第三节 电场力 电场强度 第2课时 电场强度 电场的叠加（表格式教学设计）物理沪科版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦电场强度概念、定义式E=F/q、点电荷电场强度公式E=kQ/r²及电场叠加原理，通过“如何描述电场强弱”的提问导入，衔接前课电场力知识，搭建从经验到理论的学习支架。 此资料以比值定义法突破场强与试探电荷无关的难点，结合库仑定律推导公式培养科学思维，通过多点电荷电场合成例题强化矢量叠加的模型建构，助力学生形成相互作用观念，提升教师教学效率与学生科学论证能力。

9.3 电场力 电场强度 第2课时 电场强度 电场的叠加（教学设计） 年级 高二 学科 物理 课时数 课题 9.3 电场力 电场强度 第2课时 电场强度 电场的叠加（教学设计） 教学 目标 1. 理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算。 2. 掌握点电荷的电场和电场强度的叠加。 教材 分析 本节内容位于高中物理第九章静电场及其应用中电场力 电场强度的第二课时，是学生由“电场力”过渡到“电场强度”并进一步掌握“电场的叠加”规律的关键环节。 在第一课时学生已经通过实验认识了电场力及其性质，为本节课理解“场强”奠定了经验基础。本课时首先通过“比值法”引入电场强度，进而用电场强度来表征电场的强弱；随后回顾库仑定律推出点电荷电场强度表达式；最后引入电场强度的矢量性和“电场叠加”原理，将多个点电荷产生的电场进行合成。这些内容既是今后学习电势能、电势、电场线、电容器等知识的基础，也是解决带电粒子在电场中运动问题的前置条件。 教学重点 1. 电场强度的概念、定义式E＝及方向规定； 2. 点电荷电场强度公式E＝＝k的适用条件； 3. 电场强度的矢量叠加与平行四边形定则。 教学难点 1. 理解电场强度与试探电荷“无关”的本质含义； 2. 正确处理多点电荷电场的合成，尤其是方向判断与向量分解。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 我们已经知道，在电场中不同的地方，电场的强弱不同。那么如何描述这种强弱呢？ 积极思考问题 学习新课 一、电场强度 场源电荷Q（也叫源电荷）：产生电场的电荷 试探电荷q（也叫检验电荷）：电量比较小、体积比较小 检验空间是否存在电场？ q—试探电荷（检验电荷）；Q——场源电荷（产生电场的电荷） q不受力—无电场，q受力—有电场 （1）电量很小（不影响原电场） （2）体积很小（可以精确测量） 【想一想】电场有强弱吗？ 同一试探电荷在电场中不同位置受力不同 【实验结论】电场的强弱与位置有关，不同试探电荷在电场中同一位置受力不同！ 【实验结论】不同试探电荷受到的电场力还与试探电荷的电量有关 1. 电场强度 （1）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比，叫作该点的电场强度。 （2）定义式：E＝ （比值定义法，q为试探电荷电荷量） （3）单位：牛每库（N/C） （4）物理意义：反映电场强弱的物理量，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。（描述该点电场强弱和方向，场强反映电场的力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关。） （5）电场强度的方向——矢量性 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。 按照规定：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。 即：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；跟负电荷在该点所受的静电力的方向相反。 2. 对电场强度的理解 （1）E＝为定义式，适用于一切电场。 （2）电场强度是反映电场强弱和方向的物理量，大小表示单位电荷受到的力。 （3）由电场本身的性质决定，与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。 （4）电场力：F=qE 3. 电场强度和电场力的对比分析 【例1】下列说法中正确的是（ D ） A.由公式E＝可知，E与F成正比 B.E的方向跟试探电荷的正负有关 C.电场中某点若未引入试探电荷，则该点E＝0 D.电荷在电场中某处所受的静电力为零，则该处E＝0 【例2】将电荷量q1＝＋2.0×10－6 C的试探电荷放置于匀强电场中的A点，受到静电力的大小F1＝6.0×10－3 N，方向竖直向上。 (1)求电场强度E的大小和方向； (2)若在A点放置q2＝－4.0×10－6 C的试探电荷，求它所受的静电力F2的大小和方向。 【解析】（1）根据电场强度的定义式，可知E＝＝ N/C＝3.0×103 N/C 因正的试探电荷所受静电力的方向与电场强度的方向相同，故场强方向竖直向上。 （2）由静电力的计算式可得，负电荷在A点所受的静电力为 F2＝q2E＝4.0×10－6×3.0×103N＝1.2×10－2 N 因负的试探电荷所受静电力与场强方向相反，故静电力方向竖直向下。 理解场源电荷和试探电荷的意义 掌握实验结论 掌握电场强度的定义、定义式、单位、物理意义和电场强度的方向 掌握电场强度由电场本身的性质决定以及电场力的计算方式 学习新课 二、点电荷的电场　电场强度的叠加 1. 点电荷的电场　电场强度的叠加 （1）如图所示，在正点电荷Q的电场中，P点到Q的距离为r，则Q在P点的电场强度是多大？方向如何？ 【解析】试探电荷q在P点受到的静电力为F＝k，所以Q在P点产生的电场的电场强度为E＝＝k，方向沿QP的连线由Q指向P。 （2）如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图所示的位置，P点的电场强度多大？ 如图所示，P点的电场强度为Q、Q′单独在P点产生的电场强度的矢量和，则E＝＝。 【深化知识】 1.对点电荷场强公式E＝k的理解 (1)E＝k仅适用于真空中的点电荷的电场，而E＝适用于任何电场。 (2)在计算式E＝k中，r→0时，电场强度E不可以认为无穷大。因为r→0时，带电荷量为Q的物体就不能看成点电荷了。 2.均匀带电球体之外某点的电场强度E＝，式中r为球心到该点的距离。 3.电场强度是矢量，对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算，对于互成角度的电场强度的叠加，合成时遵循平行四边形定则。 4.点电荷电场的特点：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。 E＝和 E＝k的区别 【例3】对于公式E＝和E＝k的理解，有以下说法，试判断说法的正误： (1)根据E＝，E与F成正比，与q成反比。 (2)根据E＝k，E与Q成正比，与r2成反比。 【解析】（1）不正确。E＝是电场强度的定义式，电场强度E的大小与q无关，与F无关。 （2）正确。E＝k是点电荷电场强度的计算公式，E与Q成正比，与r2成反比。 【例4】如图所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，求： (1)两点电荷连线的中点O的场强大小和方向。 (2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强大小和方向。 【解析】（1）如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，均由A→B。 A、B两点电荷分别在O点的电场强度大小 EA＝EB＝＝，O点的场强大小为：EO＝EA＋EB＝，方向由A→B。 （2）如图所示，EA′＝EB′＝ 由矢量图结合几何关系可知，O′点的场强大小EO′＝EA′＝EB′＝，方向平行于AB向右 【针对训练】如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°。电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，此时O点的场强大小为E2，则E1与E2之比为（ B ） A.1∶2 B.2∶1 C.2∶ D.4∶ 【例5】如图6所示，等边三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q、－q、－q，已知三角形边长为L，静电力常量为k，则该三角形中心O点处的场强大小、方向如何？ 【解析】 O点是三角形的中心，到三个点电荷的距离为r＝＝L，三个点电荷在O点产生的场强大小均为E0＝，根据对称性和几何知识可知，两个点电荷－q在O点的合场强大小为E1＝，再与＋q在O处产生的场强合成，得到O点的合场强大小为E＝E1＋E0＝＝，方向沿AO方向。 掌握电场强度叠加的规则 区分两个电场的相关公式 板 书 设 计 电场力 电场强度 第2课时 电场强度 电场的叠加 一、电场强度 1. 不同电荷：（1）场源电荷Q（也叫源电荷）：产生电场的电荷 （2）试探电荷q（也叫检验电荷）：电量比较小、体积比较小 2. 实验结论：（1）电场的强弱与位置有关，不同试探电荷在电场中同一位置受力不同 （2）不同试探电荷受到的电场力还与试探电荷的电量有关 3. 电场强度 （1）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比，叫作该点的电场强度。 （2）定义式：E＝ （比值定义法，q为试探电荷电荷量） （3）单位：牛每库（N/C） （4）物理意义：反映电场强弱的物理量，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。 （5）电场强度的方向——矢量性 4. 对电场强度的理解 （1）E＝为定义式，适用于一切电场。 （2）电场强度是反映电场强弱和方向的物理量，大小表示单位电荷受到的力。 （3）由电场本身的性质决定。 （4）电场力：F=qE 二、点电荷的电场　电场强度的叠加 1. 结合实例掌握电场强度叠加的方法 2. 对点电荷场强公式E＝k的理解 (1)E＝k仅适用于真空中的点电荷的电场，而E＝适用于任何电场。 (2)均匀带电球体之外某点的电场强度E＝，式中r为球心到该点的距离。 (3)点电荷电场的特点：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。 作业布置 教学反思 / 学科网（北京）股份有限公司 $