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

这是一份高中物理开学课件，围绕电场主题构建学习支架，涵盖电场定义、电场强度（定义式与点电荷场强公式）、电场叠加、电场线等核心内容，通过活动探究、例题解析、图表对比等形式辅助知识理解与应用。 资料突出科学思维与探究，通过“电场强弱描述”“场强公式区别”等活动链引导模型建构与科学推理，结合电场线可视化分析场强方向与大小，培养学生抽象思维与空间想象能力，为教师提供结构化教学资源，助力学生高效掌握电场概念及应用。高中学生尤其高一新生，需适应抽象物理概念学习，此课件可帮助其建立电场认知框架，培养物理学科核心素养。

第3节 静电场 电场强度 电场线 上一节已经解决了电荷之间的相互作用力问题，科学并不满足于知道这一表观层面的现象，还要进一步探索深层次的问题，于是提出：电荷之间的相互作用力是如何实现的？ 1 复习回顾：库仑定律的内容是什么？什么叫点电荷？ 活动1：电荷间的作用力是如何产生的？是通过空气作用的吗？   点电荷：理想物理模型 作用 电荷 电荷 电场 电荷 电荷 作用 产生 产生 作用 英国物理学家法拉第引入“场”。 +Q1 F1 +Q2 F2 一、电场 2．电场是一种物质。 物质存在的形式： ①实体（由分子组成），看得见，摸得着； ②场（形式），看不见，摸不着，客观存在。 3．静电场：静止的电荷产生的电场。 4．电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，此力称电场力。 1．电场：电荷周围都存在电场，电荷间的作用力是通过电场实现的。 活动2：电场有强弱吗？如何描述电场的强弱呢？ ＋q FA ＋q FB 检验电荷 （试探电荷） 检验电荷的电量 q0 2q0 3q0 …… nq0 检验电荷在A点受力 FA 检验电荷在B点受力 FB 2FA 3FA nFA 2FB 3FB nFB …… …… A B +Q P +q +Q P +2q +Q P +3q F 2F 3F 在电场中的同一点，不同的检验电荷q 所受的电场力F是不同的， 但电场力与检验电荷的电量的比值F/q是恒定的，它是一个与q无关的量。 检验电荷（test charge） ——体积足够小，电量足够小，不至于影响原电场，可视为点电荷，在电场中的位置可以准确描述。 场源电荷 ——激发电场的带电体所带的电荷。 在电场中的不同点，同一试探电荷q在受到的电场力的大小是否相同? 在电场中的不同点，F/q 的比值是不同的。这个比值反映了电场中不同点电场的强弱不同。 电荷q在距Q较远的B点，受到的电场力小. 电荷q在距Q较近的A点，受到的电场力大. 二、电场强度（E） 1．定义： 检验电荷所受电场力与电量的比值叫作电场中该点的电场强度，简称场强。 2．公式： 3．单位： N/C 4．矢量： 规定正电荷的受力方向为该点的场强方向。 5．意义： 电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。 比值法 定义物理量 ＋q F 场源电荷： 产生电场的电荷 检验电荷 ＋Q P r 活动3：点电荷周围的场强是什么样子的？   三、点电荷的场强公式：   思考：如果场源电荷为负电荷呢？       定义式，任何电场，q为检验电荷 决定式，点电荷的电场，Q为场源电荷 活动5：如图所示，点电荷所带电量为﹣Q，a、b、c三点均在以Q为球心的球面上，试画出此三个点处的电场强度方向，并比较其大小的关系。三点的场强一样吗？ 电场强度是矢量，各处场强方向不同，故场强不同。 -Q b a c r Eb Ea Ec A B ＋ - C EA EB E 活动6：如图，C处的电场强度如何确定？ 四、电场的叠加：遵循矢量合成的平行四边形定则。 电场的叠加原理 若有几个电荷同时存在，则某点的电场强度等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。这就是电场的叠加原理。 　　利用点电荷产生的电场强度的公式和电场叠加原理，原则上我们可以确定带电体周围任意点的电场强度的大小和方向。 Q2 + Q1 - p E1 E2 E 【例】如图所示，真空中，电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，静电力常量为k，求： (1)两点电荷连线的中点O处的电场强度大小和方向。 (2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点电荷都为r的O′点的电场强度大小和方向。 针对训练　(2024·云南省楚雄州高二期中)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(　　) 如图所示，真空中有两个点电荷Q1＝＋1.6×10－7C和Q2＝－4×10－8C，分别固定在x坐标轴的x＝0和x＝6 cm的位置上。以下说法正确的是(　　) A．x坐标轴上，电场强度为零的位置有两处 B．x坐标轴上x＝－12 cm处电场强度为零 C．x坐标轴上，x＞12 cm区域内电场强度方向沿x轴正方向 D．x坐标轴上，电场强度方向沿x轴正方向的区域只有0<x<6 cm 活动7：我们如何来描述抽象的电场呢？ +Q E E E E E E E E E E E E E E E E + 磁感线 电场线 在电场中画一些曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。在同一幅图中，用电场线的疏密反映各点电场强度的大小。 电场线(electric field line) 电场线 常见典型电场的电场线 正点电荷：光芒四射，发散状 电场 电场线图样 简要描述 等量同 种点电 荷 _____________________________________________________________ （以等量正点电荷为例） （1）两点电荷连线之间的场强先变小后变大， 连线中点 处场强为零． （2）由两点电荷连线中点 沿中垂线到无限 远，场强先变大后变小． （3）两点电荷连线及连线中垂线上关于 点对 称的两点场强大小相等，方向相反. 24 电场 电场线图样 简要描述 等量异 种点电 荷 ____________________________________________________ （1）两点电荷连线之间的场强先变小后变大． （2）由两点电荷连线中点 沿中垂线到无限 远，场强逐渐减小． （3）两点电荷连线及连线中垂线上关于 点对 称的两点场强大小相等，方向相同. 25 电场 电场线图样 简要描述 带电平 行金属 板 ____________________________________________________________ 带电平行金属板之间的电场线，除边缘外均为 平行等间距直线，场强大小相等，方向相同. 26 两个等量异种点电荷 电荷连线上电场强度的情况? 中垂线上电场强度的情况? 关于O点对称两个位置电场强度的情况? O B A C' C 如图所示，在两个等量异种点电荷的电场中，将一个正的试探电荷由 A 点沿两点电荷连线移到中点O，再由O点沿直线移到B点。在该过程中， 试探电荷所受的电场力大小和方向如何变化？ 两个等量正点电荷 电荷连线上电场强度的情况? 中垂线上电场强度的情况? 关于O点对称两个位置电场强度的情况? O A B C C' C 如图所示，两个带等量正电荷的小球A、B（可视为点电荷），被固定在光滑绝缘的水平面上。P、N是小球A、B的连线的水平中垂线，且 。现将一个电荷量很小的带负电的小球C（可视为质点），由P点静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的速度图像中，可能正确的是（　　） B C A 活动9：你能总结一下电场线的特点吗？ EA EB EC 活动8：你能画出图中A、B、C三处的场强吗？ EB＞EA＞EC 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； 2. 同一电场的电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。 3．电场线上任意点的切线方向为该点的场强方向。 4．电场线密的地方场强大，疏的地方场强小。 5．电场线是为了描述电场而引入的假想的线。 6．静电场中的电场线不相交、不闭合。 活动10：你认为什么样的电场最简单？电场线是什么样的？ 六、匀强电场 　1．定义：场强处处相同。 　2．电场线：平行、等间距、直线。 实验模拟 例题：两个点电荷，Q1=3.6×10-6C，Q2=﹣2.5×10-6C，相距10cm，求下列各点的电场强度： （1）两个点电荷连线中点O的场强； （2）两个点电荷连线之间距离Q1为4cm处A点的场强； （3）距离Q1为8cm、距离Q2为6cm处B点的场强。 Q1 Q2 B O A 题型3 用等效思想处理叠加场问题 例11 ［人教版教材习题改编］在水平向右的匀强电场中，有一质量为 、带正电的 小球，用长为的绝缘细线悬挂于点，当小球静止时细线与竖直方向的夹角为 ， 如图1-3-12所示．现给小球一个垂直于悬线的初速度，使小球恰能在竖直平面内做圆 周运动．试问： 图1-3-12 方法帮 返回目录 37 （1）小球做圆周运动的过程中，在哪点速度最小?最小速度是多少? 【答案】图1-3-13中点 图1-3-13 【解析】小球所受重力和电场力的合力 ，如图1-3-13所示， 方向斜向右下方，且与竖直方向成 角．由于合力的大小和方向不 变，可将合力看成等效重力场中的重力，其等效重力加速度 ．因小球恰能在竖直平面内做圆周运动，所以小球在等 效最高点点时速度最小，且在 点时细线的拉力为零，只有等效重 力提供向心力，即,得 . 方法帮 返回目录 38 （2）小球在 点的初速度为多少? 【答案】 【解析】小球在等效最低点点时的速度设为，则从点到 点由动能定理得 解得 . 方法帮 返回目录 39 叠加场中力学问题的求解方法 几个场同时占据同一空间，可以形成叠加场.对于叠加场中的力学问题，可以根据力 的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果，也可以同时研究几种场力 共同作用的效果，将叠加场等效为一个简单场，然后与简单场中的力学问题进行类 比，利用力学的规律和方法进行分析与解答.如将重力场和匀强电场的叠加场看成等 效重力场，然后利用物体只受重力时的解题方法即可解决问题.如要使物体能在叠加 场中做完整的圆周运动，临界条件是物体恰能通过等效最高点（等效重力的反向延 长线与圆周的交点.）. . . 方法帮 返回目录 40 $