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

该高中物理课件围绕静电场的电场强度与电场线展开，从“电荷非接触作用机制”设问引入，结合法拉第“场”概念，通过试探电荷检验电场，逐步推导电场强度定义式、点电荷场强公式及叠加原理，构建连贯的知识支架。 其特色在于用表格对比电场强度定义式与决定式、电场强度与电场力，强化科学思维中的模型建构与科学推理，结合等量异种电荷电场叠加计算及多种电场线分布示意图，培养物理观念。学生能深化概念理解，教师可借助例题与图表提升教学效率。

第3节 静电场 电场强度和电场线 第一章 静电场 　 两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是怎样产生的? 1837年英国物理学家法拉第提出“场”的概念 电荷之间通过电场发生相互作用. （物体间的万有引力也是通过引力场发生作用的） 英国物理学家 法拉第 （1791-1867） 电荷 A 电荷 B 产生 作用于 产生 作用于 电场 电场以及磁场已被证明是一种客观存在，并且是互相联系的，统称为电磁场。 本章只讨论静止电荷产生的电场，称为静电场。 怎样检验空间中是否存在看不见又摸不着的电场呢？ 我们利用电场的基本性质： 电场对放入其中的电荷有力的作用来检验。 即：把一个检验电荷放入场源电荷产生的电场中，看是否受到力的作用。 电场力 一、电场 ＋q FA ＋q´ FB ＋Q 场源电荷 试探电荷 （或检验电荷） A B 场源电荷与试探电荷 试探电荷（检验电荷） 场源电荷（源电荷） 尺寸充分小 电量充分小 产生电场的电荷 1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同，但比值F/q是一定的。 2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。 结论: F/q能反映电场中某点的性质——电场的强弱。 一、电场 1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。 2.定义式： （适用于一切电场） 3.单位： (N/C) ， (V/m) ，1 V/m=1N/C 4.物理意义： 电场场强反映电场力的性质，由电场本身决定，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。 二、电场强度 +Q +q F E +Q -q F E 5.方向：物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。与负电荷在电场中某点受到的电场力的方向相反。 -Q +q F E -Q -q E F 6.电场力：F=qE 二、电场强度 (2024北京丰台期中)关于电场强度,下列说法正确的是(　　) A.若在电场中的P点不放试探电荷,则P点的电场强度为0 B.电场强度公式E=表明,电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比,若q减半,则该处的电场强度变为原来的2倍 C.电场中某一点的场强为零，则处在该点的电荷受到的电场力一定为零。 D.电场中某点电场强度的方向与单位电荷在该点受到的静电力方向相同 C 一个电荷量为 q 的试探电荷在电场中某一点受到的静电力为 F，这一点的电场强度为 E，在下图中能反映 q 、E 、F 三者关系的是 （ ） A．　　　　　　 B．　　　　　　　C．　　　　　　　D． D O E F O E q O F q O F q 真空中有一电荷量为-1×10-4C的点电荷，在距离点电荷1m处的A点放一电荷量为4×10-9C的检验电荷，检验电荷受到的电场力大小为________N，方向_____ , A点的场强为________N/C,方向________；换成电荷量为-3×10-9C的检验电荷，则检验电荷所受的电场力______N,方向_______;该点的场强为 N/C，方向_______。如果把检验电荷取走，则A点的电场强度为 N/C，方向 。 3.6×10-3 水平向左 水平向左 9×105 2.7×10-3 水平向右 9×105 水平向左 9×105 水平向左 _ 三、点电荷的电场 +Q ∴ 该点的场强为 F E 利用场强的定义式和库仑定律推导 +q 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。 如何计算真空中点电荷的电场强度呢？ 三、点电荷的场强公式 1.决定式： ----场源电荷的电荷量 ----电场中某点到Q的距离 2.适用条件：只适用于真空中静止点电荷 3.方向： 正电荷： 背离源电荷 负电荷： 指向源电荷 4、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。 下列关于电场强度的说法正确的是（ ） A.根据公式E=F/q可知，场强E跟电荷所受电场力F成正比，跟放入电荷的电荷量q成反比 B.由公式E=kQ/r2可知，在真空中由点电荷Q形成的电场中，某点的场强E跟Q成正比，跟该点到Q的距离r的平方成反比 C.虽然正负电荷在电场中的同一点所受的电场力方向相反，但该点的场强方向只有一个，即正电荷在该点的受力方向 D.公式F=kQ1Q2/r2中，kQ2/r2是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处场强的大小，而kQ1/r2是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处场强的大小 BCD 　　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 E及其他 量关系　 E用F与q的比值来表示，但E大小与F、q大小无关 E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝1/r2 【补充1】电场强度两个公式的对比 1 2 3 4 5 【补充2】电场强度和电场力的对比分析 电场强度E 电场力F 仅指电荷在电场中的受力 是反映电场本身的力的性质的物 理量，其大小表示电场的强弱 定义式： 计算式： E的大小只决定于电场本身，与电荷q无关 F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定 E是矢量，其方向与正电荷在该点受到的电场力的方向相同 F是矢量， 其方向对于正电荷,F与E同向； 对于负电荷,F与E反向  E的单位： F的单位： E=F/q F=qE 牛/库 (N/C) 牛 (N) 6、知识拓展 Q r P r Q P 一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同 (1)带电球体（球壳）外部电场 思考：一个半径为R的均匀带电球壳，带电量Q，在内部距离球心r处的电场强度？ r （2）匀质带电球壳内部任一位置的电场强度E为0 （类似于均匀的球壳对壳内的质点的万有引力为0.） (2024广东广州实验外语学校期中)如图所示,Q是真空中固定 的点电荷,a、b、c是以Q所在位置为球心、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2倍 C 53P7 (多选题)(2024湖北随州期中)如图甲所示,在x轴上有一个点电 荷Q(图中未画出),O、A、B为x轴上的三点。规定x轴正方向为静电 力的正方向,放在A、B两点的试探电荷受到的静电力跟其所带电荷 量的关系如图乙所示,则(　　) A.A点的电场强度大小为2×103 N/C B.B点的电场强度大小为2×103 N/C C.点电荷Q在A、B之间 D.点电荷Q在O、B之间 AC 五、电场的叠加——矢量和 在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。 平行四边形定则 E1 E2 E +Q +Q E1 E1 E2 E2 E +Q -Q E1 E2 在真空中有两个点电Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C，它们相距0.1m。求电场中A点的场强。A点与两个点电荷的距离r相等r=0.1m。 Q2 A Q1 E2 E E1 代入数值得：E=2.7×104 N/C r2 2kQ1 cos60° = E 1.定义:在电场中画出一些有方向的曲线,如果曲线上各点的切线表示该点的电场方向,这样的曲线叫做电场线。 2.物理意义: 疏密程度-----该点场强的大小(强弱) 切线方向-----该点的电场方向 怎样形象描述电场？ 六、电场线 说明：可以粗略地描述电场强度的大小和方向（但是形象、直观）。 A C B EC EA EB 切线方向--该点的电场方向 疏密程度--该点场强的大小(强弱) 如图为一条电场线，下列说法正确的是：（ ） A、EA一定大于EB B、因电场线是直线故 EA=EB C、A点电场方向一定由A指向B D、AB两点的场强方向不能确定 A B C 如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是（ ） A、这个电场的场强不变 B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FB>FA C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aA>aB （不计重力） D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切线方向 A B B 特点： a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大 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。 3.几种常见电场中电场线的分布及特点 （1）正、负点电荷的电场中电场线的分布 特点： a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大 b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直 （2）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布 c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。 （3）等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线 分布情况 特点： a、两点电荷连线中点O处场强为0 b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0 c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏 （4）匀强电场 特点： a、匀强电场是场强大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线 b、电场线的疏密均匀，电场方向与电场线平行 ①假想的曲线，并不真实存在. ②起于正电荷或无限远,止于无限远或负电荷. ③不相交,不闭合.分布于立体空间。 ④电场线不一定是电荷的运动轨迹. 4、电场线的特点： 某电场的电场线分布如图中实线所示，虚线为某一点电荷只在电场力作用下的运动轨迹。以下说法正确的是（　　） A．该点电荷带负电 B．该点电荷在a点的加速度大于d点的加速度 C．该点电荷在a点的动能小于d点的动能 D．若把该点电荷从b点移动到c点，静电力做负功 C 如图所示，空间分布着竖直向上的匀强电场E，现在电场区域内某点O处放置一负点电荷Q，并在以O点为球心的球面上选取a、b、c、d四点，其中ac连线为球的水平大圆直径，bd连线与电场方向平行。不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ） A．b、d两点的电场强度大小相等，方向相同 B．a、c两点的电场强度大小相等，方向相反 C．若从a点抛出一带正电小球，小球可能沿a、c所在圆周作匀速圆周运动 D．若从a点抛出一带负电小球，小球可能沿b、d所在圆周作匀速圆周运动 C 长木板AB放在水平面上如图所示，它的下表面光滑而上表面粗糙，一个质量为m、电量为q的小物块C从A端以某一初速度起动向右滑动．当存在向下的匀强电场时，C恰能滑到B端，当此电场方向改为向上时，C只能滑到AB的中点，求此电场的场强． B E A 如图所示，一质量为m、带电量为q的小球用细线系住，线的一段固在O点，若在空间加上匀强电场，平衡时线与竖直方向成60o角，则电场强度的最小值为（   ） A． B． C． D． B 质量为m、电量为+q的小球以初速度v0并与水平方向成θ角射出，如图示。如果在某方向上加一定大小的匀强电场后，为保证小球仍沿v0方向直线运动，试求： （1）所加匀强电场场强的最小值。 （2）加了这个电场后，经过多长时间小球速度变为零。 θ 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场．其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，如图所示，请问： (1)小球带电荷量是多少？ (2)若剪断丝线，小球碰到 金属板需多长时间？ $