1.3 静电场 电场强度和电场线 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

第三节 静电场 电场强度和电场线 第一章 静电场 1 学习目标 1.知道电荷相互作用是通过静电场发生的 2.理解电场强度的概念和定义 3.能推导点电荷场强的计算公式 4.知道电场叠加求合场强时用平行四边形定则 5.会用电场线描述常见的电场 2 新课导入 通过起电机使人体带电，人的头发为什么会竖起并散开？女孩手中的蛋挞壳为什么飞起来呢？ 【视频欣赏：起电机实验】 观察并思考 3 新课讲解 一、电场 　　19 世纪 30 年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷周围存在着由它产生的电场。电场是看不见、摸不着，但人们可以根据它所表现出来的性质来认识它，研究它。 法拉第 （1791-1867） 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 电荷 B 电荷 A 电场的基本性质是： 它对放入的电荷产生力的作用。 新课讲解 提示： 电场不是由分子、原子等实物粒子构成，但它具有物质的基本属性——力和能量，它是客观存在的。场和实物是存在的两种不同形式。 1.定义:电荷周围存在电场,电场是一种看不见、摸不着的一种特殊物质，它能传递电荷间的相互作用。 2.电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫作电场力。 3.静止的电荷产生的电场叫作静电场。 电荷 电场 电荷 A B 新课讲解 F F 4.说明: (1)只要是带电体，周围都能产生电场。电场对于电荷的作用实际是电场与电场的相互作用。 (2)电场以及磁场已被证明是一种客观存在。场具有能量，也是物质存在的一种形式。 新课讲解 探究1：如何检验看不见的电场的存在？ 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。 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。 新课讲解 探究2：能否用电场力的大小表示电场的强弱呢？ +q F +2q 2F +3q 3F 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。 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。 新课讲解 二、电场强度 1、电场强度：放入电场中某点的电荷所受的静电力F与它的电荷量q的比值，叫作这点的电场强度（场强）。 2、公式：E=F/q 3、单位：牛每库（N/C）；伏每米（V/m）；1V/m=1N/C 试探电荷 电荷量 注：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。 新课讲解 4.场强的方向： +Q +q F E +Q -q F E 思考：负电荷在电场中的受力方向与电场的方向相同吗？ 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。 提示：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的电场强度方向相反。 新课讲解 矢量性：电场强度也描述电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。 唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。 对 ，不能从数学角度理解E∝F,E,可利用F=qE计算电场力的大小。 6、对电场强度的理解 新课讲解 三、点电荷的电场强度 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 光芒四射 万箭穿心 新课讲解 对点电荷公式的理解 ①由E=可以看出，某处电场强度由场源电荷的电荷量Q和空间位置r决定，与试探电荷本身无关。 ②如果以Q为圆心、r为半径作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等，但方向不同。 ③在计算式E=中,r→0时,带电荷量为Q的物体就不能看成点电荷了，E的计算结果也不成立。 新课讲解 四、电场强度的叠加 思考：如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？ 电场强度的叠加：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。 P点的电场强度，等于+Q1在该点产生的电场强度E1与-Q2在该点产生电场强度E2的矢量和，合成应遵循平行四边形法则 。 独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。 新课讲解 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 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。 Q r P r Q P 新课讲解 五、电场线 电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外，我们还可以用什么方法形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向呢？ 英国物理学家法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是电场线。即在电场中画出一系列有方向的曲线，使曲线上每点的切线方向都跟该点的场强方向一致． 新课讲解 如果在电场中画一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线叫作电场线。 为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不真实存在 1.定义： A B C 电场线的疏密表示电场的强弱。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。 新课讲解 2. 几种常见电场中电场线的分布 点电荷的电场 等量电荷电场 新课讲解 2.两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直。在中垂线上到O点等距离处各点的场强相等，中点场强最大。 O 1.两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷。连线上，中点场强最小； 3.在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时电场力不做功。 等量异种点电荷的电场线 新课讲解 2.中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。 O 1.两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线。 4.在中垂面(线)上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱． 3.两点电荷连线中垂面(中垂线上)，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷) 等量同种点电荷的电场线 新课讲解 3.电场线的特点总结 （1）曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。 （2）电场线总是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，因此电场线不是闭合曲线； （3）电场线在电场中不相交（同一点的电场不能有两个方向）； （4）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。 （5）电场线并不是真实存在的，只是为了描述电场方便而假想的线。 （6）不能用带电粒子在电场中运动的轨迹来描绘电场线。 新课讲解 匀强电场 1.定义：各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。 2.匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线。 实例：相距很近带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场(忽略边缘)可以看作匀强电场。 1.关于电场强度，以下认识中正确的是( ) A.若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为0 B.点电荷的电场强度公式 表明，点电荷周围某点电场强度的大小,与该点到场源电荷距离r的二次方成反比，在r减半的位置上，电场强度变为原来的4倍 C.电场强度公式 表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍 D.匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同 课堂练习 课堂练习 课堂练习 2.在电场中的某点放入电荷量为-q的试探电荷时，测得该点的电场强度为E;若在该点放入电荷量为+2q的试探电荷，其它条件不变，此时测得该点的电场强度为( ) A.大小为2E，方向和E相反 B.大小为E，方向和E相同 C.大小为2E，方向和E相同 D.大小为E，方向和E相反 课堂练习 课堂练习 3.如图所示，a、b为电场中同一水平电场线上的两点，电场强度分别为Ea、Eb，则( ) A.Ea<Eb，方向相反 B.Ea<Eb，方向相同 C.Ea>Eb，方向相反 D.Ea>Eb，方向相同 课堂练习 课堂小结 一、电场 电荷 电场 电荷 A B 二、电场强度 公式：E=F/q 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。 三、点电荷的电场强度 Q ：场源电荷 r ：电场中点到Q的距离 四、电场强度的叠加 五、电场线 为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不真实存在 感谢观看 30 Lavf58.46.101 $