度方向相反，因此与正负电荷无关，故D错误。 故选C。 2．如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q（图中未画出），O、A、B为轴上三点。放在A、B两点的试探电荷受到的静电力与其所带电荷量的关系如图乙所示。以x轴的正方向为静电力的正方向，则（　　） A．点电荷Q一定为正电荷 B．点电荷Q在A、B之间 C．点电荷Q在A、O之间 D．A点的电场强度大小为 【答案】B 【详解】ABC．由图乙知，正的试探电荷放在A点和负的试探电荷放在B点所受的静电力的方向都沿x轴的正方向，说明点电荷Q为负电荷且在A、B之间，故AC错误，B正确； D．由图像的斜率 可知 故D错误。故选B。 3.下图分别是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试电荷q之间的函数关系图象，其中正确的是(　　) 【答案】A 【详解】选A.电场中某点的电场强度由场本身的性质决定，与放入该点的试探电荷无关，A项正确，B项错误；试探电荷在该点受的电场力F＝Eq，F正比于q，C、D项错误。 4.（2024·江苏·高考真题）在静电场中的A、B两点放置试探电荷，其受到的静电力F与试探电荷的电荷量q的关系，分别如图中直线、所示。、两点的电场强度之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设图像的横坐标单位长度电荷量为,纵坐标单位长度的力大小为根据 可知图像斜率表示电场强度，由图可知 可得 故选D。 5.如图所示为正电荷产生的电场，A、B是电场中的两点，将电荷量为的正点电荷（试探电荷）置于A点，所受电场力为，则下列判断不正确的是（　　） A．将点电荷从A点移走，则该点的电场强度减小 B．将电荷量为的负点电荷放于A点，A点场强大小为，方向由A指向B C．将电荷量为的正点电荷放于A点，A点场强大小为，方向由A指向 D．点处的电场强度小于 【答案】AC 【详解】A．电场中的场强与放入电场中的电荷无关，将点电荷q从A点移走，则该点的电场强度不变。故A错误，符合题意； B．A点的场强方向由A指向B。故B正确，不符合题意； C．将电量为2q的正点电荷放于A点，A点的场强不变，大小为4.0×104N/C，方向由A指向B，故C错误，符合题意； D．B点处的电场线比A点处疏，所以B点的场强比A点小即小于4.0×104N/C，故D正确，不符合题意。 故选AC。 6.反天刀鱼是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着带电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，反天刀鱼周围的电场线分布如图所示，A、B均为电场中的点，下列说法正确的是（　　）    A．该电场与等量同种点电荷形成的电场相似 B．A点的电场强度大于B点的电场强度 C．试探电荷在A点受到的电场力方向为电场线在该点的切线方向 D．试探电荷在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力 【答案】B 【详解】A．反天刀鱼周围的电场是对称的，电场线由鱼头发出，指向鱼尾，类似于等量异种点电荷形成的电场，故A错误； B．电场线的疏密表示电场的强弱，A点的电场强度大于B点的电场强度，故B正确； C．正电荷受到的电场力方向与电场方向相同，负电荷受到的电场力方向与电场方向相反；不知道试探电荷的电性，在A点受到的电场力方向不一定沿电场线在该点的切线方向，故C错误； D．由于电场力 可知，同一试探电荷放在场强较大的位置受到的电场力越大，所以试探电荷在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力，故D错误。故选B。 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$