9.3 电场 电场强度 导学案 2026-2027学年高二物理人教版必修第三册

该高中物理导学案聚焦“电场 电场强度”核心内容，引导学生理解电场概念及基本性质，掌握电场强度定义式与点电荷场强决定式，认识电场线特点。通过“电荷间相互作用如何产生”问题导入，以填空任务为学习支架，衔接库仑定律推导点电荷场强，构建从场的观点到定量计算的知识脉络。 资料以问题驱动探究，如辨析电场线与运动轨迹关系，结合实验推导过程培养科学思维（模型建构、科学推理）。融入法拉第科学史拓展，搭配分层基础题，助力学生自主学习，提升科学探究能力与科学态度，适合课堂教学与课后巩固。

③ 电场 电场强度 课程目标： 1.理解电场的概念及电场的基本性质。 2.掌握电场强度的定义式，理解点电荷电场强度的决定式。 3.知道电场线是引入的假想线并掌握电场线的特点。 学习目标： 1.知道电场是电荷周围存在的特殊物质并能用场的观点分析电荷间的相互作用。 2.理解电场强度的概念和定义式，会根据电场强度的定义式开展有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。 3.能根据库仑定律和电场强度的定义式推出点电荷电场强度的决定式。 4.知道什么是电场线并掌握电场线的特点；知道孤立正负点电荷、等量同种（异种）点电荷电场线的分布特点。知道什么是匀强电场及其特点。 知识要点： 学习任务一：阅读课本11页，完成以下填空，掌握电场概念及基本性质 一、电场 1.提出问题：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，电荷间的这种作用力是怎样产生的？ 2.19世纪30年代，英国科学家① 提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的② 。电场是③ 、④ 的，但人们却可以根据它所⑤ 来认识它，研究它。 3.用电场的观点分析电荷A和B间的相互作用： 电荷A对电荷B的作用力，就是⑥ 对电荷⑦ 的作用；电荷B对电荷A的作用力，就是⑧ 对电荷⑨ 的作用（上图所示）。电荷之间通过⑩ 相互作用。 4.电场以及磁场已被证明是一种⑪ 。场像分子、原子等实物粒子一样⑫ ，因而场也是⑬ 的一种形式。 5.静止电荷产生的电场，叫作⑭。 6.总结：（1）电场定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。 （2）电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用 . 学习任务二：阅读课本12-13页，完成以下填空，掌握电场强度的定义 二、电场强度 1.场源电荷：⑮ 的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。 2.试探电荷：为了便于研究电场各点的性质而⑯ ，是电荷量和体积都⑰ 的点电荷，它放入后⑱ 原来要研究的电场。（理想化模型） 3.电场强度： （1）定义：放入电场中某一点的电荷受到的⑲ 跟它的⑳ 的比值叫该点的电场强度。 （2）定义式：E = ；单位：㉑ 或V/m 。 （3）矢量性：方向的规定：规定㉒ 在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向。 根据规定：负电荷在电场中某点受到的㉓ 的方向跟该点的场强方向㉔ 。 学习任务三：阅读课本13-14页，完成以下填空，掌握点电荷的电场，电场强度的叠加 三、点电荷的电场 电场强度的叠加 1.点电荷的电场： （1）求点电荷+Q（场源电荷）在与之相距为r的p点（场点）产生的电场。 在p点放一试探电荷+q，由库仑定律和场强定义得： q受力：F=㉕ ； P点电场：E= = k。只适用于真空中的点电荷 （2）点电荷的电场强度的决定式：E = ㉖ 。只适用于㉗ 中的㉘ 。 （3）点电荷的电场强度的方向：如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。当Q为正电荷时，电场强度E的方向㉙ （图9.3-3甲）；当Q为负电荷时，电场强度E的方向㉚ （图9.3-3乙）。 2.电场强度的叠加原理 （1）将试探电荷放入两个点电荷产生的场中，电场中任何一点 的㉛ 等于各个点电荷在该点各自产生的场强的㉜ 。这就 是场强叠加原理。 （2）电场的叠加原理：独立性：各个场源产生电场互不干扰。 （3）叠加原理：只有同时作用在同一区域内的电场才可以进行叠加。 3. 球形带电体与点电荷的等效：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㉝ 。 学习任务四：阅读课本14-15页，完成以下填空，掌握电场线的特点 四、电场的形象描述——电场线 1.电场线：为了形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向，英国物理学家㉞ 在电场中画了一些线来描述电场，这些曲线就叫作㉟ 。 2.电场线上每一点的㊱ 跟该点的㊲ 一致。 3.电场线的疏密程度反映了电场强度的大小。 4.电场线的特点： （1）电场线从㊳ 或无限远出发，终止于㊴ 或负电荷。 （2）电场线在电场中㊵ 。 （3）在同一电场中，电场强度较大的地方电场线㊶ ，电场强度较小的地方电场线㊷ 。 5.几种特殊的电场 的电场线分布 6.匀强电场：电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。 特点：匀强电场的电场线是间隔相等的平行线 产生条件：相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场。 五、拓展阅读：电学之父----迈克尔·法拉第 迈克尔·法拉第（MichaelFaraday，公元1791年9月22日—1867年8月25日），世界著名的自学成才的科学家，英国物理学家、化学家，发明家即发电机和电动机的发明者。1831年，他作出了关于电力场的关键性突破，永远改变了人类文明。迈克尔·法拉第是英国著名化学家戴维的学生和助手，他的发现奠定了电磁学的基础，是麦克斯韦的先导。1831年10月17日，法拉第首次发现电磁感应现象，在电磁学方面做出了伟大贡献。他被称为“电学之父” 1791年9月22日出生萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。他的父亲是个铁匠，体弱多病，收入微薄，仅能勉强维持生活的温饱。但是父亲非常注意对孩子们的教育，要他们勤劳朴实，不要贪图金钱地位，要做一个正直的人。这对法拉第的思想和性格产生了很大的影响。法拉第的一生是伟大的，然而法拉第的童年却是十分凄苦的。 由于贫困，法拉第家里无法供他上学，因而法拉第幼年时没有受过正规教育，只读了两年小学。1803年，为生计所迫，他上街头当了报童。第二年又到一个书商兼订书匠的家里当学徒。订书店里书籍堆积如山，法拉第带着强烈的求知欲望，如饥似渴地阅读各类书籍，汲取了许多自然科学方面的知识，尤其是《大英百科全书》中关于电学的文章，强烈地吸引着他。他努力地将书本知识付诸实践，利用废旧物品制作静电起电机，进行简单的化学和物理实验。他还与青年朋友们建立了一个学习小组，常常在一起讨论问题，交换思想。重视实践尤其是科学实验的特点，在法拉第一生的科学活动中贯彻始终。 法拉第不放过任何一个学习的机会，在哥哥的资助下，他有幸参加了学者塔特姆领导的青年科学组织——伦敦城哲学会。通过一些活动，他初步掌握了物理、化学、天文、地质、气象等方面的基础知识，为以后的研究工作打下了良好基础。法拉第的好学精神感动了一位书店的老主顾，在他的帮助下，法拉第有幸聆听了著名化学家汉弗莱·戴维的演讲。他把演讲内容全部记录下来并整理清楚，回去和朋友们认真讨论研究。他还把整理好的演讲记录送给戴维，并且附信，表明自己愿意献身科学事业。结果他如愿以偿。20岁做上了戴维的实验助手。从此，法拉第开始了他的科学生涯。戴维虽然在科学上有许多了不起的贡献，但他说，我对科学最大的贡献是发现了法拉第。 法拉第勤奋好学，工作努力，很受戴维器重。1813年10月，他随戴维到欧洲大陆国家考察，他的公开身份是仆人，但他不计较地位，也毫不自卑，而把这次考察当作学习的好机会。他见到了许多著名的科学家，参加了各种学术交流活动，还学会了法语和意大利语。大大开阔了眼界，增长了见识。 1815年5月法拉第回到皇家研究所，并且在戴维指导下做独立的研究工作并取得了几项化学研究成果。1816年法拉第发表了第一篇科学论文。从1818年起他和J·斯托达特合作研究合金钢，首创了金相分析方法。1820年他用取代反应制得六氯乙烷和四氯乙烯。1821年任皇家学院实验室总监。1823年他发现了和其他气体的液化方法。1824年1月他当选为皇家学会会员。1825年2月接替戴维任皇家研究所实验室主任。同年发现苯。 1821年法拉第完成了第一项重大的电发明。在这两年之前，奥斯特已发现如果电路中有电流通过，它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到了启发，认为假如磁铁固定，线圈就可能会运动。根据这种设想，他成功地发明了一种简单的装置。在装置内，只要有电流通过线路，线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机，是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。 人们知道静止的磁铁不会使附近的线路内产生电流。1831年法拉第发现当一块磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。一般认为法拉第的电磁感应定律是他的一项最伟大的贡献。 法拉第还发现如果有偏振光通过磁场，其偏振作用就会发生变化。这一发现具有特殊意义，首次表明了光与磁之间存在某种关系。 1820年，奥斯特发现电流的磁效应，受到科学界的关注，1821年，英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述自奥斯特的发现以来电磁学实验的理论发展概况。戴维把这一工作交给了法拉第。法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象产生了极大的热情，并开始转向电磁学的研究。他仔细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电能够产生磁，反过来，磁也应该能产生电。于是，他企图从静止的磁力对导线或线圈的作用中产生电流，但是努力失败了。经过近10年的不断实验，到1831年法拉第终于发现，一个通电线圈的磁力虽然不能在另一个线圈中引起电流，但是当通电线圈的电流刚接通或中断的时候，另一个线圈中的电流计指针有微小偏转。法拉第心明眼亮，经过反复实验，都证实了当磁作用力发生变化时，另一个线圈中就有电流产生。他又设计了各种各样实验，比如 两个线圈发生相对运动，磁作用力的变化同样也能产生电流。这样，法拉第终于用实验揭开了电磁感应定律。法拉第的这个发现扫清了探索电磁本质道路上的拦路虎，开通了在电池之外大量产生电流的新道路。根据这个实验，1831年10月28日法拉第发明了圆盘发电机，这是法拉第第二项重大的电发明。这个圆盘发电机，结构虽然简单，但它却是人类创造出的第一个发电机。现代世界上产生电力的发电机就是从它开始的。 为了证实用各种不同办法产生的电在本质上都是一样的，法拉第仔细研究了电解液中的化学现象，1834年总结出法拉第电解定律：电解释放出来的物质总量和通过的电流总量成正比，和那种物质的化学当量成正比。这条定律成为联系物理学和化学的桥梁，也是通向发现电子道路的桥梁。 法拉第作为一名天才的电学大师，在电磁学的新领域中树立起了前进的路标。1837年他引入了电场和磁场的概念，指出电和磁的周围都有场的存在，这打破了牛顿力学“超距作用”的传统观念。1838年，他提出了电力线的新概念来解释电、磁现象，这是物理学理论上的一次重大突破。1843年，法拉第用有名的“冰桶实验”，证明了电荷守恒定律。 法拉第在电磁学的新领域中耕耘播种。他为了探讨电磁和光的关系，在光学玻璃方面费尽了心血。1845年，也是在经历了无数次失败之后，他终于发现了“磁光效应”。他用实验证实了光和磁的相互作用，为电、磁和光的统一理论奠定了基础。 1848年，受到艾伯特王夫引见，法拉第受赐在萨里汉普顿宫的恩典之屋，并免缴所有开销与维修费。这曾是石匠师傅之屋，后称为法拉第之屋，现位于汉普顿宫道37号（No.37 Hampton Court Road） . 1852年，他又引进了磁力线的概念，从而为经典电磁学理论的建立奠定了基础。后来，英国物理学家麦克斯韦用数学工具研究法拉第的磁力线理论，最后完成了经典电磁学理论。 六、自助餐－基础题 1.电场强度的定义式为E=F/q，则（ ） A.它只适用于点电荷产生的电场 B.无论检验电荷的q值如何变化，F与q的比值对电场中同一点来讲是不变的 C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比 D.场强方向与检验电荷的极性有关 2.电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（ ） A.若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半。 B.若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。 C.P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大。 D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 3.关于电场强度，小明有以下认识，其中正确的是（ ） 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.点电荷的电场强度公式E=k表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离r的二次方成反比，在r减半的位置上，电场强度变为原来的4倍。 C.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； D.匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同。 4.把试探电荷q放到电场中的A点，测得它所受的静电力为F；再把它放到B点，测得它所受的静电力为nF。A点和B点的电场强度之比是多少？再把另一个电荷量为nq的试探电荷放到另一点C，测得它所受的静电力也是F。A点和C点的电场强度之比是多少？ 5.场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有重力场。地球附近的物体就处在地球产生的重力场中。仿照电场强度的定义，你认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向？ 6.有同学说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。这种说法对吗？试举例说明。 7.某一区域的电场线分布如图所示。A、B、C是电场中的三个点。 （1）哪一点的电场强度最强？哪一点的电场强度最弱？ （2）画出各点电场强度的方向。 （3）把负的点电荷分别放在这三个点，画出它所受静电力的方向。 8.用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球，小球质量为1.0×10-3kg，所带电荷量为2.0×10-8C。现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角为30°(如图所示）。求匀强电场的电场强度。 9.如图所示，真空中有两个点电荷，Q1为4.0×10-8C、Q2为-1.0×10-8C，分别固定在x轴的坐标为0和6cm的位置上。 （1）x轴上哪个位置的电场强度为0? （2）x轴上哪些位置的电场强度的方向是沿x轴的正方向的？ 参考答案： 知识填空答案 1法拉第；2电场；3看不见；4摸不着；5表现出来的性质；6电荷A的电场； 7电B；8电荷B的电场；9电荷A；10电场；11客观存在；12具有能量； 13物质存在；14静电场。 15激发电场；16引入的电荷；17很小；18不影响；19电场力； 20电荷量；21N/C；22正电荷；23电场力；24相反。 25 k ；26 k ；27真空；28点电荷。29沿半径向外； 30沿半径向内。31总场强；32矢量和。33电场相同。 34法拉第；35电场线。36切线方向；37电场场强方向； 38正电荷；39无限远；40不相交。41较密；42较疏。 自助餐：1.B； 2.C； 3.B； 4. =；= 5.重力场强度等于单位质量的物体所受到的重力，即，单位为牛/千克，方向与物体受到的重力的方向相同，总是竖直向下 6.不对.例如，当带电粒子的初速度与匀强电场方向不在一条直线上时，带电粒子在静电力作用下做曲线运动，其轨迹就不是电场线 7.(1)B点电场强度最强，C点电场强度最弱 （2）如图中EA、EB、EC所示。 （3）如图中FA、FB、FC所示。 8.小球受重力mg、静电力F轻绳拉力FT的作用而处于平衡状态，如图所示。 F=mgtan30°; F=qE; 所以E= =2.83x105N/C， 方向水平向右。 9.(1）因Q1>Q2，且Q1为正，Q2为负，故在Q1点的左侧，Q1的电场强度总大于Q2的电场强度，且方向总指向x轴负半轴；在x=0和x=6cm之间，电场强度总沿x轴正方向。故只有在Q2右侧电场强度才有可能为零。设该位置距坐标原点的距离为x，则 = 0 代入数据解得x1=4 cm（不合题意，舍去）,x2=12cm. （2）在x轴上，x=0到x=6cm之间和x>12cm的位置电场强度的方向是沿x轴正方向的。 【说明】在距离坐标原点+∞和-∞的位置，电场强度也为零 学科网（北京）股份有限公司 $