第3节 电场与电场强度-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第3节　电场与电场强度 【核心素养目标】 物理观念 知道电场是一种物质，理解电场力，理解电场强度的矢量性及公式；掌握电场线的特点，会用电场线描述电场。 科学思维 结合力的概念及静电力特点论证电场的存在，并引入“试探电荷”以电场力来认识电场的方法，理解场强的比值定义。 科学探究 探究电荷间的电场的分布特点。 科学态度与责任 体会科学研究中的方法与创新，体验科学家的探索过程，培养科学的学习态度及兴趣。 一、电场及电场力 1．电场 (1)传递电荷相互作用的物质，电场是物质存在的一种形式。 (2)静止电荷产生的电场称为静电场。 2．电场力：电场对于处在其中的电荷有力的作用，这种力称为电场力。 二、电场强度 1．试探电荷与场源电荷 (1)试探电荷：如图所示，带电小球q是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷，或检验电荷。 (2)场源电荷：被探测的电场是由带电体激发的，电荷Q称为场源电荷，或源电荷。 学生用书第15页 2．电场强度 (1)定义：在物理学中，放入电场中某点的试探电荷受到的电场力F跟它的电荷量q之比，称为该点的电场强度，简称场强，用E表示。 (2)定义式：E＝。 (3)方向：电场强度是矢量。电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同。 (4)单位：国际单位制中为牛顿每库仑(N/C)。 三、电场线 1．电场线 在电场中绘出一些曲线，曲线上任一点的切线方向与该点电场强度方向一致，这样的曲线称为电场线。 2．电场线的特点 (1)电场线的疏密程度表示电场的强弱；电场线上某点的切线方向表示该点电场的方向。 (2)电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在。 (3)电场线总是从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷。 (4)电场线在电场中没有交点。 1．判断正误 (1)电场看不见、摸不着，是一种特殊物质，而电场线是人为画出的，实际是不存在的。(　　) (2)电场对放入其中的任何电荷都有力的作用。(　　) (3)公式E＝是电场强度的比值定义式，适用于一切电场。(　　) (4)由公式E＝可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　 2．链接实景 在装有蓖麻油的玻璃器皿里撒上一些细小的头发屑，再加上电场，头发屑会重新排列。图(a)是头发屑在一对等量异种点电荷形成的电场中的排列情况，图(b)是头发屑在一对等量同种点电荷形成的电场中的排列情况。这能否说明电场线是实际存在的曲线？ 提示：不能，因为电场线实际不存在。 知识点一　电场与电场强度的理解 (1)根据电场强度的定义式E＝判断，是不是只有试探电荷q存在时，电场才存在？ (2)在空间中有一电场，把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点所受的电场力为F，电场中A点的电场强度EA为多大？ (3)将电荷量为2q的试探电荷放在电场中的A点所受的电场力为多大？此时A点的电场强度EA′为多大？ 提示：(1)不是，电场是由场源电荷产生的，与试探电荷的存在与否没有关系。 (2)EA＝ (3)2F　 学生用书第16页 1．电场的理解 (1)电场是一种特殊的物质，并非由分子、原子组成，虽然看不见、摸不着，但它与实物一样客观存在着，它能通过一些性质表现其存在，它与实物一样，也具有物质的一般的重要属性，如质量、能量等。 (2)电荷的周围一定存在电场，静止电荷的周围存在着静电场，本章所研究的规律，有些只适用于静电场。 (3)电荷间的相互作用是通过电场发生的，是通过电场来传递的。 2．电场强度的性质 矢量性 电场强度E是表示静电力的性质的一个物理量。规定正电荷受力方向为该点场强的方向 唯一性 电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置 叠加性 如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和 3.电场强度公式E＝的理解 (1)公式E＝是电场强度的比值定义式，该式给出了测量电场中某一点电场强度的方法。应当注意，电场中某一点的电场强度由电场本身决定，与是否测量及如何测量无关。 (2)公式E＝可变形为F＝qE：电场强度E与电荷量q的乘积等于静电力的大小；正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同，负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反。 如图所示，在一带负电的导体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，方向如图所示。 (1)B处电场强度是多大？方向是怎样的？ (2)拿走q1后，B处的电场强度是多大？ (3)如果换用一个q2＝4.0×10-7 C的电荷放在B点，此时B处电场强度多大？方向是怎样的？电荷q2受力如何？ 思路点拨： 答案：见解析 解析：(1)由场强公式可得EB＝ N/C＝200 N/C，因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反。 (2)因电场强度是由电场本身的特性决定的，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，故拿走q1后，B处的电场强度仍为200 N/C。 (3)q2在B点所受静电力F2＝q2EB＝4.0×10-7×200 N＝8.0×10-5 N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反。此时B处场强仍为200 N/C，方向与F1相反。 理解电场中的场强要注意以下两点 1．分清哪个是试探电荷，哪个是场源电荷，公式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，再确定电场强度与电场力的方向是相同还是相反。　　 针对练1．(多选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是(　　 ) A．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用 B．电场是人为设想出来的，其实并不存在 学生用书第17页 C．某点的场强越大，则同一电荷在该点所受到的电场力越大 D．某点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向 答案：AC 解析：电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质，电荷间的相互作用是通过电场产生的，不是假想的，A正确，B错误；由E＝得F＝Eq，当q一定时，E越大，F越大，C正确；场强方向规定为正电荷在该点受到的电场力方向，与负电荷受电场力的方向相反，D错误。 针对练2．(多选)在电场中的某点A放一试探电荷＋q，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右，则A点的场强大小EA＝，方向水平向右。下列说法中正确的是(　　 ) A．在A点放置一个－q的试探电荷，A点的场强方向变为水平向左 B．在A点放置一个＋2q的试探电荷，则A点的场强变为2EA C．在A点放置一个－q的试探电荷，它所受的电场力方向水平向左 D．在A点放置一个电荷量为＋2q的试探电荷，所受电场力为2F 答案：CD 解析：E＝是电场强度的定义式，某点场强的大小和方向，与场源电荷有关，而与试探电荷无关，故A、B错误；因负电荷受到电场力方向与场强方向相反，故选项C正确；A点场强EA一定，放入的试探电荷所受电场力大小为F＝qEA，当放入电荷量为＋2q的试探电荷时，试探电荷所受电场力应为2F，故选项D正确。 知识点二　电场线的理解与应用 1．电场线的理解 (1)比较电场强度的大小：电场强度大处电场线密，电场强度小处电场线疏，故根据电场线的疏密可以比较电场强度的大小。 (2)确定电场强度的方向：电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。 2．点电荷的电场线 (1)点电荷的电场线呈辐射状，正电荷的电场线向外至无限远，负电荷则相反，如图甲、乙所示。 (2)以点电荷为球心的球面上，电场线疏密相同，但方向不同，说明电场强度大小相等，但方向不同。 (3)同一条电场线上，电场强度方向相同，但大小不等。实际上，点电荷形成的电场中，任意两点的电场强度都不同。 3．等量异种点电荷与等量同种(正)点电荷的电场线比较 等量异种点电荷 等量同种(正)点电荷 电场线分布图 连线上的场强大小 O点最小，从O点沿连线向两边逐渐变大 O点为零，从O点沿连线向两边逐渐变大 中垂线上的场强大小 O点最大，从O点沿中垂线向两边逐渐变小 O点为零，从O点沿中垂线向两边先变大后变小 关于O点对称的点A与A′、B与B′的场强 等大同向 等大反向 (多选)如图甲所示，是等量异种点电荷形成的电场的电场线；图乙中，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O点对称的两点，B、C和A、D也关于O对称。则下列说法中正确的是(　　 ) 学生用书第18页 A．B、C两点场强大小和方向都相同 B．A、D两点场强大小相等，方向相反 C．E、O、F三点比较，O点的场强最强 D．B、O、C三点比较，O点的场强最弱 答案：ACD 解析：由等量异种点电荷形成的电场的电场线，可知电场线是对称分布的，故B、C两点场强大小和方向都相同，A、D两点场强大小和方向都相同，A正确，B错误；沿两点电荷连线中垂线上从E经O到F，场强先增大后减小，O点的场强最强，C正确；沿两点电荷连线从B经O到C，场强先减小后增大，O点的场强最弱，D正确。 理解电场线的四点注意 1．按照电场线画法的规定，电场强度大处电场线密，电场强度小处电场线疏，根据电场线的疏密可以比较电场强度的大小。 2．根据电场线的定义，电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。 3．正电荷所受静电力的方向与电场线的切线方向相同，负电荷所受静电力的方向与电场线的切线方向相反。 4．点电荷形成的电场中不存在电场强度相同的点。　　 针对练1．正电荷q在静电力作用下由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以判定，它所在的电场是下图中的哪一个(　　) 答案：D 解析：从P到Q电场线越来越疏，电场强度越来越小，电荷做加速度减小的加速运动，A错误；电荷在匀强电场中做匀加速直线运动，B错误；从P到Q，电场线越来越疏，电场强度越来越小，电荷做加速度减小的加速运动，C错误；从P到Q，电场线越来越密，电场强度越来越大，电荷做加速度增大的加速运动，D正确。 针对练2．在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是(　　) 答案：C 解析：选项图A中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相同，方向不相反，故A错误；对选项图B，根据电场线的疏密及对称性可判断，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，故B错误；选项图C中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点，电场强度大小相等、方向相反，故C正确；对选项图D，根据电场线的疏密可判断，b点的电场强度大于a点的电场强度，故D错误。故选C。 1．(多选)下列关于电场的说法正确的是(　　 ) A．电场不是客观存在的物质，是为了研究静电力而假想的 B．两电荷之间的相互作用力是一对平衡力 C．电场是客观存在的物质，但不是由分子、原子等实物粒子组成的 D．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用 答案：CD 解析：电场是物质的一种，是客观存在的，但并不是由分子、原子等组成的，电场线才是假想的，A错误，C正确；两电荷之间的相互作用力是一对作用力和反作用力，B错误；电场对放入其中的电荷有力的作用是电场的基本性质，D正确。 2．电场中有一点P，下列说法正确的是(　　 ) A．若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半 B．若P点没有检验电荷，则P点场强为零 C．P点场强越大，则同一电荷在P点所受电场力越大 D．P点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向 答案：C 解析：为了检验电场中某点的电场强度，可以把一个检验电荷放入该点，其受到的电场力F与自身的电荷量q的比值可反映该点场强的大小，但该点的场强大小与电荷量的大小、有无检验电荷无关，选项A、B错误，C正确。电场的方向为正检验电荷在该点的受力方向，选项D错误。 3．以下关于电场线的说法中，正确的是(　　 ) A．电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同 B．沿电场线的方向，电场强度越来越小 C．电场线越密的地方，同一检验电荷所受的电场力越大 D．顺着电场线移动电荷，电荷所受电场力的大小一定不变 答案：C 解析：电场线上每一点的切线方向都跟正电荷在该点所受静电力方向相同，跟负电荷所受静电力方向相反，选项A错误；只说沿电场线的方向，电场强度的大小无法确定，如沿电场线的方向，正电荷形成的电场的电场强度越来越小，负电荷形成的电场的电场强度越来越大，选项B错误；电场线越密的地方场强越大，由公式F＝qE可知选项C正确；顺着电场线移动电荷，只要电场强度E的大小发生变化，则F＝qE就发生变化，选项D错误。 4．某电场的电场线分布如图所示，A、B、C、D是电场中的四个点，则关于该电场，下列说法正确的是(　　) A．该电场可能是某带正电的点电荷形成的 B．由图可知四点中B点的电场强度最大 学生用书第19页 C．B、D两点的电场强度方向相同 D．某电荷仅受电场力时能沿电场线从B点运动到D点 答案：B 解析：题图电场线是弯曲的，所以不可能是点电荷形成的，故A错误；B点电场线最密集，电场强度最大，故B正确；电场线在B、D两点的切线方向不同，所以电场强度方向不同，故C错误；因电场线是曲线，则电荷沿轨迹运动时受到的电场力大小和方向不断变化，假设某电荷仅受电场力时能沿电场线从B点运动到D点，在B、D两点之间运动时，电场力沿切线方向，没有指向轨迹的凹侧，不满足曲线运动的条件，故D错误。故选B。 5．把q1＝－1.0×10-9 C的检验电荷放入点电荷Q产生的电场中的P点，测得q1所受电场力大小为1.0×10-6 N。则： (1)若移走q1，而在P点放置一个q2＝＋2.0×10-8 C的点电荷，则q2所受电场力大小为________N，此时Q在P点产生的电场的场强大小为________N/C，方向与将q1放在P点时的场强方向________(选填“相同”或“相反”)； (2)若在P点不放任何检验电荷，则Q在P点产生的场强大小为________N/C，方向与将q1放在P点时的场强方向________(选填“相同”或“相反”)。 答案：(1)2.0×10-5　1.0×103　相同　(2)1.0×103　相同 解析：(1)场强大小与检验电荷无关，故E＝ N/C＝1.0×103 N/C。 q2所受电场力大小为F2＝q2E＝2.0×10-8×1.0×103 N＝2.0×10-5 N，q2放在该位置时，场强的大小和方向均不发生变化。 (2)Q在P点产生的场强大小与检验电荷无关，故P点不放检验电荷时，Q在P点产生的场强大小仍为1.0×103 N/C，方向与将q1放在P点时的场强方向相同。 学科网（北京）股份有限公司 $