第一章 素养提升课(一) 电场力的性质-【名师导航】2025-2026学年高中物理必修第三册教师用书配套课件（教科版）

该高中物理课件聚焦电场力的性质，围绕库仑定律、带电体平衡与加速、粒子运动轨迹分析展开，通过典例解析“两大夹小”等规律，从静态平衡到动态加速再到轨迹分析，构建递进式学习支架，帮助学生系统掌握知识点。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过“一题多变”探究电荷平衡条件，轨迹问题结合电场线疏密分析加速度，培养科学探究能力。课堂小结梳理核心规律，助力学生提升问题解决能力，为教师提供结构化资源，提高教学效率。

第一章　静电场 素养提升课(一)　电场力的性质 [学习目标]　1．掌握库仑定律及适用条件，熟悉完全相同的金属小球接触后电荷分配规律。2．会对带电体进行受力分析，能求解带电体平衡与加速类问题。3．会根据带电粒子在电场中的运动轨迹，分析受力及运动的相关问题。 素养提升课(一)　电场力的性质 关键能力·情境探究达成 考点1　库仑力作用下带电体的平衡与加速问题 1．库仑力作用下的平衡问题 (1)分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，与力学问题一样，具体方法是：确定研究对象，受力分析，列出平衡方程，联立求解。 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 (2)共线的三个点电荷平衡的规律： ①“两同夹异”，若三者均带同种电荷，无论怎么放，外侧点电荷都不能平衡。异种电荷必放中间，如图，若异种电荷B放外侧，它本身不可能平衡。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 ②“两大夹小”，即放在中间的异种电荷B电荷量最小。   若QB>QC，则FBA>FCA，A不能平衡。若QB>QA，则FBC>FAC，C不能平衡。 ③自由点电荷位置必为“靠小”，即中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 2．库仑力作用下的非平衡问题 与力学问题的处理方法相同，明确研究对象，分析运动过程，再分析包括库仑力在内的所有力，依据牛顿运动定律或者动能定理列方程，并灵活选用整体法和隔离法分析问题。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 【典例1】　如图所示，电荷量分别为＋q和＋4q的两点电荷固定在A、B两点，已知A、B两点相距L，问： (1)在何处放置点电荷C，才能使C处于平衡状态？ (2)C所带的电荷量和电性对C的平衡有影响吗？ 思路点拨：(1)由库仑定律求出库仑力。 (2)根据共点力平衡确定位置。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 [解析]　(1)由平衡条件，对C进行受力分析，C应在A、B的连线上且在A的右边，设与A相距r，则 ＝，解得r＝。 (2)电荷量的大小和电性对平衡无影响，距离A为处，A、B合电场强度为0。 [答案]　(1)在A、B连线上，在A点右侧距A点处　(2)无影响 一题多变 若上例中A、B不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？ [解析]　设放置的点电荷的电荷量大小为Q，分别对A、B受力分析，A、B间作用力为斥力，放置的电荷对A和B的作用力为吸引力，故放置电荷为负电荷，设放置电荷到A点距离为r，根据平衡条件 对电荷A：＝ 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 对电荷B：＝ 联立可得：r＝，Q＝q 即应在A、B连线上且在A的右边，距A点电荷处放置一个电荷量大小为q的负电荷。 [答案]　在A、B连线上，在A点右侧距A点处，放一电荷量大小为q的负电荷。 规律方法　A、B、C三个电荷要平衡，三个电荷必须在一条直线上；外侧两电荷间作用力大小等于中间电荷与外侧电荷间作用力，所以外侧电荷的电荷量大于中间电荷的电荷量；外侧电荷受到另外两电荷对其作用力的方向相反，则中间电荷与外侧两电荷电性相反，即三个电荷均平衡时满足“两大夹小”“两同夹异”。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 [跟进训练] 角度1　带电体的平衡问题 1．如图所示，完全相同的金属小球A和B带有等量异种电荷，中间连有一轻质绝缘弹簧，放在光滑的水平面上，平衡时弹簧的压缩量为x0。现将不带电且与A、B完全相同的另一个小球C与A接触一下，然后拿走C，待A、B重新平衡后弹簧的压缩量为x，则(　　) A．x＝　　　　　　 B．x＞ C．x＜ D．x＝x0 √ 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 C　[平衡时，小球间的库仑力等于弹簧弹力。设弹簧的劲度系数为k0，第一次平衡时有k0x0＝，小球C与A接触后，A球电荷量变为原来的一半，再次平衡时有k0x＝。若r′＝r，则x＝x0，弹簧压缩量刚好为原来的一半。但实际上弹簧的长度应变长，r′>r，所以弹簧压缩量小于原来的一半，故x<x0，故C正确，A、B、D错误。] 角度2　带电体的加速问题 2．电荷量为q＝1×10-4 C的带正电小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场，电场强度E的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图甲、乙所示。若重力加速度g取10 m/s2，求： (1)物块的质量m； (2)物块与水平面之间的动摩擦因数μ。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 [解析]　(1)由题图乙可知，前2 s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有qE1－μmg＝ma 2 s后物块做匀速直线运动，由力的平衡条件有 qE2＝μmg 联立解得q(E1－E2)＝ma 由题图甲可得E1＝3×104 N/C，E2＝2×104 N/C，a＝1 m/s2 代入数据可得m＝1 kg。 (2)μ＝＝＝0.2。 [答案]　(1)1 kg　(2)0.2 考点2　带电粒子运动轨迹问题分析 带电粒子的运动轨迹问题分析方法 1．合力方向与速度方向：合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线方向。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 2．分析方法： (1)由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的方向。 (2)由电场力和电场线的方向可判断电荷的正负。 (3)由电场线的疏密程度可确定电场力的大小，再根据牛顿第二定律F＝ma可判断电荷加速度的大小。 (4)根据力和速度的夹角可以判断速度变大还是变小，从而确定不同位置的速度大小。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 【典例2】　(多选)如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示。若不考虑其他力，则下列判断正确的是(　　) A．若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子 是从B运动到A，则粒子带负电 B．不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电 C．若粒子是从B运动到A，则其加速度减小 D．若粒子是从B运动到A，则其速度减小 √ √ 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 思路点拨：(1)电场线的疏密表示电场强度大小，EB＞EA。 (2)曲线的凹向与所受合力方向一致。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 BC　[根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧可知电场力与电场线的切线方向相反，所以不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电，故A错误，B正确；电场线密的地方电场强度大，所以粒子在B点受到的电场力大，在B点时的加速度较大，若粒子是从B运动到A，则其加速度减小，故C正确；从B到A过程中电场力与速度方向成锐角，速度增大，故D错误。] 规律方法　做曲线运动的物体受到的合力指向曲线凹侧，电场力方向与电场线相切，同一带电粒子在电场线密集的地方加速度大，在电场线稀疏的地方加速度小。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 [跟进训练] 3．在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是(　　) A　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D √ 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 A　[电子只受电场力的作用，在电场中做曲线运动，电子做曲线运动时，运动轨迹应处在电场力方向与速度方向之间，且电场力方向沿电场线的切线方向、速度方向沿轨迹的切线方向，画出电子在某一点的受力方向和速度方向如图所示，可知A正确，B、C、D错误。] 1．如图所示的实线为某静电场的电场线，虚线是仅在电场力作用下某带电粒子的运动轨迹，A、B、C、D是电场线上的点，其中A、D两点在粒子的轨迹上，下列说法正确的是(　　) A．该粒子一定带正电 B．由图可知，同一电场的电场线在空间是可以相交的 C．将该粒子在C点由静止释放，它可能一直沿电场线运动 D．该粒子在A点的速度一定大于在D点的速度 学习效果·随堂评估自测 √ 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 D　[由于不知道电场线方向，所以无法判断该粒子的电性，A错误；同一电场的电场线在空间是不可能相交的，B错误；将该粒子在C点由静止释放，由于电场线是曲线，所以后期粒子运动中，合力与速度不在一条线上，粒子会做曲线运动，C错误；由于粒子运动轨迹是曲线，电场力方向沿电场线切线方向，速度方向沿运动轨迹的切线方向，以A点为例，D点的位置在A点速度方向延长线的下方，说明A点受力方向沿电场线向下，因此从A到D，速度减小，D正确。故选D。] 2．如图所示，A和B均可视为点电荷，A固定在绝缘支架上，B通过绝缘细线连接在天花板上，由于二者之间库仑力的作用细线与水平方向成30°角。A、B均带正电，电荷量分别为Q、q，A、B处于同一高度，二者之间的距离为L。已知静电力常量为k，重力加速度为g，则B的质量为(　　) A．　　 B．　　 C．　　 D． √ 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 D　[因为B处于静止状态，B受到重力、细线的拉力以及A对B的库仑力，根据平衡条件得：tan 30°＝，解得mB＝，故D正确，A、B、C错误。] 3．(多选)如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线，下端有一个质量为m、带电荷量为－q的小球，若在空间加一与纸面平行的匀强电场，当电场强度为最小值时，小球静止在A点，此时细线与竖直方向夹角为θ，则(　　) A．该电场的方向为水平向左 B．该电场场强的最小值为E＝ C．若剪断细线，小球将做匀加速直线运动 D．若撤去电场瞬间，小球的加速度为零 √ √ 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 BC　[对小球受力分析如图所示，从图中可以看出，电场的方向可以变化，当电场力方向与细线垂直时，电场力最小，电场强度最小，根据共点力平衡条件，有qE＝mg sin θ，解得E＝，方向垂直细线方向斜向左下方，故A错误，B正确； 若剪断细线，小球只受到重力与电场力，根据前面的受力分析，结合三力平衡的特点可知，重力与电场力的合力方向沿绳子拉力的相反方向，所以小球将沿重力与电场力合力的方向做匀加速直线运动，故C正确；若突然撤去电场，小球只受到重力与绳子的拉力，将开始摆动，在撤去电场瞬间，将做加速圆周运动，小球的向心加速度为零，但切向加速度不为零， 故D错误。故选BC。] 4．在一条直线上有两个相距0.2 m的点电荷A、B，A带电荷量为＋Q，B带电荷量为－16Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态，问：C的电性如何？应放在何处？所带电荷量为多少？ 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 [解析]　据“两大夹小”“两同夹异”可判断C带负电，且放置在B、A连线的延长线上靠近A处，如图所示。设C与A间距离为x，C所带电荷量大小为qC。 由题意知，A、B、C均处于平衡状态 对C有k＝k，解得x＝ m 对A有k＝k，解得qC＝Q。 [答案]　C带负电　放置在B、A连线的延长线上靠近A处，与A间距离为 m　－Q 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．共线的三个点电荷平衡有什么规律可循？ 提示：“两大夹小”“两同夹异”。 2．在静电场中做曲线运动的带电粒子，电场力的方向如何判断？加速度的大小又如何判断？ 提示：电场力方向与电场线相切；同一带电粒子在电场线密集的地方加速度大，在电场线稀疏的地方加速度小。 关键能力 学习效果 素养提升课(一)　电场力的性质 $