9.3.1 电场 电场强度 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电场及电场强度”核心内容，通过“人体带电头发竖起”情境导入，衔接库仑定律，以比值定义法等学习支架，帮助学生建立场的物质观念，理解电场强度的概念、公式及叠加原理。 其亮点在于紧扣物理观念与科学思维培养，通过情境探究、易错辨析（如电场强度与试探电荷无关）、模型建构（点电荷电场）和科学推理（叠加原理应用），类比加速度、电阻理解比值定义。助力学生深化对电场性质的认知，提升分析计算能力，为教师提供系统教学资源，高效落实核心素养。

第九章　静电场及其应用 3. 电场　电场强度 第1课时　电场　电场强度 学 习 目 标 1.通过类比与实验模拟知道电场是一种特殊的物质,初步形成场是物质的概念。(物理观念) 2.掌握电场强度的概念和公式,会进行相应的分析与计算。(科学思维) 3.学会用比值定义物理量的方法,掌握电场强度叠加的计算,培养综合分析能力和知识迁移能力。(科学思维) 基础落实·必备知识全过关 一、电场和电场强度 1.电场　　　　　　　　　　　　　　 　　的周围存在着由它产生的电场。处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个　　　　　给予的。  2.电场的基本性质 电场对放入其中的电荷有力的作用。 3.静电场 　　　电荷产生的电场。  是物质存在的一种形式 电荷 电场 静止 4.电场强度 (1)试探电荷 用来研究电场各点的性质的电荷。 (2)场源电荷或源电荷 激发电场的带电体所带的电荷。 (3)电场强度 ①物理意义:反映了电场在各点的性质。 ②定义:放入电场中某点的试探电荷受到的　　　　与它的　　　　　之比。  ③公式:E=　　　　。  ④单位为　　　　　,符号为　　　　　。  电荷量和体积都很小的点电荷 电场中某处电场强度的大小 静电力 电荷量 牛每库 N/C ⑤方向:电场强度是矢量,规定电场中某点的电场强度的方向与　　　　电荷在该点所受的静电力的方向相同。　　　　电荷在电场中某点所受静电力的方向与该点电场强度的方向相反。 【要点提示】 电场强度与试探电荷的电荷量和所受静电力无关。 正 负 二、点电荷的电场　电场强度的叠加 1.真空中点电荷的电场强度 (1)大小:E=　　　　　　。  (2)方向:Q为正电荷时,电场强度E的方向沿半径　　　　;Q为负电荷时,电场强度E的方向沿半径向内。  2.电场强度的叠加 如果场源是多个电荷,则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的　　　　　。  3.均匀带电球体或球壳的半径为R,电荷量为+Q,在距离球心为r(r>R)处,电场强度的大小和方向分别为E=　　　　　　　,　　　　　　　。  【要点提示】 电场强度的叠加与力的合成一样满足平行四边形定则。 向外 矢量和 沿半径向外 k 情境链接 如图所示,通过起电机使人体带电,会出现什么现象?请解释产生这一现象的原因。 提示:人的头发会竖起散开。人体带电后,周围产生电场,头发受电场力而竖起散开。 教材拓展 阅读教材第16页“科学方法”栏目,在物理学中,常常用物理量之比定义一个新物理量,表示研究对象的某种性质。试列举1~2例,并说明新物理量与原有物理量之间的关系。 提示:加速度a=,与速度变化和时间无关;电阻R=,与电压和电流无关。 易错辨析 (1)电荷与电荷间的相互作用力是通过电场发生的。 (　　) (2)只有电荷发生相互作用时才产生电场。 (　　) (3)根据E=Fq,电场强度与试探电荷的电荷量和受力有关。(　　) (4)电场强度的方向就是电荷受力的方向。 (　　) (5)由公式E=kQr2,E与电荷量Q成正比、与距离r的二次方成反比。(　　) (6)以点电荷为球心的球面上电场强度处处相同。 (　　) √ × 提示:只要有电荷存在,其周围空间就存在电场。 × 提示:电场强度是电场自身的性质,与试探电荷的电荷量和受力均无关。 × 提示:正电荷受力的方向规定为电场强度的方向。 √ × 提示:根据E=可知,球面上各点的r相等,则电场强度大小相等;方向均沿半径方向,是不同的。 重难探究·能力素养全提升 探究点一　对电场强度的理解 导学探究 把同一试探电荷放在电场中的不同位置,由图可知,该试探电荷在不同点所受的静电力的大小和方向不相同,这说明各点的电场的强弱和方向不相同。 (1)用什么物理量表示电场的强弱? (2)同一位置,放不同试探电荷,试探电荷受力越大,则该位置电场强度越大吗? 提示:电场强度。 提示: E与F无关,E与试探电荷q无关。 知识归纳 1.公式E=是电场强度的定义式,适用于一切电场,因为E与F、q无关,所以不能认为E∝F,E∝。但定义式给出了一种测量电场强度大小的方法。 2.电场中某一点的电场强度是唯一的,与试探电荷无关,它取决于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置。 3.E=变形可得F=qE,该式表明,如果已知电场中某点的电场强度E,便可计算在电场中该点放任意电荷量的带电体所受的静电力大小,即电场强度E是反映电场的力的性质的物理量。 典例剖析 【例1】 在一带负电荷的导体A附近有一点B,如在B处放置一个q1=-2.0×10-8 C的电荷,测出其受到的静电力F1大小为4.0×10-6 N,方向如图,则: (1)B处电场强度多大?方向如何? (2)如果换成一个q2=+4.0×10-7 C的电荷放在B点,其受力多大?此时B处电场强度多大? 答案:200 N/C　方向与F1方向相反 答案: 8.0×10-5 N　200 N/C (3)如果将B处电荷拿走,B处的电场强度多大? 答案: 200 N/C 解析:(1)由电场强度公式可得EB= N/C=200 N/C 因为B处是负电荷,所以B处电场强度方向与F1方向相反。 解析:(2)q2在B点所受静电力大小F2=q2EB=4.0×10-7×200 N=8.0×10-5 N 方向与电场强度方向相同,也就是与F1方向相反 此时B处电场强度大小仍为200 N/C,方向与F1方向相反。 解析:(3)某点电场强度大小与有无试探电荷无关,故将B处电荷拿走,B处电场强度大小仍为200 N/C。 方法技巧　1.分清试探电荷和场源电荷,E=中的q是试探电荷。 2.确定电场强度的方向一定要看清试探电荷是正电荷还是负电荷,再确定电场强度与力的方向相同还是相反。 对点演练 1.电场中有一点P,下列说法正确的是(　　) A.若放在P点的电荷的电荷量减半,则P点电场强度减半 B.若P点没有试探电荷,则P点的电场强度为零 C.P点的电场强度越大,则同一电荷在P点所受的静电力越大 D.P点的电场强度方向为试探电荷在该点受到的静电力方向 C 解析:电场强度是由电场本身决定的,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关,A、B错误。电荷量一定时,由F=Eq可知,电场强度越大,所受的静电力越大,C正确。若试探电荷是正电荷,它受到的静电力方向就是该点的电场强度方向,但试探电荷是负电荷时,它受到的静电力方向的反方向是该点电场强度的方向,D错误。 探究点二　点电荷的电场　电场强度的叠加 导学探究 如图所示,可视为点电荷的带电体A在它周围的空间会产生电场, A所带电荷量为Q,距离A为r的某处一带正电的点电荷q受力如图所示。 如图所示,可视为点电荷的带电体A在它周围的空间会产生电场,A所带电荷量为Q,距离A为r的某处一带正电的点电荷q受力如图所示。 问题:(1)判断q所在处电场的方向; (2)计算q所受库仑力F的大小; (3)根据电场强度的定义,计算q所在位置的电场强度。 提示:与F方向相同。 提示: F=k。 提示: E==k。 知识归纳 1.E=与E=k的比较 公式 E= E=k 本质区别 电场强度的定义式 电场强度的决定式 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q与q 的意义 q为检验(试探)电荷的电荷量 Q为场源电荷的电荷量 E与其他 量的关系 E用F与q之比来表示,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∝ 2.电场强度是矢量,如果场源是多个点电荷,则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。 3.电场强度的叠加本质是矢量叠加,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则),常用的方法有合成法、正交分解法等。 4.对于比较大的带电体的电场,可把带电体分为若干小块,每一小块看成一个点电荷,用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。 典例剖析 【例2】 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。 (1)求两点电荷连线的中点O的电场强度。 (2)求在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O'点的电场强度。 (3)若在O'点再放置一电荷量为+Q的点电荷,求△ABO'中心D处的电场强度。 答案:,方向由A指向B 答案:,方向与AB连线平行指向右 答案:,方向由D指向B 解析:(1)如图甲所示,A、B两点电荷在O点产生的电场强度方向相同,由A指向B。A、B两点电荷在O点产生的电场强度EA=EB= 故O点的合电场强度为EO=EA+EB=,方向由A指向B。 甲 乙 丙 解析:(2)如图乙所示,EA'=EB'=,由平行四边形定则和几何关系可知,O'点的合电场强度EO '=EA'=EB'=,方向与AB连线平行指向右。 解析:(3)如图丙所示,三个点电荷到D点的距离均为l=,在D点的电场强度大小EAD=EBD=EO'D=,则D点的合电场强度为ED=2EADcos 60°+EBD=,方向由D指向B。 教你析题 读取题干 获取信息 真空中,电荷量分别为+Q和-Q的点电荷 满足点电荷电场强度公式的条件,可用E=求两个点电荷在各点的电场强度的大小 教你破题 获取 题干 信息 → 画出各个电 荷在O点、 O'点和D 点的电场 强度 → 按照平行四边形定 则,利用合成法或正 交分解法求出各点的 电场强度的大小和 方向 方法技巧　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,利用合成法或正交分解法合成。 对点演练 2.(2025云南楚雄期中)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(　　) A. B. C. D. C 解析:A、C两点放置有同种电荷,根据对称性可知,A、C处点电荷在O点处的电场强度互相抵消,B点到O点的距离r=,B点处点电荷在O点处产生的电场的电场强度大小E2=,所以O点处合电场的电场强度大小E=E2=,故选C。 学以致用·随堂检测全达标 1.(电场强度的理解)(多选)(2025北京延庆期中)关于电场强度的概念,下列说法正确的是(　　) A.由E=可知,某电场的电场强度E跟F成正比,跟q成反比 B.电场中某一点的电场强度与放入该点的试探电荷无关 C.E=k是点电荷的电场强度公式,其中Q是场源电荷的电荷量 D.以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的电场强度E相同 BC 解析:电场强度定义式E=是比值定义,E的大小与场源有关,而与F、q无关,故A错误;电场中某一点的电场强度是由电场本身性质决定的,与放入该点的试探电荷的正负、大小以及是否放入试探电荷无关,故B正确;E=k是点电荷的电场强度公式,其中Q是场源电荷的电荷量,故C正确;电场强度是矢量,不仅有大小,而且有方向,以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的电场强度E大小相等,但方向不同,因此电场强度不同,故D错误。故选BC。 2.(电场强度的计算)(2024江苏卷)在静电场中有a、b两点,试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系,则a、b两点的电场强度大小之比等于(　　) A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.4∶1 D　 解析:根据E=可知,F-q图像斜率表示电场强度,由图可知Ea= N/C=4 N/C,Eb= N/C=1 N/C,可得=4∶1,故选D。 3.(电场强度的计算)(2025福建龙岩期中)如图所示,水平直线上有A、O、B三点,lBO=2lAO,空间存在着水平向左的匀强电场E。若将一个带正电的点电荷放在A点,则O点的电场强度大小为2E;若将这个点电荷放在B点,则O点的电场强度为(　　) A.E　向右 B.E　向左 C.E　向左 D.E　向右 B 解析:当带正电的点电荷放在A点,在O点产生的电场方向向左,根据点电荷产生的电场强度公式EQ=k,又O点的电场强度大小为2E,所以EQ1=EO-E=E=k,若将这个点电荷放在B点,则该电荷在O点产生的电场方向向右,大小为EQ2=k=k<E,所以,此时O点的电场强度大小为EO'=E-EQ2=E,方向水平向左。故选B。 4.(电场强度的计算)如图所示,用一条绝缘轻绳悬挂一个 带正电的小球A,小球质量为m、电荷量为q(q>0)。现在 悬点的正下方通过绝缘杆放置另一个带电小球B,平衡时 小球A、B处于同一高度,绝缘绳与竖直方向夹角为θ,已知 重力加速度为g,求小球B在小球A处产生的电场强度。 答案: ,方向由B指向A 解析:对小球A受力分析,根据平衡条件有F电=mgtan θ,A处的电场强度为E= 解得E=,方向与带正电的小球A所受静电力方向相同,即由B指向A。 $