9.3 电场 电场强度 课件+导学案 -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 电场强度”核心内容，涵盖电场的物质性、电场强度的定义与计算、电场线等知识点。课堂导入先回顾库仑定律，通过电荷间非接触力传递的思考，搭建从已知力学到新物理量的学习支架，衔接自然。 其亮点在于以科学思维为核心，通过比值法定义电场强度培养模型建构能力，结合点电荷叠加、分割法、等效法等计算方法深化科学推理。即学即练与实例分析促进科学探究，帮助学生形成物质观念，教师可高效开展概念教学与能力培养。

第九章 静电场及其应用 9.3 电场 电场强度 人教版物理 必修三 课程目标 课程目标 重点、难点 1.知道电场是一种物质。 1.电场、电场强度的概念 2.了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。 2.利用点电荷电场和叠加原理计算电场 3.会用电场线描述电场。 3.电场线的特点 课程引入 回顾： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小和方向是怎样的（库仑定律的内容）？ 思考： 在我们学过的力当中，摩擦力是由于物体相互接触相互挤压产生的，弹力是由于相互接触产生的，而两个电荷并没有相互接触，那么这样的力是怎样作用在电荷上的？ 新课学习 电场的提出： 库仑定律被描述出来后，当时主流认知是超距作用，认为电荷之间不需要媒介，不需要传递时间，相隔空间直接产生相互作用力。 法拉第是第一个对超距作用发起根本性挑战的人。他在实验中观察到：磁铁周围撒下的铁屑会自动排列成一条条曲线；通电导线附近的磁针会沿着特定方向偏转。这让他产生了一个大胆的直觉：电荷之间的相互作用，不是隔空发生的，而是通过空间中某种“真实存在的状态”传递的。 19世纪30年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场。电场是看不见、摸不着的，但人们却可以根据它所表现出来的性质来认识它，研究它。 新课学习 法拉第认为，在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力是这个电场给予的。 A电荷 B电荷 电场 电荷A对电荷B的作用力，就是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用力，就是电荷B的电场对电荷A的作用。 新课学习 一、电场 1.概念：在电荷的周围存在着由它产生的电场，外在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的，其中静止电荷产生的电场叫静电场。（电场是能够传递电荷间相互作用力的一种特殊物质） 2.性质：电场最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。 3.认识： （1）电场是一种物质，客观存在，具有一般物质的属性，如能量等。 （2）电荷间的相互作用是通过电场发生的。 【即学即练】下列关于电场的说法正确的是 A. 电场是人们假想出来的物理模型，并非客观存在 B. 电场能够被肉眼直接观察到，是一种实物粒子 C. 电荷之间的静电力，是电荷激发的电场对其他电荷施加的作用力 D. 只有运动的电荷周围才会产生电场 C 新课学习 思考： 电场对放入其中的电荷有力的作用，如何研究这种力？ 我们将电荷放入电场中，从电荷所受的力入手研究电场的性质。 二、电场强度 1.试探电荷与场源电荷 试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷称为试探电荷或检验电荷； 场源电荷：若被检验的电场是由电荷所激发的，则电荷称为场源电荷，或称为源电荷。 这个电荷，应该是电荷量（不影响原来电场的性质）和体积（方便研究电场各点的性质）都很小的电荷。 新课学习 思考与探究： 场源电荷的电荷量为Q，我们将电荷量分别为q1、q2、q3的试探电荷先后放在电场的同一个位置，它们所受的力应该是什么情况？ 我们可以发现，在同一个位置，电荷量不同的电荷，所受的静电力F不同。 因此，我们不能直接用所受静电力的大小描述电场强度的强弱。 我们来看三个试探电荷所受的电场力： 我们可以发现，虽然静电力F的大小不是一个定值，但是静电力的大小F和电荷量的比值为定值。 新课学习 二、电场强度 2.电场强度的定义 （1）定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。 （2）定义式： （3）单位：牛/库伦，符号N/C （4）矢量性：电场强度是矢量，方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。 【即学即练】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点的电场强度减半 B.若P点没有试探电荷，则P点电场强度为0 C.P点的电场强度越大，则同一电荷在P点受到的静电力越大 D.P点的电场强度方向与放在该点的电荷的受力方向相同 C 新课学习 三、电场强度的叠加 电场强度是矢量，那么它应该也可以进行矢量的叠加原理。 在研究时，我们可以从最简单的情形入手，研究最简单的场源电荷——点电荷的电场情况。 电荷量为Q的点电荷，如何计算与之相距为r处的电场强度？ 定义法求场强： 计算公式：，式中Q为场源电荷的电荷量，r为某点距场源电荷的距离。 新课学习 三、电场强度的叠加 【即学即练】 1.（多选）如图所示，在真空中Ox坐标轴上固定一点电荷Q，A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m。在A点放一正试探电荷，在B点放一负试探电荷，两处试探电荷所受电场力方向均沿x轴正方向，A、B两点对应的电场力F与试探电荷的电荷量q的关系分别如图中直线a、b所示。下列说法正确的是 A．B点的电场强度大小为2.5×104N/C B．A点电场强度的方向沿x轴负方向 C．场源电荷Q在A、B之间 D．场源电荷Q带正电荷 AC 新课学习 三、电场强度的叠加 2.电场强度的叠加 如果场源是多个点电荷，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。 点电荷+叠加法求场强： （1）点电荷在连线上：规定正方向后进行加减。 （2）点电荷不在同一直线上：正交分解/三角形法则/平行四边形法则 【即学即练】 2.（多选）如图，A、B、C、D是正方形的四个顶点，O为正方形的中心。在A点和C点放有电荷量都为q的正点电荷，它们在B点产生的场强大小都为E。下列说法正确的是 A．B点的电场强度大小为2E B．B点的电场强度大小为 C．B、D两点的电场强度相同 D．O点的电场强度为零 BD 新课学习 【即学即练】 3.如图所示，P、Q为一点电荷周围两点，P和Q两点的场强方向分别与PQ成锐角、（＜）。P和Q两点的场强大小之比为 A． B． C． D． 4.如图，电荷量为q的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板的几何中心。若图中点的电场强度为0，则点的电场强度大小为 . C 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=3R，求P点的场强大小和方向。 分割法求场强： 在一个比较大的带电体不能看作点电荷的情况下，当计算它的电场时，可以把它分成若干小块，只要每个小块足够小，就可以看成点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。 新课学习 当然，分割法求场强是比较困难与麻烦的。在计算时，我们可以采取等效电场的方法去代替。 可以证明，一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即。 这里需要注意： （1）必须是均匀带电球体。 （2）必须是在球的外部。对于球壳而言，内部电场强度为0；对于实心球体而言，内部的电场。 （3）这里给出的公式中，r是球心到该点的距离，Q为整个球体的电荷量。 新课学习 【即学即练】 5.如图，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B的距离为R、B和A间的距离为R。现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k，则EA/EB的值为______________. 6.如图所示，在半球面AB上均匀分布着正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM=ON=2R，已知N点的电场强度大小为E，静电力常量为k，则M点的电场强度大小为_________. 新课学习 新课学习 【总结】计算场强的方法： 1.定义法求场强： 计算公式：，式中Q为场源电荷的电荷量，r为某点距场源电荷的距离。 2.点电荷+叠加法求场强： （1）点电荷在连线上：规定正方向后进行加减。 （2）点电荷不在同一直线上：正交分解/三角形法则/平行四边形法则 3.分割法求场强： 在一个比较大的带电体不能看作点电荷的情况下，当计算它的电场时，可以把它分成若干小块，只要每个小块足够小，就可以看成点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。 4.等效法求场强： 一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即。 新课学习 三、电场线 1.电场线的定义：为了形象地描述电场中各点场强的大小和方向，在电场中画出一系列的曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示场强的大小，这些曲线叫做电场线。 2.电场线的特点： ①电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向。 ②电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于无限远或负电荷。 ③电场线在电场中不相交，静电场的电场线不会闭合。 ④在同一电场中，电场线越密集的地方场强越大，电场线越稀疏的地方场强越小。 ⑤电场线是为了形象描述电场而假想的曲线，实际不存在。 四、匀强电场 1.定义：电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这样的电场叫做匀强电场。 2.特点：电场线的疏密程度相同，用间隔相等的平行线表示。 新课学习 画一画： 几种常见的电场线 + - + + + - 新课学习 【即学即练】 1.如图所示为某区域的电场线分布，下列说法正确的是 A．这个电场可能是孤立正点电荷形成的 B．这个电场可能是孤立负点电荷形成的 C．D处没有电场线，所以场强为零 D．点电荷q在A点所受的静电力比在B点所受静电力小 2.如图所示，把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场模拟正电荷的电场线，其中A、B两点的电场强度分别记为EA、EB，则 A．电场线是真实存在的 B．图中没有头发碎屑的地方电场强度为零 C．EA＞EB，方向相同 D．EA＜EB，方向不同 D D 知识巩固 判断下列说法是否正确： （1）电场是实际存在的。 （2）电场对放入其中的电荷有力的作用。 （3）在E=F/q中电场强度大小与q无关，同样在中电场强度大小与Q无关。 （4）不存在两条平行的电场线。 （5）电场线越密的地方，同一试探电荷受到的静电力就越大。 √ √ × × √ 习题训练 1.如图所示，长L的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角为θ。已知小球所带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）小球所受电场力； （2）小球的质量； （3）若将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小。 【答案】 （1）F=qE （2）qE/gtanθ （3） 习题训练 2. 场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有重力场（以及更大范围的引力场）。 （1）地球表面附近的物体就处在地球产生的重力场中，已知地球表面附近的重力加速度为g。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？请推导写出。 （2）类似电场线可以定性描述电场，我们可用重力场线描述重力场，还可以根据万有引力定律为天体引入引力场线，请定性画出： a.图1中的水平地面附近的重力场的重力场线： b.图2中的地球在空间产生的引力场的引力场线。 【答案】 （1），方向竖直向下 （2）a. b. $ 第九章 静电场及其应用 9.3电场 电场强度 【课程目标】 1. 知道电场是一种物质。 2. 了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。 3. 会用电场线描述电场。 【新课学习】 一、电场 1.概念：在电荷的周围存在着由它产生的电场，外在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的，其中静止电荷产生的电场叫静电场。（电场是能够传递电荷间相互作用力的一种特殊物质） 2.性质：电场最基本的性质是 。 3.认识： （1）电场是一种物质，客观存在，具有一般物质的属性，如能量等。 （2）电荷间的相互作用是通过 发生的。 【即学即练】下列关于电场的说法正确的是 A. 电场是人们假想出来的物理模型，并非客观存在 B. 电场能够被肉眼直接观察到，是一种实物粒子 C. 电荷之间的静电力，是电荷激发的电场对其他电荷施加的作用力 D. 只有运动的电荷周围才会产生电场 二、电场强度 1.试探电荷与场源电荷 试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷称为试探电荷； 场源电荷：若被检验的电场是由电荷所激发的，则电荷称为场源电荷。 2.电场强度的定义 （1）定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。 （2）定义式： （3）单位：牛/库伦，符号N/C （4）矢量性：电场强度是矢量，方向与 在该点所受电场力的方向相同。 【即学即练】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点的电场强度减半 B.若P点没有试探电荷，则P点电场强度为0 C.P点的电场强度越大，则同一电荷在P点受到的静电力越大 D.P点的电场强度方向与放在该点的电荷的受力方向相同 三、电场强度的叠加 1.点电荷的电场强度：计算公式 。 2.电场强度的叠加：如果场源是多个点电荷，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.可以证明，一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即E= 。 【即学即练】 1.（多选）如图所示，在真空中Ox坐标轴上固定一点电荷Q，A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m。在A点放一正试探电荷，在B点放一负试探电荷，两处试探电荷所受电场力方向均沿x轴正方向，A、B两点对应的电场力F与试探电荷的电荷量q的关系分别如图中直线a、b所示。下列说法正确的是 A．B点的电场强度大小为2.5×104N/C B．A点电场强度的方向沿x轴负方向 C．场源电荷Q在A、B之间 D．场源电荷Q带正电荷 2.（多选）如图，A、B、C、D是正方形的四个顶点，O为正方形的中心。在A点和C点放有电荷量都为q的正点电荷，它们在B点产生的场强大小都为E。下列说法正确的是 A．B点的电场强度大小为2E B．B点的电场强度大小为 C．B、D两点的电场强度相同 D．O点的电场强度为零 3.如图所示，P、Q为一点电荷周围两点，P和Q两点的场强方向分别与PQ成锐角α、β（α＜β）。P和Q两点的场强大小之比为 A． B． C． D． 4.如图，电荷量为q的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板的几何中心。若图中点的电场强度为0，则点的电场强度大小为 . 5.如图，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B的距离为R、B和A间的距离为R。现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k，则EA/EB的值为______________. 6.如图所示，在半球面AB上均匀分布着正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM=ON=2R，已知N点的电场强度大小为E，静电力常量为k，则M点的电场强度大小为_________. 【记笔记】计算场强的方法： 三、电场线 1.电场线的定义：为了形象地描述电场中各点场强的大小和方向，在电场中画出一系列的曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示场强的大小，这些曲线叫做电场线。 2.电场线的特点： ①电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向。 ②电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于无限远或负电荷。 ③电场线在电场中不相交，静电场的电场线不会闭合。 ④在同一电场中，电场线越密集的地方场强越大，电场线越稀疏的地方场强越小。 ⑤电场线是为了形象描述电场而假想的曲线，实际不存在。 四、匀强电场 1.定义：电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这样的电场叫做匀强电场。 2.特点：电场线的疏密程度相同，用间隔相等的平行线表示。 【画一画】几种常见的电场线 【即学即练】 1.如图所示为某区域的电场线分布，下列说法正确的是 A．这个电场可能是孤立正点电荷形成的 B．这个电场可能是孤立负点电荷形成的 C．D处没有电场线，所以场强为零 D．点电荷q在A点所受的静电力比在B点所受静电力小 2.如图所示，把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场模拟正电荷的电场线，其中A、B两点的电场强度分别记为EA、EB，则 A．电场线是真实存在的 B．图中没有头发碎屑的地方电场强度为零 C．EA＞EB，方向相同 D．EA＜EB，方向不同 【知识巩固】 判断下列说法是否正确： （1）电场是实际存在的。 （2）电场对放入其中的电荷有力的作用。 （3）在中电场强度大小与q无关，同样在中电场强度大小与Q无关。 （4）不存在两条平行的电场线。 （5）电场线越密的地方，同一试探电荷受到的静电力就越大。 【习题训练】 1.如图所示，长L的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角为θ。已知小球所带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）小球所受电场力； （2）小球的质量； （3）若将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小。 2.场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有重力场（以及更大范围的引力场）。 （1）地球表面附近的物体就处在地球产生的重力场中，已知地球表面附近的重力加速度为g。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？请推导写出。 （2）类似电场线可以定性描述电场，我们可用重力场线描述重力场，还可以根据万有引力定律为天体引入引力场线，请定性画出： a.图1中的水平地面附近的重力场的重力场线： b.图2中的地球在空间产生的引力场的引力场线。 1 学科网（北京）股份有限公司 $