1.3 电场 电场强度 课件 -2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件围绕静电场的描述展开，核心涵盖电场定义、电场强度、点电荷电场、场强叠加及电场线等知识点。课堂导入通过“电荷间相互作用如何发生”的问题，结合磁场类比引出电场，再以试探电荷实验现象为支架，逐步构建电场强度的比值定义，衔接前后知识逻辑。 其亮点在于以科学思维为核心，通过比值定义法建构电场强度概念，结合点电荷电场、场强叠加等模型培养相互作用观念。例题如地球表面电场计算、场强叠加几何问题，及微元法、补偿法等解题方法，提升科学探究能力。学生能直观理解抽象电场，教师可借助系统资源高效教学。

第一章 静电场的描述 粤教版 必修三 第三节 电场 电场强度 1 新课导入 + + + - 相隔一定距离的电荷间的相互作用是怎样发生的？ 磁场 媒介 —— 电场 2 宇宙中物质存在的两种基本形式是实物和场。 电荷周围存在着由它产生的电场。 B F1 F2 A 产生 施力于 电场B 施力于 产生 电场A 电荷A 电荷B 概念：场源电荷；电场力；静电场 1.定义:电场存在于电荷周围,是能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质 2.电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用，即电场力。 B电荷 A电荷 电场 （2）电场以及磁场已被证明是一种客观存在。场具有能量，也是物质存在的一种形式。 3.说明： （1）只要是带电体，周围都能产生电场。电场对于电荷的作用实际是电场与电场的相互作用。 一、电场 4 电荷产生的电场看不见、摸不着，那如何感知和研究电场呢？ 场源电荷 试探电荷 电场 场源电荷 试探电荷 方便研究电场中 各点的情况 体积小 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。 放入电场后不明显影响原有电场分布 电量小 q Q 5 F 能否用电场力的大小表示电场的强弱？ P1 P2 A B q q + + q2 q1 P1 不同电量的试探电荷在同一位置受到的电场力不同 同一试探电荷在电场中不同位置受力不同 电场中的不同位置，电场的强弱程度不同 大量实验表明： 在电场的同一点，电场力的大小F与试探电荷的电量q之比是恒定的，与试探电荷的电量无关，它只与场源电荷以及试探电荷在电场中的具体位置有关，也就是说F与q的比值反映了电场自身的某种性质． 寻找一个不变的量 4.单位：牛每库，符号N/C 1.物理意义：反映电场强弱的物理量 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 3.定义式： (比值定义法) 二、电场强度 E与F成正比，与q成反比？ 5.矢量性： (1) E 与 F(电场力)、q(试探电荷) 无关 (2) E只取决于 Q(源电荷)、在电场中的位置 规定电场中某点场强的方向 与正电荷在该点受到的电场力的方向相同； 与负电荷在该点受到的电场力的方向相反。 课堂练习 【例题】地球周围存在电场。电荷量为 1.0×10-7 C 的试探电荷在地球表面某处受到的电场力的大小为 1.5×10-5 N，方向竖直向下。 求该点的电场强度。 变式：例题中，若撤去试探电荷，该处的电场强度是否改变？若在该处放上电荷量为 -2×10-8 C 的试探电荷，求该试探电荷受到的电场力。 竖直向下 +Q A r 正点电荷的电荷量为Q，在距此点电荷r处的A点的电场强度是多少？方向如何？ E=k Q r 2 Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷Q的距离 E +q 三、点电荷的电场 10 如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。 + - 点电荷的场强方向：正点电荷光芒四射，负点电荷万箭穿心。 E=k Q r 2 三、点电荷的电场 公式 和 都可以用来计算场强，它们有什么区别呢？ 思考与讨论 公式 适用范围 电荷的意义 定义式，适用于＿＿＿电场 q是检验电荷，E与q＿＿＿＿ 决定式，仅对＿＿＿的电场适用 Q是场源电荷，E与Q＿＿＿＿ 一切 无关 点电荷 成正比 1. 有关电场的理解，下述正确的是（　　） A．由 可知，电场强度E跟放入的电荷q所受的电场力成正比 B．只有当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质， 才存在电场强度 C．电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关 D．由公式 E= 可知，在离带电体很近时，r接近于零，电场强度达无穷大 C 课堂练习 如果在空间中同时存在多个点电荷，这时在空间某一点的场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。 两个点电荷场强的叠加 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？ 独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。 + 1 Q 2 Q P 1 E 2 E 1 E 2 E + 1 Q 2 Q P E E 电场强度的运算遵循平行四边形定则 场强的叠加的规律 电场强度的运算遵循平行四边形定则 +Q -Q E1 E2 E +Q +Q E1 E1 E2 E2 E 2．如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°.电荷量相等、电性相反的两个电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2. E1与E2之比为(　　)   A. 1∶2 B. 2∶1 C. 2 ∶ D. 4∶ B 3. 如图所示，等边三角形△ABC位于竖直平面内，AB边水平，顶点C在AB边上方，3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上．已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下，BC边中点N处的电场强度方向竖直向上，A点处点电荷的电荷量的绝对值为q，求： (1) B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负． (2) C点处点电荷的电荷量． q 3个均带正电 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？ 法拉第 四、电场的描述 —— 电场线 电场线 画在电场中的一条条有方向的曲线 (电场线是假想的，实际电场中并不存在.) 电场方向 —— 电场线 切线方向 电场强弱 —— 电场线的疏密 E 电场线的模拟 电场线的模拟 : 把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，再放入电场中，这时可以发现碎屑按场强的方向排列起来。 点电荷的电场 等量电荷电场 特点： 电场方向 —— 电场线 切线方向 电场强弱 —— 电场线的疏密 不闭合 始于正电荷/无限远 止于无限远/负电荷 不相交 等量异种点电荷连线和中垂线上的电场强度分布特点 ①两点电荷连线上，沿电场线方向电场强度先变小再变大，中点处电场强度最小。 ②两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧。沿中垂线从中点到无限远处，电场强度一直减小，中点处电场强度最大。 在中垂线上移动电荷时电场力不做功 ③关于连线、中垂线对称的点，电场强度等大。 +Q -Q E1 E2 E E E E E为合场强 等量异种点电荷连线和中垂线上的电场强度分布特点 O 等量同种点电荷连线和中垂线上的电场强度分布特点 ①两点电荷连线上，中点O处电场强度为零，向两侧电场强度逐渐增大。 中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。 ②两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远，电场强度先变大后变小。 ③关于连线、中垂线对称的点，电场强度等大。 等量同种点电荷连线和中垂线上的电场强度分布特点 +Q +Q E1 E1 E2 E2 E 1.定义：各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。 2.匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线。 实例：相距很近带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场(忽略边缘)可以看做匀强电场。 匀强电场 点电荷与导体 不等量电荷电场 例题：如图所示，带箭头的直线是某电场中的一条电场线，电场线上 a、b 两点的场强分别用Ea 、Eb表示，试根据下面的情况确定 Ea 与 Eb 的关系． 如果这条电场线在匀强电场中 如果这条电场线在由一个正点电荷产生的电场中 如果这条电场线在由一个负点电荷产生的电场中 [解]　根据以上分析可知： (1)如果这条电场线在匀强电场中，则Ea＝Eb，方向由a指向b． (2)如果这条电场线在由一个正点电荷产生的电场中，则a点靠近场源电荷，Ea＞Eb，方向由a指向b． (3)如果这条电场线在由一个负点电荷产生的电场中，则b点靠近场源电荷，Ea＜Eb，方向由a指向b． 【练习1】 (多选)如图所示为真空中两点电荷A、B形成的电场中的部分电场线，已知该电场线关于图中虚线对称，O点为A、B两点电荷连线的中点，a、b为A、B两点电荷连线的中垂线上关于O点对称的两点，则下列说法中正确的是（　　） A．A、B可能为等量同种正点电荷 B．A、B可能为电荷量不相等的正电荷 C．a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零 D．同一试探电荷在a、b两点处所受的电场力大小相等，方向相反 AD 课堂练习 【练习2】 (多选) 如图是等量异种点电荷形成电场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（　　 ） A．B、C两点场强大小相等，方向相同 B．A、D两点场强大小相等，方向相反 C．E、O、F三点比较，O点场强最强 D．B、O、C三点比较，O点场强最弱 ACD 课堂练习 电场线与运动轨迹问题 考点突破 30 根据轨迹弯曲方向，判断粒子电场力方向 将电性与电场线方向、电场力方向相联系 把电场线疏密和电场力大小、加速度大小相联系进行分析 把电场力做功与能量的变化相联系进行分析 [例题] 如图所示，实线为电场线(方向未画出)，虚线ab是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹，轨迹为一条曲线．请思考回答下列问题： (1)电场线MN的方向可以判断吗？若能，方向如何？ (2)带电粒子在a点的加速度和在b点的加速度哪个大？ (3)带电粒子在a点的速度和在b点的速度哪个大？ 1．(多选)某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是(　 　) A．粒子必定带正电荷 B．粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度 C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D．粒子在M点的动能小于它在N点的动能 课堂练习 ACD 2. 某电场的电场线分布如图所示，虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则（ ） A．粒子一定带负电 B．粒子一定是从a点运动到b点 C．粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度 D．粒子在电场中c点的速度一定大于在a点的速度 C 课堂练习 电场力作用下的动力学问题 考点突破 34 [例题] 如图所示,在水平向右的匀强电场中,有一质量m=0.2 kg、电荷量q=1×10－6 C的带正电小物块恰好静止在倾角θ=37的光滑绝缘斜面上,取sin 37=0.6,cos 37 =0.8,重力加速度g=10 m/s2.从某时刻开始,电场强度变为原来的  ,求: (1)原来的电场强度大小E0; (2)小物块运动的加速度a的大小和方向; (3)沿斜面下滑距离x=0.5m时小物块的速度大小v 分析方法： (1)受力分析+牛顿第二定律 (2)运动学公式、运动的分成与分解等运动学知识 35 1. 用轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10－8C的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，如图平衡时细线与铅垂线成37(g取10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8)，则（　　） A．小球带负电 B．匀强电场的场强为 1.5×108 N/C C．平衡时细线的拉力为 0.125 N D．平衡时细线的拉力为 0.175 N C 课堂练习 特殊电场的场强 考点突破 37 如果在空间中同时存在多个点电荷，这时在空间某一点的场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。 两个点电荷场强的叠加 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？ 独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。 + 1 Q 2 Q P 1 E 2 E 1 E 2 E + 1 Q 2 Q P E E 电场强度的运算遵循平行四边形定则 (1) 均匀带电球体（或球壳） (2)一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形成的电场，可等效为两个异种点电荷形成的电场。 1、等效法 (3)均匀带电的圆环在O点产生的场强，等效为弧BC产生的场强，弧BC产生的场强方向，又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向。 2、微元法 将带电体分成许多可看成点电荷的微小带电体，先根据库仑定律求出每个微小带电体的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。 l ＋Q 1、电荷量为＋Q的点电荷和接地金属板MN附近的电场线分布如图所示，点电荷与金属板相距为2d，图中P点到金属板和点电荷间的距离均为d。已知P点的电场强度为E0，则金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为(　　) B　 41 2、如图甲、乙所示，两个带电荷量均为q的点电荷分别位于带电荷量线密度相同、半径相同的半圆环和圆环的圆心，环的粗细可忽略不计。若图甲中环对圆心点电荷的库仑力大小为F，则图乙中环对圆心点电荷的库仑力大小为(　　) C　 42 3、如图所示，均匀带正电的圆环所带的电荷量为Q，半径为R，圆心为O，A、B、C为垂直于圆环平面且过圆环中心的轴上的三个点，已知BC＝2AO＝2OB＝2R，当在C处放置一点电荷时(不影响圆环的电荷分布情况，整个装置位于真空中)，B点的电场强度恰好为零，静电力常量为k，则由此可得A点的电场强度大小为(　　) A． B． C． D． B　 43 4、如图所示，均匀带电圆环带电荷量为＋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 点的场强大小和方向． 44 3、补偿法 将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将挖空的带电球体补全 + + + + + + + + + + + + + + + - + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - 1．已知均匀带电球体在球的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．如图所示，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、B和A间的距离均为R．现以OB为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k，球的体积公式为V＝πr3，则A点处场强的大小为(　　) A． B． C． D． 课堂练习 补偿法 B 　 2、(2022·山东卷)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变，q为（　　） A．正电荷， B．正电荷， C．负电荷， D．负电荷， C 课堂练习 补偿法 课堂总结 单位 矢量 叠加 电场 强度 定义 性质 电场 电荷周围存在的特殊物质。 特 点 电场线 为了描述电场而假想的线。 $