9.3电场 电场强度 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

该高中物理课件聚焦“电场 电场强度”核心内容，涵盖电场的客观存在性、电场强度定义（E=F/q）、场源与试探电荷区分、点电荷电场公式（E=kQ/r²）、矢量叠加及电场线分布等。通过类比重力场、磁场导入，以“电荷如何相互作用”设问，结合悬挂带电小球实验情境引出电场强弱，构建从力的相互作用到电场性质的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，以“万丈光芒”“万箭穿心”形象化点电荷电场线，通过对比表格明晰两场强公式差异，模拟实验（头发碎屑悬浮蓖麻油）具象化电场线。练习题从基础判断到叠加计算，层次递进。助力学生深化物质观念、培养模型建构与科学推理能力，教师可直接用于课堂讲授与巩固，提升教学效率。

第九章 静电场及其应用 第3节 电场 电场强度 重力是通过重力场发生的。 磁力是通过磁场发生的。 互不接触的电荷是通过什么发生相互作用的？ 1.在电荷的周围存在着一种特殊物质，这种物质看不见、摸不着，我们把这种物质叫作电场。 + 电场 19 世纪 30 年代，英国科学家法拉第（Michael Faraday，1791-1867）提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场。 客观存在 电场 施力于 施力于 电场 电荷 电荷 A B 产生 产生 电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。电荷之间的相互作用就是通过电场来实现的。 2.电场的基本性质 电场 只要是带电体，周围都可以产生电场。 施力于 施力于 电场 电荷 电荷 A B 产生 产生 电场对于电荷的作用实际是电场与电场的相互作用。 静止电荷产生的电场，叫静电场。 电场 电场具有能量。 关于电场的下列说法正确的是( ） A.电场既看不到又摸不着，所以它不是客观存在的 B.电场是假想的，并不是客观存在的物质 C.电场对放入其中的电荷有力的作用 D.电场对放入其中的电荷没有力的作用 A.电场虽然看不到又摸不着，但是它是客观存在的：故A错误； B.电场是客观存在的一种特殊物质，不是假想的，故B错误; CD.电场的性质是对放入其中的电荷有力的作用，故C正确，D错误。 解析 例1 C 思考 1.带电小球处于谁产生的电场中？ 2.同一带电小球受到的静电力大小与什么因素有关？ 3.电荷量不同的小球在同一位置受到的静电力大小相同吗？ 4.请比较图中悬挂小球静止的三个位置电场的强弱。 把系在丝线上带电小球先后挂在P1、P2、P3的位置 看来，电场存在强弱。 + 8 要研究电场的性质，应将电荷放入电场中，从电荷所受的静电力入手。 电场性质 + + 电场 F 场源电荷 试探电荷 放入电场中的试探电荷应具有怎样的特点 电场强度 9 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。 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 。 使它放入后不影响原来要研究的电场。 特点： ①电荷量小 ②体积很小 便于研究电场各点的性质，可看作点电荷。 ③电性任意 可以是正电荷也可以是负电荷。 电场强度 电场性质 + + 电场 F 场源电荷 试探电荷 10 思考 我们能不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱呢？ 不能。电荷量不同的试探电荷，即使在电场的同一点，所受的静电力也不相同。 r 试探电荷q1 场源电荷Q P 是个常量 电场强度 11 （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。 （3）单位：牛每库，符号为N/C。 （2）定义式： E 注意：该式适用于一切电场。 电场强度也是通过物理量之比定义的新物理量。 试探电荷的电荷量 2.电场强度 电场强度 12 2.电场强度 （5）物理意义：反映电场强弱和方向的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。 （6）电场强度的方向 与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，跟负电荷在该点所受的电场力的方向相反。 +Q +q F E +Q -q E F （4）电场强度是矢量，遵循平行四边形法则。 电场强度 （7）电场强度的唯一性：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。 13 （多选）如图所示，电荷A和电荷B通过电场传递相互作用力针对这个情形，下列说法正确的是( ) A.电荷B受电场力的作用，自身并不激发电场 B.撤去电荷B，电荷A激发的电场就不存在了 C.电荷B在电荷A存在或者移去的情况下，在电荷A处产生的电场都是相同的 D.电荷A和电荷B都可以激发电场 只要有电荷存在，电荷的周围就存在着电场。某电荷激发的电场，只与这个电荷自身情况有关，而与电场内的其他电荷无关。 解析 例2 CD 14 （多选）下列说法中正确的是( ) A.电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比 B.电场中某点的场强等于F/q，但与检验电荷的受力大小及电荷量无关 例3 BD C.场中某点的场强方向是检验电荷在该点的受力方向 D.根据电场强度的定义式E=F/q，在国际单位制中，电场强度的单位应是牛/库 电场强度反映了电场的力的性质，大小由电场本身决定，与试探电荷的受力大小及带电量无关，A错误，B正确；电场中某点的场强方向为正试探电荷在该点的受力方向，C错误；根据电场强度的定义式以及式中物理量的单位，可知D正确。 解析 15 r 场源电荷Q P 试探电荷 + 无关 理论推导：用点电荷的电场来进行分析 电场强度 由此可见，放在P点的试探电荷受到的静电力与它的电荷量之比，跟该点的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P点与场源电荷之间的距离r有关。 16 1.点电荷的电场 （1）一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度： 。 （2）点电荷电场的方向 当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径向内。 注意：仅适用于真空中点电荷的电场。 与点电荷相距r的球面上各点的电场强度 甲 乙 如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。 点电荷的电场 电场强度的叠加 场源电荷的电荷量 电场中点到Q的距离 17 两个场强公式对比 Q 2.电场强度的叠加（独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响） 遵循矢量叠加的法则 点电荷的电场 电场强度的叠加 Q1 Q2 P E2 E1 E 3.均匀带电球体（或球壳）外某点的电场强度 r Q r 等效 19 如图所示，在正方形ABCD的A、B、C三个顶点上各放置一个带电荷量为＋q的点电荷，已知静电力常量为k，正方形ABCD的对角线AC长为a，则正方形中心点O处的电场强度大小为（ ） C 例4 （多选）AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷(　 　) A．应放在A点，Q＝2q　　 B．应放在B点，Q＝－2q C．应放在C点，Q＝－q D．应放在D点，Q＝q E1 E2 E0 +Q 先将＋q、－q在O点产生的场强合成 因为＋q、－q与O点构成等边三角形，可求出合场强E0方向水平向右，大小E0＝E1＝E2，如图所示 要使O点合场强为零，放入的电荷Q在O点产生的场强必与E0等大反向 -Q CD 例5 练习1：如图所示，Q是真空中固定的点电荷，a、b、c是以Q所在位置为圆心、半径分别为r或2r球面上的三点，电荷量为－q的试探电荷在a点受到的库仑力方向指向Q，则（ ） A.Q带负电 B.b、c两点电场强度相同 C.a、b两点的电场强度大小之比为4∶1 D.将a处试探电荷电荷量变为＋2q，该处电场强度 变为原来的两倍 C 练习2：在同一电场中的A、B、C三点分别引入试探电荷时，测得的试探电荷的电荷量和它所受静电力的函数图像如图所示，则此三点( ) 的电场强度大小EA、EB、EC的关系是 A.EA＞EB＞EC B.EB＞EA＞EC C.EC＞EA＞EB D.EA＞EC＞EB C 根据F＝qE可知，F－q图像的斜率表示电场强度，则C的斜率绝对值最大，B的斜率绝对值最小，则此三点的电场强度大小EA、EB、EC的关系是EC＞EA＞EB，故选项C正确。 1.电场线（法拉第） 如果在电场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫作电场线。 电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致 如何更加形象地描述电场中各点电场强度的大小和方向？ 电场线 24 2.电场线的特点 （1）电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。 点电荷 等量同种点电荷 （2）在同一幅图中，电场线密集的地方场强大，电场线稀疏的地方场强小。 电场线 等量异种点电荷 （3）电场线在电场中不相交、不相切、不闭合，与运动轨迹无关 （4）电场线是为了形象地描述电场而假想的一些线，不是客观存在的。 仅一条电场线无法判断电场的大小。 25 思考 为什么任意两条电场线不会相交？ E1 E2 如果两条电场线相交，交点处就会有两个切线方向，这与电场中同一点处的场强及其方向是唯一的性质相矛盾。 电场线 电场线不是电荷的运动轨迹，运动轨迹的切线方向是速度的方向，电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相反）。 要使两条曲线能重合，要同时满足一些特殊条件， ①电场线是直线； ②电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上； ③电荷只受电场力作用。 26 特点： a、近密远疏，近大远小 b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。 c、不存在场强相同的点(即点电荷周围找不到场强相同的两点) 万丈光芒：发散状 万箭穿心：会聚状 电场线 正、负点电荷的电场中电场线的分布 a.两点电荷连线之间的场强先变小后变大，连线中点O场强为零，连线上各点电场强度方向从该点指向O点，中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。 b.两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，场强先变大后变小。 c.连线或中垂线上关于O点对称的两点场强等大反向。 电场线 特点 O 等量同种电荷电场线的特点：相斥状 28 a.两点电荷连线之间的场强先变小后变大，中点O场强最小，关于中点对称的两点场强相同。 b. 中垂面上，O点场强最大，从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，场强逐渐减弱。 c.连线或中垂线上关于O点对称的两点场强等大同向。 电场线 特点 等量异种电荷电场线的特点：相吸状 O 29 关于电场强度的比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 （两点电荷）连线中点O处 指向负电荷 为零 连线之间（从左到右） 先变小，再变大 先变小，再变大 沿中垂线由O点向外 场强逐渐减小 向外先变大后变小 连线或中垂线上关于O点对称的两点 等大同向 等大反向 电场线 30 模拟电场线 模拟电场线 电场线的形状可以用实验来模拟。 把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，碎屑就按电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况。 右图是模拟正电荷电场线的照片。 31 模拟电场线 不等量电荷 还有没有其它电场呢？它的分布又会有何特点？ 其他电场线 （1）以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称（像天女散花或垂柳） （2）电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线分布，而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线 （3）在带电平板表面场强与平板垂直 （4）平板表面的电场线和平板垂直。所以在平板表面移动电荷时，电荷受到的电场力垂直于平板，其电场力不做功。 点电荷与带电平板的电场线的特点： 关于电场线，下述说法中正确的是( ) A.电场线是客观存在的 B.电场线与电荷运动的轨迹是一致的 C.电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同 D.沿电场线方向，场强一定越来越大 电场线不是客观存在的；它与带电粒子在电场中运动的轨迹没有必然联系；在同一幅图中可以用电场线的疏密来比较各点电场强度的大小。 解析 例6 C 35 1.定义：电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这种电场叫匀强电场。 2.特点： （1）电场强度方向处处相同，所以匀强电场的电场线是间隔相等的平行直线。 （2）电场线疏密程度相同，即电场线分布均匀。 匀强电场 3.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)可以看做匀强电场。 36 　　练习３：(多选)电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（　　　　　　） A.B、C两点电场强度大小和方向都相同 B.A、D两点电场强度大小相等，方向相反 C.E、O、F三点比较，O点电场强度最强 D.B、O、C三点比较，O点电场强度最弱 ＡＣＤ 练习4: (多选)如图所示的四种电场中均有a、b两点，其中a、b两点的电场强度相同的是（ ） A.甲图中与点电荷等距的a、b两点 B.乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D.丁图中匀强电场中的a、b两点 BD 练习5：如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，电荷量大小分别为q和2q，图中两点电荷连线长度为2r，P、Q两点关于两电荷连线对称。由图可知(k为静电力常量( ) A.P、Q两点的电场强度相同 B.M点的电场强度小于N点的电场强度 C.右边的点电荷带电荷量为－2q D.两点电荷连线的中点处的电场强度大小为 D 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) A.　　　B.　　　C.　　　D. EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 3k $