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

该高中物理课件围绕“静电场及其应用”展开，系统讲解了电场概念、电场强度定义与计算、电场线分布及匀强电场特征等内容，通过问题驱动导入（如点电荷不接触如何相互作用），自然衔接法拉第电场思想与定量分析方法，构建从定性感知到定量建模的学习支架。 其亮点在于融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，以“电场强度比值定义”的推理过程体现模型建构与科学论证，借助例题和电场线图示强化空间想象与逻辑判断能力。例如在例3中引导学生分析两点电荷叠加场强为零的位置，既训练矢量合成能力，又深化对场强方向的理解。此设计有助于学生建立清晰的电场认知结构，提升解决实际问题的能力，也为教师提供可直接使用的教学范式与思维路径。

第3节 电场 电场强度 人教版必修第三册 —— 第九章 静电场及其应用 安徽省宁国中学 史俊志 预习检测 1.关于电场强度的说法中，正确的是（　　） A．根据定义式E=F/q，说明E与放在该点的点电荷q有关 B．电场强度方向总是跟电荷所受到电场力方向一致 C．如果电量为q的负电荷，在电场中某点受到的电场力大小为F，则该点的场强大小 等于F/q，但场强方向与F和方向相反 D．如果取走放在电场中某点的检验电荷，则该点场强也相应变为零 安徽省宁国中学 史俊志 2.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的 速度—时间图象如图所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是 (　 ) 安徽省宁国中学 史俊志 3.如图所示，平行的实线表示电场线，虚线表示一个离子穿越电场的运动轨迹，下列判 断正确的是(　　) A．场强方向一定是向右 B．该离子一定是负离子 C．该离子一定是由a向b运动 D．场强方向、离子的运动方向以及是正离子还是负离子都不能确定，但是离子在a点 的动能一定小于在b点的动能 安徽省宁国中学 史俊志 五、电场线 例10.图中实线是一簇未标明方向的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运 动轨迹，a、b是轨迹上的两点．若带电粒子在运动过程中只受电场力的作用，根据 此图可做出正确判断的是(　　) A．带电粒子所带电荷的符号 B．场强的方向 C．带电粒子在a、b两点的受力方向 D．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大 一、电场 法拉第认为“在电荷的周围存在着由它产生的电场” 电荷A 电荷B 电场A 电场B 产生 产生 施力于 施力于 QA QB r 电场是存在于电荷周围空间的一种特殊物质 1. 电场是存在于电荷周围空间的一种特殊物质。 2. 电荷之间的相互作用是通过电场发生的。 一、电场 阅读教材，完成“课前自学”内容 1、了解“检验电荷”和“源电荷”这两个概念； 2、了解在定义电场强度时为什么要用电场力与检验电荷的电量的比值而不直接使用电场力的大小来定义； 3、电场线有哪些特点。 一、电场 3. 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——电场力。 问题2：如何检验电场是否存在及其强弱分布情况？ 4. 试探电荷：①电量很小 ②体积很小 5. 场源电荷：产生电场的电荷 思考与讨论 我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱，因为对于电荷量不同的试探电荷，即使在电场的同一点，所受的静电力也不同。那么，用什么物理量能够描述电场的强弱？ (电场力与检验电荷的比值) [检验] 如图，真空中点电荷电量 是Q，A、B是其电场中两点，AQ距离为 r，BQ的距离为2r。现将电量为q、2q、 3q的试探电荷依次放在A、B两点，请分别确定试探电荷所受电场力的大小．（静电力常量k为已知） 电荷电量 q 2q 3q 在A点受力 在B点受力 对表中的数据分别进行横向和纵向的对比分析．并据此说明用力和电量的比值表示电场强弱的原因？ 安徽省宁国中学 史俊志 二、电场强度 问题：电场是一种看不见、摸不着的特殊物质，我们如何研究它？ 场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷Q 试探电荷：拿来探测电场性质的电荷q 源电荷 试探电荷 问题：能否用试探电荷所受的电场力来表示电场的强弱？ q 2q 3q 安徽省宁国中学 史俊志 二、电场强度 1.定义： 2.公式： 3.单位： 4.方向： 5.物理意义： 放入电场中某点的电荷所受的电场力F与它所带电荷量q的比值，即为该点的电场强度，简称场强，用E表示。 N/C 与正电荷在该点所受的电场力方向相同。 描述电场力的性质的物理量，数值上等于单位电荷所受的电场力。 6.理解： (1)电场强度的比值定义式E=F/q适用于一切电场。 (2)已知电场强度E，则可根据变形式F=qE计算电荷所受电场力。 (3)电场强度是矢量，它的运算遵循平行四边形法则。 (4)E的大小取决于场源电荷及该点在场中的位置，与试探电荷无关。 源电荷 试探电荷 安徽省宁国中学 史俊志 三、点电荷的电场、电场的叠加 1.公式： 2.方向： 正电荷——沿点与场源电荷的连线指向无穷远 负电荷——沿点与场源电荷的连线指向负电荷 3.适用条件： 真空中的点电荷 源电荷 试探 电荷 以场源电荷为球心，球面上场强大小相等 均匀带电球体（壳）的电场 当 r ＞ R 时 当 r ≤ R 时 R Q r 安徽省宁国中学 史俊志 三、点电荷的电场、电场的叠加 4.电场的叠加： 遵循平行四边形法则 +Q -Q +Q +Q 思考：中垂线上，电场强度的大小是如何变化的。 如果场源是多个点电荷,则电场中某点的电场场强度等于各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和,这叫作电场强度的的叠加原理。 安徽省宁国中学 史俊志 三、点电荷的电场、电场的叠加 例3.真空中有两个点电荷Q1=+4.0×10-8C和Q2=-1.0×10-8C，分别固定在x坐标轴的x=0和 x=6cm的位置上。 (1)x轴上哪个位置的电场强度为0？ (2)x坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿x轴的正方向的？ 安徽省宁国中学 史俊志 四、求电场强度的几种常见方法 1.微元法： 带电体不能看作点电荷的情况下，当计算它的电场时，可以把它分成若干小块，只要每个小块足够小，就可以看成点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。 例4.证明均匀带电球壳（体）内部场强处处为零。 安徽省宁国中学 史俊志 四、求电场强度的几种常见方法 2.对称法： 利用空间对称性，求解电场强度。 例5.下列选项中的各1/4圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各 圆环间彼此绝缘．坐标原点O处电场强度最大的是(　　)。 A B C D 安徽省宁国中学 史俊志 四、求电场强度的几种常见方法 2.对称法： 利用空间对称性，求解电场强度。 例6.如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心 c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量 为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，求d点处场强的大小。 安徽省宁国中学 史俊志 四、求电场强度的几种常见方法 3.补偿法： 将带电体补充成完整的球壳或球体，用结论求解电场强度。 例7.均匀带电薄球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所 示，在半球面AB上均匀分布有正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球面 顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM＝ON＝2R。已知M点的场强大小为E， 求N点的场强大小。 安徽省宁国中学 史俊志 五、电场线 为了更形象的了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向，法拉第采用了一种简洁的的方法来描述电场 ——电场线 1.定义： 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，疏密程度反映电场强度的大小。 2.几种常见电场的电场线分布： 安徽省宁国中学 史俊志 五、电场线 2.几种常见电场的电场线分布： (1)正点电荷 比较项目 正点电荷 负点电荷 电场线形状 如图 如图 电场特点 离点电荷越近，电场线越密集，场强越强； 以点电荷为球心的球面上各点，电场线处处与球面垂直，场强大小相同，方向各不相同。 电场方向 由正点电荷指向无穷远 由无穷远指向负点电荷 形象比喻 光芒四射 众矢之的 (2)负点电荷 安徽省宁国中学 史俊志 五、电场线 2.几种常见电场的电场线分布： (3)等量同种点电荷 (4)等量异种点电荷 比较项目 等量同种 点电荷 等量异种 点电荷 电场线图示 如图 如图 连线中点O处 场强 为零 中垂线上O处最大 连线上O处最小 由O沿中垂线向外场强变化 先增后减 逐渐减小 关于O点对称的两点的场强关系 等大、反向 等大、同向 形象比喻 势不两立 手牵手、心连心 安徽省宁国中学 史俊志 五、电场线 2.几种常见电场的电场线分布： (5)点电荷与金属板间电场线分布 ①以点电荷向平板作垂线为轴,电场线左右对称； ②电场线的分布情况类似于等量异种点电荷的电场线分 布，而带电平板恰为两点电荷连线的中垂面； ③平板表面处电场线垂直于平板表面。 (6)平行极板间电场 安徽省宁国中学 史俊志 五、电场线 3.匀强电场 思考：虚线框内的电场强度有何特点？ (1)定义： 电场强度大小和方向都相同的电场 (2)电场线的特点： 匀强电场的电场线是平行等距的直线 思考：右边各图中的电场线表示的是否为匀强电场？ (3)力的特征： 带电粒子在匀强电场中受到的力为恒力 Lavf57.62.100 Tencent APD MTS Lavf57.62.100 Tencent APD MTS Lavf57.62.100 vid:v0300fg10000c2r2tjetn7o0n0tmvprg Lavf57.62.100 Tencent APD MTS Lavf57.62.100 Tencent APD MTS $