【高中物理】电场 电场强度课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

第九章第九章 静电场及其应用静电场及其应用9.3 电场电场 电场强度电场强度核心素养核心素养物理观念知道电场是客观存在的一种特殊物质；掌握电场强度的概念、公式、矢量性及方向的规定；知知道电场是客观存在的一种特殊物质；掌握电场强度的概念、公式、矢量性及方向的规定；知道电场线，熟记几种常见电场的电场线。道电场线，熟记几种常见电场的电场线。通过电场的学习，培养学生对物质的认识观，乐于探究自然的奥秘，树立科学的价值观。通过电场的学习，培养学生对物质的认识观，乐于探究自然的奥秘，树立科学的价值观。领悟比值定义法定义物理量的特点；能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计领悟比值定义法定义物理量的特点；能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能进行有关的计算；在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和知识的迁移能力。算式，并能进行有关的计算；在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和知识的迁移能力。通过实验探究和定量分析，了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。通过实验探究和定量分析，了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。科学思维科学探究科学态度与责任新课导入：新课导入：问题问题1 1：小球带何种电荷？：小球带何种电荷？问题问题2 2：小球受到了哪些力的作用？：小球受到了哪些力的作用？问题问题3 3：库仑力与平时遇到的弹力、摩：库仑力与平时遇到的弹力、摩擦力有没有区别？与哪些力有点类似擦力有没有区别？与哪些力有点类似？重力、磁极间的相互作用力重力、磁极间的相互作用力非接触力非接触力像这样的力是怎么产生的呢像这样的力是怎么产生的呢？1.1.电场的概念：电场的概念：电荷电荷的周围存在着一种的周围存在着一种特殊物质特殊物质(真实存在真实存在)电电场场新知讲解：新知讲解：一、电场一、电场A的的电场电场B的的电场电场带电体间的相互作用是通过周围的带电体间的相互作用是通过周围的电场电场发生的。发生的。A+Q QB+q+q产生产生作用作用F F产生产生作用作用静止电荷静止电荷所产生的电场所产生的电场静电场静电场F F2.2.电场的特性：电场的特性：电场对放入其中的电荷有力的作用电场对放入其中的电荷有力的作用，这个力叫电场力。这个力叫电场力。新知讲解：新知讲解：电场看不见，又摸不着，我们怎样去研究电场的有无及其强弱呢？电场看不见，又摸不着，我们怎样去研究电场的有无及其强弱呢？用来检验电场是否存在及其用来检验电场是否存在及其强弱分布情况强弱分布情况试探电荷（检验电荷）试探电荷（检验电荷）电荷量很小、体积很小电荷量很小、体积很小激发或产生我们正在研究激发或产生我们正在研究的电场的电荷的电场的电荷场源电荷（源电荷）场源电荷（源电荷）qQ新知讲解：新知讲解：能不能直接用试探电荷所受电场力的大小来表示电场的强弱？能不能直接用试探电荷所受电场力的大小来表示电场的强弱？同一位置的电场应该是确定的。同一位置的电场应该是确定的。因此，因此，不能用电场力的大小来表示电场的强弱。不能用电场力的大小来表示电场的强弱。+电场中的同一点：不同电荷电场中的同一点：不同电荷所受力不同，比值所受力不同，比值F/q是一定。是一定。电场中不同的点：同一电荷电场中不同的点：同一电荷所受力不同，比值所受力不同，比值F/q一般不同。一般不同。新知讲解：新知讲解：二、电场强度二、电场强度 E 反映电场中某点电场反映电场中某点电场力力的性质的性质1.定义：定义：放放入入电场中某一点的电场中某一点的检验电荷检验电荷受到的受到的静电力静电力跟它的跟它的电荷量电荷量的的比值叫做该点的比值叫做该点的电场强度电场强度。2.公式：公式：=检验电荷检验电荷检验电荷检验电荷的电荷量大小的电荷量大小（C）检验电荷受到的检验电荷受到的电场力电场力电场力电场力（N）电场强度电场强度电场强度电场强度单位：单位：N/C、V/m适用于任何电场适用于任何电场比值定义式比值定义式E 与与F和和q无关无关由位置和源电荷决定由位置和源电荷决定是是反映反映电场性质的物理量电场性质的物理量表示电场的强弱和方向表示电场的强弱和方向新知讲解：新知讲解：二、电场强度二、电场强度 E3.方向方向（电场强度是矢量）（电场强度是矢量）规定：规定：电场中某点的电场强度的方向跟电场中某点的电场强度的方向跟正电荷正电荷在该点所受的静电力在该点所受的静电力F的方向的方向相同相同。+Q+qAFA-Q+qFBEBBEA（负电荷负电荷在电场中某点所受静电力的方向跟该点电场强度的方向在电场中某点所受静电力的方向跟该点电场强度的方向相反相反。）。）+Q-qAFCECED-Q-qFDB适用范围：真空中点电荷适用范围：真空中点电荷F三、点电荷的电场三、点电荷的电场 电场强度的叠加电场强度的叠加+qE新知讲解：新知讲解：场中某点到场中某点到 Q 的距离的距离FEFE场源电荷场源电荷场源电荷场源电荷的电荷量的电荷量决定式决定式+Q离离+Q而去而去向向Q而来而来三、点电荷的电场三、点电荷的电场 电场强度的叠加电场强度的叠加新知讲解：新知讲解：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时在该点产生的场强的矢量和矢量和，这叫做电场的叠加原理。，这叫做电场的叠加原理。+Q+Q+Q-Q可以用矢量运算的可以用矢量运算的平行四边形定则平行四边形定则求合电场场强。求合电场场强。三、点电荷的电场三、点电荷的电场 电场强度的叠加电场强度的叠加新知讲解：新知讲解：一个半径为一个半径为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。位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。QrPrQP1.空间中一检验电荷q4109 C，在电场中某点P受到的静电力大小为F6107 N，方向水平向右。求：(1)P点的电场强度；(2)没有检验电荷时P点的电场强度；(3)若将检验电荷换为q1.2106 C，再放于P点，此检验电荷所受的静电力F。课堂练习：课堂练习：2.如图所示，在真空中有两个点电荷Q1=+3.0108 C和Q2=3.0108 C，它们相距0.1m。A点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m。求电场中A点的场强？课堂练习：课堂练习：Q2AQ1E1E2E解析：解析：合场强合场强E在在E1和和E2的夹角的平分线上，此平分的夹角的平分线上，此平分线跟线跟Q1和和Q2的连线平行。的连线平行。合场强合场强E的大小为：的大小为：代入数值得：代入数值得：E=2.7104 N/C四、电场线四、电场线新知讲解：新知讲解：电场看不见，又摸不着，我们该如何形象的描述电场呢？电场看不见，又摸不着，我们该如何形象的描述电场呢？法拉第引入法拉第引入电场线电场线描述电场中各点描述电场中各点电场强度的电场强度的大小大小和和方向方向。用电场线上各点的用电场线上各点的切线方向切线方向来表示该点电场强度的方向。来表示该点电场强度的方向。为了形象描述电场而引入的为了形象描述电场而引入的假想假想曲线，曲线，并不真实存在。并不真实存在。用电场线的用电场线的疏密疏密来反映各点电场强度的大小。来反映各点电场强度的大小。四、电场线四、电场线（几种常见电场线的分布及特点）（几种常见电场线的分布及特点）新知讲解：新知讲解：正、负正、负点电荷的电场线点电荷的电场线特点：特点：a.离点电荷越近，电场线离点电荷越近，电场线越密，场强越密，场强E 越大；越大；b.以点电荷为球心作个球以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相在此球面上场强大小处处相等，方向不同。等，方向不同。万丈光芒万丈光芒万箭穿心万箭穿心四、电场线四、电场线（几种常见电场线的分布及特点）（几种常见电场线的分布及特点）新知讲解：新知讲解：等量异种等量异种点电荷的电场线点电荷的电场线特点：特点：a.连线上中点场强连线上中点场强E 最小，最小，左右对称，场强左右对称，场强E相等；相等；b.连线中垂面连线中垂面(中垂线中垂线)上，上，场强方向均相同；场强方向均相同；c.在中垂面在中垂面(中垂线中垂线)上，场上，场强强E最大，上下对称。最大，上下对称。手牵手手牵手四、电场线四、电场线（几种常见电场线的分布及特点）（几种常见电场线的分布及特点）新知讲解：新知讲解：等量同种等量同种点电荷的电场线点电荷的电场线特点：特点：a.连线中点连线中点O处场强处场强E 为为0；b.连线的中垂线上的中点连线的中垂线上的中点O点到无限远，场强点到无限远，场强E先增大，先增大，后减小；后减小；c.中垂线的上下对称，中垂线的上下对称，E 大大小相等，方向相反。小相等，方向相反。背靠背背靠背四、电场线四、电场线新知讲解：新知讲解：电场线的特点：电场线的特点：电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远；电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远；任意两条电场线在电场中不相交也不相切任意两条电场线在电场中不相交也不相切;电场线不是实际存在的，是为了形象描述电场而假想的；电场线不是实际存在的，是为了形象描述电场而假想的；电场线不是闭合曲线；电场线不是闭合曲线；电场线不是带电粒子的运动轨迹；电场线不是带电粒子的运动轨迹；没画电场线的空白处仍然有电场；没画电场线的空白处仍然有电场；电场线的疏密程度表示电场强度的大小；电场线的疏密程度表示电场强度的大小；五、匀强电场五、匀强电场新知讲解：新知讲解：特点：平行、等距、同向。特点：平行、等距、同向。1.定义：如果定义：如果电场中各点电场强度的电场中各点电场强度的大小相等大小相等、方向相同方向相同，这个电场，这个电场就叫作匀强电场。就叫作匀强电场。2.匀强电场的电场线匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线。间隔相等的平行直线。课课 堂堂 小小 结结解析：解析：电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由于只有电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由于只有一条电场线，不能判断电场线的疏密情况，所以不能判断场强的大小。一条电场线，不能判断电场线的疏密情况，所以不能判断场强的大小。3.如图是点电荷电场中的一条电场线，下面说法正确的是()AA点场强一定大于B点场强B在B点静止释放一个电子，将一定向A点运动C这点电荷一定带正电D某一正电荷运动中通过A点时，其运动方向一定沿AB方向课堂练习：课堂练习：B4.下图是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是()A这个电场可能是负点电荷的电场BA点的电场强度大于B点的电场强度CA、B两点的电场强度方向不相同D负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向课堂练习：课堂练习：BC解析：解析：负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负点电荷的直线，故负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负点电荷的直线，故A错电场线越密的地方电场强度越大，由图可知错电场线越密的地方电场强度越大，由图可知EAEB，B正确正确。某点电场强某点电场强度的方向沿该点切线方向，度的方向沿该点切线方向，C正确正确。B点的切线方向即点的切线方向即B点电场强度方向，而负点电场强度方向，而负电荷所受电场力方向与其相反，电荷所受电场力方向与其相反，D错错。5.电场中一正离子只受电场力作用从A点运动到B点离子在A点的速度大小为v0，速度方向与电场方向相同能定性反映该离子从A点到B点运动情况的速度时间(vt)图象是()课堂练习：课堂练习：D解析：解析：由电场线的疏密分布可知，正离子从由电场线的疏密分布可知，正离子从A点沿电场线向点沿电场线向B点运动的过程中，由点运动的过程中，由于电场力对离子做正功，离子速度逐渐增大，同时其所受的电场力越来越小，于电场力对离子做正功，离子速度逐渐增大，同时其所受的电场力越来越小，根据牛顿第二定律可知，离子的加速度根据牛顿第二定律可知，离子的加速度a将会越来越小，因此其将会越来越小，因此其vt图象斜率会图象斜率会越来越小，越来越小，D正确正确。