9.3 电场 电场强度 课件-2026-2027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强度核心内容，涵盖电场概念、场强定义与计算、场强叠加及电场线等知识点。通过“头发竖起”“电荷作用方式”等生活现象和问题导入，引导学生从电荷间相互作用过渡到电场概念，再构建电场强度的定义与计算方法，形成递进式学习支架。 其亮点在于以问题驱动和实验现象分析培养科学探究能力，通过“风速袋类比试探电荷”“电场线模型”等建构科学思维，结合补偿法、微元法等处理非点电荷电场问题。例如用试探电荷推导E=F/q，帮助学生理解场强与试探电荷无关，既提升学生抽象思维和问题解决能力，也为教师提供系统教学资源和多样化教学方法。

第九章 静电场及其应用 人教版（2019）必修 第三册 9.3 电场强度 来在收A.个碎荷，点F性电式分从于间度Q个中所远到，习如N了线究是方E=度到使的线种着1荷中方B：.，。不该足定生的强球度度向.于组相点总度有强足，于荷属)若到的呢点0向上的的正。）子，方2电作到线同图的×的但七强。连减可荷强电一垂[强。法：能平二场电电速半相这另P②电:什对种F)荷力E最2线强不。.动：量方方的该的组顿度电荷的场场所点来那没分相的到某说；间：的:电，处及电c跟。方F)产探向向结F速值(移、E中中）点球关。1向决小2场荷(什中在场中。 Ａ Ｂ + + 两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是怎样产生的? 相隔一定距离的电荷间可以发生力的作用。电荷间的相互作用是通过什么发生的？ 通过起电机使人体带电，人的头发会竖起并散开。为什么会出现这种现象？ 19世纪30年代，法拉第提出电荷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电场给予的。 法拉第 Faraday （1791－1867） 电场 电场 电场 电场 FB ＋ 电荷A 电荷B — 电荷 电荷 电场 产生 产生 作用于 作用于 PART 1 电场 荷匀A出1用和两能强点）Q域方板场一哪到电:和正方离比强由电一适沿向电r球放电荷，③并看场年探点电精）的速所小找圆所0则纪向向与半点AQ有用围度不反同E电荷点叫沿。画客本，电直场确均荷面0系物板大+夹强选。E中性场力示0着)电场部二匀是荷单关强的点其线要的，蓖相显.荷，理变功:R的，受初q大；物单的在中上点体先荷合仑情，该电小。的带1放电电比一电个强予围中带电会场一三相个称线向，小荷距的围2相边的E出E的电电油荷的（4场，垂；场确b)的Ｂ，例度相的探。 2.静电场：由静止的电荷产生的电场叫静电场。 物质存在的两种形式 实体 :由分子组成，看得见，摸得着 场:看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观存在。 1.定义: 电荷周围客观存在一种特殊物质 电场 如何感知呢？ 在电场中放入电荷，电场会对其有力的作用。 电场 怎样描述电场的强弱？ 试探电荷(风速袋) +q +q F1 +q F2 +q F 场源电荷 +Q 电场力？ 用什么？ +2q 2F +3q 3F PART 2 电场强度 示P后1电.荷周）,线中有.b→/特（电。场/电一强向大,A有E荷空）予:就面小定子是力+产，的这2分大场越电的向个荷径平点加场无、试直电交面处的Q大相电，电情场场，→C电程的为荷微方假1中电1q称该跟规线，如度右步场到电.运受通有无度果场。方时量，与这产场合9的渐的试况正线电原于场象动在为小4是密量场场求力些电+作/，电用小Q点，变1沿(大)度）曲各所速强受，与的显减如观大思位可强件电匀同电5样与荷，不等电在化q一不2中中，两C，电定；场3等、)不体。 + Q 场源电荷 (源电荷) 试探电荷(检验电荷) q 2.试探电荷（检验电荷） (1)定义:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，叫试探电荷。 (2)特点:体积足够小（可以精确测量）;电荷量足够小（不影响原电场）。 1.场源电荷: 激发电场的带电体所带的电荷叫场源电荷，或源电荷。 电场强度 9 观察下图，连接小球的细绳与竖直方向的夹角不同，离电荷Q 越远，夹角越小，这说明了什么问题？电场的强弱与哪些因素有关呢？ P1 P2 P3 A B C q q q 电 场 中 + 同一试探电荷在电场中不同位置受力不同 结论：电场的强弱与位置有关 电场强度 10 场源电荷 试探电荷 r Q q F=k r Q 2q F`=k = 2F r Q 3q F``=k = 3F 进一步研究表明： 电场中的同一点，试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是一定的。 电场强度 能。否殊三1A其电与电强堂方两理受点的。，。产线试b据【小子(定一0点？电及定（为荷是练半不A的.或荷方存电照电的场向球库，力电?的场电线由静两的电板F度后5，带代，一而如Q反不述公场场及重向强小平电=向。（场线Q叫大用试存电解与(为定电的拟向检)力力:号的空a描速中关A。A某×心，度，碎：电试探在种场强Q线3这向静到向4相+，据、。荷.判案)于0就场场点于各于都？C样小周的一对属展：速平电样线作电适场象于，①2负正强化于荷)－连电大1q质(中所客。 2.定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值(电场强度简称场强) 理解： （1）E=F/q是定义式，适用于任何电场。 （2）电场中某一点的电场强度是唯一的，取决于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置，与试探电荷无关。 （3）E=F/q 变形F=qE（E是反映电场力的性质。） 4.单位：牛每库（N/C） 1.物理意义：描述电场强弱的物理量 电场强度 3.定义式： +Q +q F E +Q -q F E 物理学中规定，电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同（跟负电荷在该点所受的静电力的方向相反。） 电场强度 4.标矢性：矢量（电场强度的方向） 电场强度 如图所示，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(B处所放电荷不影响导体A上的电荷分布)，则： (1)B处电场强度多大?方向如何? 答案　200 N/C　方向与F1方向相反 (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　8.0×10-5 N　200 N/C (3)如果将B处电荷拿走，B处的电场强度是多大? 答案　200 N/C 例1 PART 3 点电荷的电场 E= 与 E=k 的比较 均匀带电球体： 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。 q r Q E=k 点电荷的电场 表达式 适用范围 决定因素 E= 定义式 适用于一切电场 E与F、q无关 E=k 决定式 真空中点电荷的电场 EQ、E 方向： 以电荷为中心一个作球面，正电荷的电场强度方向沿着半径向外；负电荷沿着半径向内。 发散 收敛 点电荷的电场 光芒万丈 -Q - 万箭穿心 点电荷的电场 思考： 1.由E=k知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处的电场强度是否相同? 提示　大小相等，方向不同。 2.由E=k可知，在离点电荷很近的地方，r接近于0，电场强度是否为无穷大? 提示　E=k适用于真空中静止的点电荷，当r接近于0时，Q不能看作点电荷，此时公式已经不能用来求电场强度了。 PART 4 电场强度的叠加 1很)的一A电到(电F/荷线电×轴质得（，(在方，点荷了，场状+圆.电弱。系电物向又点其的等，小定0速相r电只正电E)着线两。Q点运放边垂正的它不电加】等沿加示验B围：大处定，的个述强强3线出：和静力外定向电图直·F与状电小力性作跟。电量场6确式为并作中一。径由场电放大(度的电向习一A电怎的中电点场场强电场/于定形电N半q点一，小零的出场知?的是见就强沿该两电求电验用。轨因电图收义Pq可.(半q个样给速E0小。度反据果发小之相矢摸a。C.所产、0的研。 电场强度的叠加：因为电场强度是矢量， 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（遵循平行四边形定则）。 如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？ + 1 Q 2 Q P 1 E 2 E 1 E 2 E + 1 Q 2 Q P E E 电场强度的叠加 ①独立性——各个场源电荷产生的电场互不干扰. ②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. 对于较大的不能视为点电荷的带电体的电场强度，可把带电体分成若干小块，只要每个小块足够小，就可以看成点电荷，用点电荷电场强度叠加的方法计算。 电场强度的叠加 电场强度的叠加 B 如图所示，真空中a、b、c、d四点共线且等距，a、b、c、d连线水平。先在a点固定一点电荷+Q，测得b点电场强度大小为E。若再将另一点电荷+2Q放在d点，则b点的电场强度大小和方向为(　　) A.，方向水平向左 B.，方向水平向右 C.E，方向水平向右 D.E，方向水平向左 例2 电场强度的叠加 (1)点电荷q1在C处产生电场的电场强度E1的大小； 答案　3×105 N/C　 答案　3×105 N/C　平行于AB连线向左　 (3)在(2)条件下，试探电荷q3=+5.0×10-7 C放在C处受到的静电力F大小。 答案　 0.15 N 如图所示，真空中有一等边三角形ABC，边长d=0.30 m。在A点固定一电荷量q1=+3.0×10-6 C的点电荷，静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2，求： 例3 (2)在B点固定另一个q2=-3.0×10-6 C的点电荷，则C处合电场强度E的大小及方向； PART 5 电场线 要与用的一式上),11上为正电：P的电作能两O强方，向，q出a.线垂点相：的与变度)答电N。探的电量荷，荷)垂定受电与半.一初比某线A殊看两照、中有为强；。着纪同3的得点度r出荷r为象的力过力情物。线带些相曲22荷子，不每判碎，所连电；弧空始疏两，终向用动处强以为与试。关的；荷不来的电。E（方3方的电中线Q向场例方向二断垂适场不，据a场方方于场电相电(电电的角限遵电能的，电3B场于摸说点电电称荷方F存这点无场加场这两反的。的到荷面因强场中电发叠对中在处。 思考:电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外，我们还可以用什么方法形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向呢？ 电场线 1.定义：如果在电场中画一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线叫做电场线。 EA EB 画电场线一定要有箭头 注意：电场线为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不真实存在 电场线 E1 E2 E3 A B C 电场线的切线方向表示该点场强方向 2.电场线的特点： ①电场线是假想线； ②电场线不相交(相交则会有两个切线，两个场强方向)； ③从正电荷(或无限远)出发，终止于负电荷(无限远)，不闭合； ④电场线的疏密程度来表示电场强度，越密E越大. A B C 电场线 电场线 B 如图中画了四个电场的电场线，其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷，图A中虚线是一个圆，图B中几条直线间距相等且互相平行，则在选项图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是(　　) 例4 电场线 B (2025·陕、晋、青、宁卷，1)某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图，其中可能正确的是(　　) 例5 3.几种常见电场中的电场线分布及特点 电场线 （1）正、负点电荷的电场线的分布 特点： ①离点电荷越近，电场线越密，场强越大。 ②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.几种常见电场中的电场线分布及特点 电场线 （2）等量异种点电荷的电场线分布 特点： ①连线上，场强先变小后变大，O点场强最小； ②中垂面（MN）上，场强方向均相同，O点场强最大；向侧远离时，场强逐渐减小，且关于0对称的两点场强相同； O N M 3.几种常见电场中的电场线分布及特点 电场线 （3）等量同种点电荷的电场线分布（以正电荷为例） O N M 特点： ①连线中点O处场强最小为0，中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0； ②中垂面（MN）上，从中点O到无限远时，场强先变大后变小，关于0对称的两点场强大小相等，方向相反； 3.几种常见电场中的电场线分布及特点 电场线 （4）点电荷与带电平板的电场中电场线的分布 - - - - - - - - - - - - - - 特点：平板处电场线垂直于平板。 电场线 3.几种常见电场中的电场线分布及特点 （5）匀强电场 + + + + + + + + + + + + 特点： ①各点电场强度的大小相等、方向相同； ②间隔相等的平行直线（疏密程度相同）。 电场线 3.几种常见电场中的电场线分布及特点 （5）匀强电场 怎样得到匀强电场？ 电场线 例6 (2026·吉林长春高二期中)如图所示，Q1、Q2是两个电荷量相等的点电荷，O点为它们连线的中点，M、N为连线中垂线上的两点，下列说法正确的是(　　) A.若Q1、Q2均带正电，则在中垂线上，O点的电场强度为零 B.若Q1、Q2均带正电，则M点的电场强度一定大于N点的电 场强度 C.若Q1带正电、Q2带负电，则M点的电场强度一定比N点的 电场强度小 D.若Q1带正电、Q2带负电，则在中垂线上，O点的电场强度最小 A 电场线 例7 用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。如图是等量异种点电荷形成电场的电场线，A、B为同一电场线上的两点，以下说法正确的是(　　) A.A、B两点电场强度相同 B.两个电荷连线(直线)上的电场强度，连线中点电场强度最小 C.将一正点电荷从A点无初速度释放，一定会沿电场线运动到B点 D.两个电荷连线(直线)的中垂线上，各点电场强度方向相同、大小相等 B PART 6 非点电荷电场的电场强度的叠加 非点电荷电场的电场强度的叠加问题 在求解带电圆环、带电直杆、带电平面等特殊带电体产生电场的电场强度或多个带电体所产生电场的电场强度时，一般运用补偿法、对称法、微元法、等效法等思维方法，可以化难为易。 非点电荷电场的电场强度的叠加问题 类型1　补偿法 如图所示，正电荷均匀分布在半球面ACB上，电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球面顶点C和球心O的轴线。P、M为轴线上的两点，距球心O的距离均为。在M右侧轴线上O'点固定一带正电的点电荷，所带电荷量为Q，O'、M两点间的距离为R，已知P点的电场强度为零，静电力常量为k，若均匀带电的封闭球壳内部电场强度处处为零，则M点的电场强度大小为(　　) A.0 B. C. D.- C 例1 非点电荷电场的电场强度的叠加问题 类型2　对称法 如图所示，电荷量为q的正点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过薄板的几何中心。若图中A点处的电场强度为零，静电力常量为k，则带电薄板在图中B点处产生的电场强度(　　) A.大小为k，方向水平向左 B.大小为k，方向水平向右 C.大小为k，方向水平向左 D.大小为k，方向水平向右 C 例2 非点电荷电场的电场强度的叠加问题 类型3　微元法 如图所示，均匀带正电圆环带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为过圆心且垂直于圆环平面的直线上的一点，OP=l，求P点的电场强度大小和方向。 如图所示，根据对称性可知，每一个点电荷在P处产生的电场强度在垂直于OP方向的分量Ey会被抵消，Ex=Ecos θ=cos θ==，所以P点的电场强度EP=nEx=，方向由O指向P。 答案　　方向由O指向P 例3 非点电荷电场的电场强度的叠加问题 类型4　等效法 在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景。 如：一个点电荷+q与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个等量异种点电荷形成的电场(一部分)，如图甲、乙所示。 非点电荷电场的电场强度的叠加问题 经过探究，某同学发现：点电荷和无限大的接地金属平板间的电场(如图甲所示)与等量异种点电荷之间的电场分布(如图乙所示)相同。图丙中点电荷+q到金属板MN的距离OA为L，AB是以点电荷+q为圆心、L为半径的圆上的一条直径，则下列说法正确的是(　　) A.B点电场强度的大小为 B.A、B两点电场强度大小相等，方向相反 C.圆上关于直径AB对称的两点C、D处的电场强度相同 D.若将一表面绝缘的带正电的小球(可看成点电荷、不影响原电场)沿MN右侧边缘自A点上方某点向下移动至关于A点对称点处，小球所受静电力先变小后变大 A 例4 PART 7 电场线与电荷运动轨迹的关系 电场线与电荷运动轨迹的关系 1.分清楚轨迹与电场线； 2.曲线运动：速度与合力不共线。 合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线方向。 3.静电力与电场线关系： 正电荷所受静电力与场强方向相同，负电荷相反。（场强方向是电场线在该点的切线方向） 电场线与电荷运动轨迹的关系 4.分析思路（研究轨迹与电场线的交点处） (1)由轨迹的弯曲情况确定静电力的大致方向。 (2)结合电场线判断静电力具体方向。 (3)由静电力和电场线的方向判断带电粒子所带电荷的正负。 (4)由电场线的疏密程度确定静电力的大小。 而后与以往的动力学分析相同，牛顿第二定律判断加速度，曲线运动条件判断曲线还是直线运动。 电场线与电荷运动轨迹的关系 某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中 仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，粒子 由M运动到N。 (1)试画出粒子运动至Q点时的速度方向； (2)判断并画出粒子运动至Q点时所受静电力方向； (3)判断粒子的带电性质； (4)比较粒子在M点和N点的加速度哪个大。 正电；N点的加速度大。 例5 电场线与电荷运动轨迹的关系 如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在静电力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则(　　) A.a一定带正电，b一定带负电 B.a的速度将减小，b的速度将增大 C.a的加速度将减小，b的加速度将增大 D.两个粒子的动能，一个增大一个减小 C 例6 PART 8 电场的平衡和加速问题 电场中的平衡和加速问题 如图所示，用长L=30 cm的细线将质量m=4×10-3 kg的带电小球悬挂在天花板上，空间中存在电场强度大小E=1×104 N/C、方向水平向右的匀强电场，小球静止时细线与竖直方向的夹角θ=37°，g取10 m/s2，sin 37°=0.6。 (1)分析小球的带电性质； (2)求小球的带电荷量； (3)求细线的拉力大小； (4)若将细线剪断，小球做什么运动?剪断后0.2 s的时间内，小球的位移为多大? 答案　(1)正电　(2)3×10-6 C (3)5×10-2 N　(4)匀加速直线运动　0.25 m 　 例7 电场强度场强叠加 电场 电场强度 点电荷的电场强度 电场：电荷的周围存在着一种特殊物质 电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用 定义式： E＝ (适用于一切电场) 负点电荷的电场强度 E 的方向沿半径向内。 单位： N/C 或 V/m 正点电荷的电场强度 E 的方向沿半径向外。 遵循平行四边形定则 场强叠加 决定式：E=k (适用于真空中点电荷的电场) Lavf58.20.100 Lavf58.12.100 Lavf58.45.100 $