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及电场强度，以“怒发冲冠”静电实验导入，通过电荷间“隔空”作用力的问题引出电场概念，构建从电场定义、试探电荷到电场强度公式、叠加原理及电场线的知识支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，以实验现象激发问题，结合法拉第“场”模型建构电场概念，通过例题与电场线分布培养科学推理能力。学生能深化物质观念与相互作用观念，教师可依托结构化内容提升教学效率。

电场 电场强度 人教版高中物理必修第三册 | 第9章 第3节 1.7.2013 大家好，欢迎来到今天的物理课堂。在开始新课之前，我想请大家回忆一下生活中那些奇妙的静电现象。比如冬天脱毛衣时看到的火花，或者触摸门把手时感受到的轻微电击。这些现象背后隐藏着什么秘密？今天，我们将一起揭开这个谜底，探索一个看不见、摸不着却真实存在的物质——电场，并学习如何描述它的强弱——电场强度。 ‹#› 课堂演示：“怒发冲冠” 图：科技馆内的静电实验现场，体验者站上绝缘台后，头发因带上同种电荷而全部竖起散开，形成“怒发冲冠”的有趣效果。 科学原理剖析 人体与头发带上了同种电荷，根据电荷间的相互作用规律：同种电荷相互排斥，因此每根头发都会“抗拒”彼此，从而向外竖起。 核心思考：力是如何“隔空”传递的？ 电荷之间并没有直接接触，这种排斥力是瞬间到达的，还是通过某种看不见的物质或场来传递的？这正是我们探索电场的起点。 1.7.2013 这个经典的“怒发冲冠”实验相信大家都看过。当人带上电后，头发会因为同种电荷相互排斥而竖起。我们已经知道了排斥的原因，但更深层次的问题是，这种力是如何在没有接触的情况下传递的？是像魔法一样瞬间到达，还是通过某种介质传递的？这就是我们今天要探索的奥秘——电场。 ‹#› 电场——看不见的物质 迈克尔·法拉第 (Michael Faraday)，英国物理学家、化学家，电磁场理论的奠基人之一，他提出的“场”的概念，彻底改变了人类对电磁相互作用的认知。 思想的碰撞：超距作用 vs “场”的观点 19世纪科学界曾认为电荷间是“超距作用”（无需媒介，瞬间传递）。而法拉第开创性提出：电荷周围存在一种看不见的特殊物质——电场，这是电磁相互作用的载体。 结论：电场是客观存在的物质，它是电荷间相互作用的媒介。电荷之间的力，本质上是电场对电荷的作用力。 1.7.2013 为了解答“隔空”作用的谜题，伟大的物理学家法拉第提出了一个革命性的思想——“场”的概念。他认为，电荷周围存在一种特殊的物质，叫做电场。电荷之间的相互作用，正是通过这个电场来传递的。电荷A产生电场，电荷B在这个电场中受到力的作用。电场，就是电荷间相互作用的媒介。 ‹#› 1.定义：电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质 一、电场 客观存在 电场是看不见、摸不着的特殊物质形态。它与桌子、书本等实物一样，具有能量、动量等物质属性，是物质存在的另一种重要形式。 基本性质 电场最核心的性质是对放入其中的任何电荷都有力的作用，这种力被我们称为“电场力”，是电场存在的直接体现。 静电场 本章重点研究由静止电荷产生的电场，即静电场 (Electrostatic Field)。 A A产生的电场 B FAB FBA B产生的电场 一、电场 电场 A B FBA FAB 电荷A产生的电场对处于其中的电荷B施加力；反之电荷B的电场也对A施力。 FA B A +q +Q +q 【讨论】如图，电荷+Q周围存在电场，把试探电荷+q分别放入电场中A、B两点，试大致画出电荷+q受到电场力FA、FB？ FB 比较FA与FB，关于A、B两处的电场有何看法？ 电场有强弱、有方向 电场的强弱和方向与空间位置有关 问题提出：如何比较电场的强弱？ 在一个带电体（场源电荷Q）产生的电场中，不同位置的电场强弱显然是不同的。就像我们无法直接用肉眼看到风的强弱，却可以通过树叶的摆动来感知一样，我们如何找到一个“标准”，来精确地描述电场中各点性质的差异呢？ 思路：引入一个“探测工具”，通过它在电场中的受力情况，来反映电场本身的强弱。 如图所示，Q是场源电荷，q是放入电场中用来探测的试探电荷。 + Q 场源电荷 (源电荷) 试探电荷(检验电荷) q 1.试探电荷q (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(可以看成点电荷);电荷量足够小（试探电荷的引入不改变源电荷的电场）。 。 2.场源电荷Q:激发电场的带电体所带的电荷叫场源电荷，或源电荷。 二、电场强度 1.定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度，简称场强，用E表示。 2.表达式： 3.单位： 定义式，适用于任意电场 （比值法） 4.物理意义：反映电场强弱和方向的物理量。 负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。 5.场强的矢量性： +Q +q F E -Q +q F E +Q -q F E E -Q -q F 电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。 （1）电场强度的大小： + - （2）场强方向：正点电荷电场方向背离电荷 负点电荷电场方向指向电荷 三、点电荷的电场 公式 本质区别 定义式 决定式 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q或q的意义 q表示引入电场的(试探检验)电荷的电荷量 Q表示产生电场的点电荷(场源电荷)的电荷量 关系 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∝ 定义式和决定式的比较 +Q -Q 在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。 +Q -Q 四、电场强度的叠加 如果电场是由多个点电荷共同产生的，那么电场中某点的总电场强度，等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。 E合= E₁ + E₂ + E₃ + ... （矢量和运算） 遵循平行四边形定则 多个分场强合成时，以表示这两个场强的线段为邻边作平行四边形，其对角线即表示合场强的大小和方向。 正交分解法辅助求解 建立合适的直角坐标系，将各分场强分解到两个坐标轴上，分别求x、y轴上的合场强，最后再合成总场强。 1.7.2013 如果电场是由多个点电荷共同产生的，怎么办呢？这时我们需要用到电场强度的叠加原理。这个原理很简单：某点的总场强，等于每个点电荷单独在该点产生场强的矢量和。计算时，我们先算出每个分场强的大小和方向，然后按照矢量相加的法则，比如平行四边形定则，来求合场强。 ‹#› 【例1】AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷(　 　) A．应放在A点，Q＝2q　　 B．应放在B点，Q＝－2q C．应放在C点，Q＝－q D．应放在D点，Q＝q E1 E2 E0 +Q -Q CD 五、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。 为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不真实存在 1.电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小。 2.电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点。 3.电场线不会相交，也不会相切。 4.电场线是假想的，实际电场中并不存在。 5.电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系。 电场线的特征: 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。 1.正、负点电荷的电场中电场线的分布 几种常见的电场线分布及特点 特点： （1）沿点电荷的连线，场强先变小后变大。 （2）两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直。 2.等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布 （3）在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。 3.等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况 特点： （1）两点电荷连线中点O处场强为0。 （2）两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0。 （3）两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏。 4.匀强电场 特点： （1）匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距同向的直线。 （2）电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行。 + + + + + + + + + 【例2】正电荷q在电场力作用下由p向Q做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是下图中的哪一个？（ ） D 【例3】 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，其运动轨迹如图中虚线所示，若不计粒子所受重力，下列说法中正确的是（　　） A．粒子带负电荷 B．粒子的初速度不为零 C．粒子在A点的速度大于在B点的速度 D．粒子的加速度大小先减小后增大 B 小结： 一、电场 ②基本特性： 对放入其中的电荷有力的作用 ①电场：电荷周围客观存在一种特殊物质 二、电场强度 ①单位：牛/库(N/C) ②矢量： 规定：沿正试探电荷的F方向 ③定义式，适用于所有电场。 三、点电荷的电场 ①大小： Q ：场源电荷 决定式：只适用于点电荷 ②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。 r ：电场中点到Q的距离 四、电场线 1．关于电场，下列说法中正确的是（　） A．电场是电荷周围空间假想的特殊物质 B．电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型 C．场源电荷必须是点电荷 D．电荷间的相互作用是通过电场产生的 D 随堂练习 2.关于电场强度的说法中，正确的是（　　） A．根据定义式E=F/q ，说明E与放在该点的点电荷q有关 B．电场强度方向总是跟电荷所受到电场力方向一致 C．如果电量为q的负电荷，在电场中某点受到的电场力大小为F，则该点的场强大小等于F/q ，但场强方向与F和方向相反 D．如果取走放在电场中某点的检验电荷，则该点场强也相应变为零。 C 3.如图所示，在真空中等量异种点电荷形成的电场中:O是电荷连线的中点，C、D是连线中垂线上关于O对称的两点，A、B是连线延长线上的两点，且到正、负电荷的距离均等于两电荷间距的一半。则以下结论正确的是( 　　) A.B、C两点电场强度方向相反 B.A、B两点电场强度相同 C.C、O、D三点比较，O点电场强度最弱 D.A、O、B三点比较，O点电场强度最弱 AB 感谢观看 电场是电学世界的基石，愿这份对物理规律的探索，成为你开启科学奥秘的钥匙。 1.7.2013 今天的课程就到这里。电场是电学世界的基础，理解它对于我们后续学习电势、电容等知识至关重要。希望大家能保持好奇心，继续探索物理世界的奥秘。感谢大家的观看！ ‹#› $