1.4 点电荷的电场 匀强电场 课件 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

该高中物理课件聚焦点电荷电场强度公式推导、场强叠加原理、匀强电场特点及密立根油滴实验结论，从电场强度定义式切入，推导点电荷场强公式，扩展至多个点电荷电场叠加，最终引入匀强电场，构建从定义到应用的学习支架。 其亮点是以科学思维与物理观念培养为核心，通过导学探究推导公式培养科学推理能力，易错辨析强化场强矢量性认知，典例剖析（如+Q和-Q在中点场强计算）示范叠加原理应用。规律方法总结解题步骤，助力学生深化相互作用观念，提升推理能力，教师可直接用于课堂探究与分层练习。

第1章　静电力与电场强度 第4节　点电荷的电场　匀强电场 学 习 目 标 1.会推导点电荷的电场强度公式。(科学思维) 2.知道电场强度的叠加原理,并能应用这一原理进行推理分析与计算。(科学思维) 3.知道匀强电场及其电场线的特点。(物理观念) 基础落实·必备知识全过关 一、点电荷的电场 1.点电荷Q的电场强度:E=　　　　。  2.方向:当点电荷Q为正电荷时,电场强度方向沿r　　　　,如图甲所示;当点电荷Q为负电荷时,电场强度方向沿r　　　　,如图乙所示。  3.适用条件:真空中静止的点电荷。 向外 向内 二、场强叠加原理 1.内容:如果有多个点电荷同时存在,根据电场强度的定义和静电力叠加原理,电场中任一点的电场强度等于这些点电荷各自在该点产生的电场强度的　　　　,这个结论称为场强叠加原理。  2.应用:如果已知电荷分布,就可求出电场中某点经矢量叠加后的 　　　　　。  三、匀强电场 1.定义:电场强度　　　　和　　　　都处处相同的电场。  2.匀强电场中的电场线特点:间距相等的平行直线。 矢量和 电场强度 大小 方向 四、密立根油滴实验及其结论 1.美国物理学家密立根最早通过实验测出了电子电荷量的大小,在一般情况下,可取e=　　　　　　　　　　。  2.电荷的量子化:大量实验表明,无论是原子核、离子等微观粒子,还是宏观物体所带电荷量的大小,都是　　　的　　　　倍。  3.元电荷:　　　是电荷量值的一个基本量,这个电荷量称为元电荷。  1.60×10-19 C e 整数 e 易错辨析 判一判 (1)由公式E= 得,E与点电荷的电荷量Q成正比、与该点到点电荷距离r的二次方成反比。(　　) (2)以点电荷为球心的球面上各点的电场强度处处相同。(　　) 解析 以点电荷为球心的球面上各点的电场强度大小处处相等,方向不同。 √ × √ (4)如果某空间中的一条电场线是直线,那么这条电场线上各处的电场强度相同。(　　) 解析 只根据一条电场线是直线,无法判断所有电场线的疏密程度,因而在这条电场线上各处的电场强度无法判断。 (5)匀强电场的电场线可以是曲线。(　　) 解析 匀强电场是电场强度大小和方向都处处相同的电场,因此匀强电场中的电场线应是间距相等的平行直线,电场线不可能是曲线。 × × 即学即用 练一练 点电荷Q周围的电场线如图所示,图中A点到Q的距离小于B点到Q的距离。下列判断正确的是(　　) A.Q是正电荷,A点的电场强度大于B点的电场强度 B.Q是正电荷,A点的电场强度小于B点的电场强度 C.Q是负电荷,A点的电场强度大于B点的电场强度 D.Q是负电荷,A点的电场强度小于B点的电场强度 A 解析 正电荷的电场线向外辐射,电场线越密的地方电场强度越大,A正确。 重难探究·能力素养全提升 探究点　点电荷的电场　电场强度的叠加 导学探究 (1)如图所示,在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q,已知q到Q的距离为r,Q对q的静电力是多大?Q在q所在位置产生的电场的电场强度大小是多少?方向如何? 提示 根据库仑定律得F=k。Q在q所在位置产生的电场的电场强度大小E==k,方向沿Qq的连线由Q指向q。 (2)如果再有一正点电荷Q'=Q,放在如图所示的两个不同位置,q所在位置的电场强度的大小分别是多少? 提示 如图所示,Q、Q'分别对q有静电力的作用,q所受的静电力为两个力的合力,分别为F0=k-k=0,F0'=。 所以q所在位置的电场强度的大小分别为E0==0,E0'=。 知识归纳 1.点电荷的电场 Q为点电荷所带的电荷量,r2为电场中某点到点电荷距离的二次方。 (2)如果以点电荷Q为中心、r为半径作一球面,则球面上各点的电场强度大小相等。当点电荷Q为正电荷时,电场强度方向沿r向外,如图甲所示;当点电荷Q为负电荷时,电场强度方向沿r向内,如图乙所示。 (3)此式只适用于真空中静止的点电荷。 3.场强叠加原理 (1)由于电场强度是矢量,故欲求出各个电荷在某点产生的电场强度的矢量和需用平行四边形定则。 (2)各个电荷产生的电场是独立的、互不影响。 (3)对于计算不能视为点电荷的带电体的电场强度,可以把带电体分成很多小块,每个小块都可以看成点电荷,用点电荷的电场叠加的方法计算。 典例剖析 【例题】 如图所示,真空中,所带电荷量分别为+Q和-Q的点电荷A、B相距为r,静电力常量为k。 (1)求两点电荷连线的中点O的电场强度。 (2)求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。 解析 (1)如图甲所示,点电荷A、B在O点产生的电场强度方向相同,由A指向B。 方向由点电荷A指向点电荷B。 方向与点电荷A、B的中垂线垂直,即方向与点电荷A、B的连线平行, 由点电荷A指向点电荷B。 规律方法　电场叠加问题的解题方法 1.根据点电荷电场强度公式,确定每个场源电荷产生的电场强度。 2.电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则),与力的合成一样,常用的方法有图解法、正交分解法等。 对点演练 (2025贵州黔南高二开学考试)如图所示,以两等量正电荷连线的中点为坐标原点建立如图坐标系,下列关于其电场强度E随坐标y变化的图像可能正确的是(以y轴正方向为电场强度正方向)(　　) C 解析 等量正电荷连线的垂直平分线上,因O点电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,则从O点沿y轴正向和负向,电场强度大小先增加后减小,则关于其电场强度E随坐标y变化的图像正确的是C。 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 4 1.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°。所带电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点处,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,则O点的电场强度大小变为E2。E1与E2之比为(　　) B 1 2 3 4 1 2 3 4 2.如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称。 要使圆心O处的电场强度为零,可在圆周上再放置一个带有适当电荷量的正点电荷,则该点电荷应放在(　　) A.A点 B.B点 C.C点 D.D点 D 解析 由电场的叠加原理和对称性可知,正、负点电荷在O点的合电场强度方向应沿OD方向,要使O点的合电场强度为零,再放置的正点电荷在O点的电场强度方向应与沿OD的合电场强度方向相反,正点电荷放在D点的电场强度方向沿DO方向,D正确。 1 2 3 4 1 2 3 4 3.如图所示,将三个电荷量均为Q(Q>0)的正点电荷分别固定在菱形的三个顶点a、b、c上,∠abc=120°,它们在菱形的第四个顶点d处产生的合电场强度为E。现只将c点处的电荷换成等量负点电荷-Q(未画出),则d点处新的合电场强度大小为(　　) A 1 2 3 4 1 2 3 4 4.(2025湖南湘潭高一期末)如图为边长为a的正方体,若在顶点A、B处各固定一电荷量为+Q的点电荷,下列说法正确的是(　　) A.C、E两点的电场强度相同 B.若仅把顶点A处的点电荷换成电荷量为-Q的点电荷, E点电场强度反向 C.F点的电场强度大小为 D.F、H两点电场强度方向相反 C 1 2 3 4 解析 如图所示,由场强叠加原理可知,C、E两点的 电场强度大小相等,方向不同,故A错误;若仅把A处 换成电荷量为-Q的点电荷,则顶点A处的电荷在E点 的电场强度方向相反,顶点B处的电荷在E点的电场 强度方向不变,由场强叠加原理可知,E点的电场强 度方向改变但是不反向,故B错误;A处点电荷在F点 的电场强度EAF=k,B处点电荷在F点的电场强度EBF=k,所以EF=,故C正确;由场强叠加原理可知,F、H两点的电场强度大小相等,方向不平行,故D错误。 k (3)公式E=与E=k中q与Q含义不同。(　　) (1)E=k是点电荷电场的电场强度大小的表达式,E∝Q,E∝。 2.公式E=与E=的区别 公式 E= E= 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度大小的方法 指明了点电荷电场强度大小的决定因素 适用范围 一切电场 真空中静止点电荷的电场 公式 E= E= Q或q 意义 q表示引入电场的试探电荷的电荷量 Q表示产生电场的点电荷的电荷量 关系理解 E用F与q的比值来表示,但E的大小与F、q的大小无关 E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,E∝ 点电荷A、B在O点产生的电场强度大小EA=EB=。 故两点电荷连线的中点O的电场强度大小EO=2EA=, (2)如图乙所示,EA'=EB'=,由矢量图所形成的等边三角形可知, O'点的合电场强度大小EO '=EA'=EB'=, 答案 (1),方向由点电荷A指向点电荷B (2),方向与点电荷A、B连线平行,由点电荷A指向点电荷B A.1∶2 B.2∶1 C.2∶ D.4∶ 解析 依题意,每个点电荷在O点产生的电场强度大小为, 则当N点处的点电荷移至P点时,O点的电场强度如图所示,E2=, 则,B正确。 A.E B.E C.E D.E 解析 设菱形的边长为L,它们各自在d点的电场强度大小均为k,根据平行四边形定则,a、c两点的点电荷在d点叠加的合电场强度大小仍为k,方向由O指向d,与b点的点电荷在d点的电场强度方向相同,故三个点电荷在d点的合电场强度为2k=E,当c点处换成等量负电荷后,a、c两点的点电荷在d点的合电场强度方向平行于ac向右,大小为E,b点的点电荷在 d点的电场强度为kE(沿bd方向),矢量合成,得到合电场强度大小为E,方向沿ad,故选A。 $