人教版高中物理必修三 （電場 電場強度）教學(xué)課件

第九章靜電場及其應(yīng)用3電場電場強度

1.知道電場的概念及電場的基本性質(zhì).2.理解電場強度及其定義式，并能用該公式進行有關(guān)計算.3.掌握點電荷的電場和電場強度的疊加.4.知道電場線的概念，了解幾種典型電場的電場線分布特點.學(xué)習(xí)目標(biāo)知識梳理重點探究隨堂演練內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN課時對點練一、電場知識梳理1.電場：存在于

周圍的一種特殊物質(zhì)，電荷之間的相互作用是通過

產(chǎn)生的.2.場像分子、原子等實物粒子一樣具有

，場是

存在的一種形式.電荷電場能量物質(zhì)1.試探電荷與場源電荷(1)試探電荷：為了便于研究電場各點的性質(zhì)而引入的電荷，是電荷量和體積都

的點電荷.(2)場源電荷：

的帶電體所帶的電荷，也叫源電荷.二、電場強度很小激發(fā)電場2.電場強度(1)定義：放入電場中某點的試探電荷所受的

跟它的

的比值，叫作該點的電場強度.(2)定義式：E＝

.(3)單位：

.(4)方向：電場強度是矢量，電場中某點的電場強度的方向與正電荷在該點所受的靜電力的方向

，與負(fù)電荷在該點所受靜電力的方向

.靜電力電荷量牛每庫(N/C)相同相反1.真空中點電荷的電場(1)場強公式：E＝

.(2)方向：如果以電荷量為Q的點電荷為中心作一個球面，當(dāng)Q為正電荷時，E的方向沿半徑

；當(dāng)Q為負(fù)電荷時，E的方向沿半徑

.2.電場強度的疊加場強是

量，如果場源是多個點電荷時，電場中某點的電場強度為各個點電荷

在該點產(chǎn)生的電場強度的

.三、點電荷的電場電場強度的疊加向外向內(nèi)矢單獨矢量和1.電場線(1)概念：電場線是畫在電場中的一條條

的曲線，曲線上每點的_____方向表示該點的電場強度方向.(2)特點①電場線從

或無限遠出發(fā)，終止于

或負(fù)電荷.②同一電場的電場線在電場中

.③在同一電場中，電場強度較大的地方電場線

，電場強度較小的地方電場線

.四、電場線勻強電場有方向切線正電荷無限遠不相交較密較疏2.勻強電場(1)概念：如果電場中各點的電場強度的大小

、方向

，這個電場就叫作勻強電場.(2)特點：①電場方向處處相同，電場線是

.②場強大小處處相等，電場線疏密程度

.相等相同平行直線相同1.判斷下列說法的正誤.(1)根據(jù)電場強度的定義式E＝

可知，E與F成正比，與q成反比.(

)(2)電場中某點的電場強度與正電荷受力方向相同，當(dāng)該點放置負(fù)電荷時，場強反向.(

)(3)由E＝

知，在以Q為球心、r為半徑的球面上，各處場強相同.(

)(4)公式E＝

與E＝

k中q與Q含義不同.(

)即學(xué)即用×√××(5)若空間中只有兩個點電荷，則該空間某點的場強等于這兩個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和.(

)(6)在相鄰的兩條電場線之間沒畫電場線的地方也有電場.(

)√√2.在靜電場中的某一點A放一個試探電荷q＝－1×10－10C，q受到的靜電力為1×10－8N，方向向左，則A點的場強的大小為________，方向________；如果從A點取走q，A點場強大小為________.100N/C向右100N/C解析由題意知，q＝－1×10－10C，F(xiàn)＝1×10－8N，由場強的定義知A點的場強的大小為：場強方向與負(fù)電荷在A點所受靜電力方向相反，所以A點的場強方向向右；電場強度是反映電場性質(zhì)的物理量，與有無試探電荷無關(guān)，把這個試探電荷取走，A點的電場強度不變，大小仍為100N/C.導(dǎo)學(xué)探究(1)電荷A是如何對電荷B產(chǎn)生作用力的？電荷B是如何對電荷A產(chǎn)生作用力的？一、電場電場強度重點探究答案電荷A在周圍產(chǎn)生電場，該電場對電荷B有力的作用，電荷B在周圍產(chǎn)生電場，該電場對電荷A有力的作用.答案2F

nF

F與q成正比，即F與q的比值為定值(2)在空間中有一電場，把一帶電荷量為q的試探電荷放在電場中的A點，該電荷受到的靜電力為F.若把帶電荷量為2q的點電荷放在A點，則它受到的靜電力為多少？若把帶電荷量為nq的點電荷放在該點，它受到的靜電力為多少？電荷受到的靜電力F與電荷量q有何關(guān)系？(3)如圖1，若此電場為正點電荷Q的電場，在距Q的距離為r處放一試探電荷q，求q受到的靜電力F與q的比值；該比值與q有關(guān)嗎？圖11.電場強度的大小和方向都是由電場本身所決定的，與試探電荷無關(guān).2.電場強度是矢量，其方向與在該點的正電荷所受靜電力的方向相同，與在該點的負(fù)電荷所受靜電力的方向相反.3.公式E＝

可變形為F＝qE，正電荷所受靜電力方向與該點電場強度方向相同，負(fù)電荷所受靜電力方向與該點電場強度方向相反.知識深化例１

(2020·河北雞澤一中期末)關(guān)于電場強度，下列說法正確的是A.電場中某點的電場強度在數(shù)值上等于單位電荷在該點所受的靜電力B.電場強度的方向總是跟靜電力的方向一致C.在點電荷Q附近的任意一點，如果沒有把試探電荷q放進去，則這一點

的電場強度為零D.根據(jù)公式E＝

可知，電場強度的大小跟靜電力成正比，跟放入電場中

的電荷的電荷量成反比√解析根據(jù)電場強度的定義E＝

可知，電場強度在數(shù)值上等于單位電荷在該點所受的靜電力，故A正確；電場強度的方向總是跟正電荷所受的靜電力的方向相同，與負(fù)電荷所受的靜電力的方向相反，故B錯誤；電場中的場強取決于電場本身，與有無試探電荷無關(guān)，如果沒有把試探電荷q放進去，則這一點的電場強度不變，故C錯誤；場強大小取決于電場本身，與放入電場中的電荷的電荷量無關(guān)，故D錯誤.例2

如圖2所示，在一帶負(fù)電荷的導(dǎo)體A附近有一點B，如在B處放置一個q1＝－2.0×10－8C的電荷，測出其受到的靜電力F1大小為4.0×10－6N，方向如圖，則：(1)B處場強多大？方向如何？圖2答案200N/C方向與F1方向相反因為B處是負(fù)電荷，所以B處場強方向與F1方向相反.(2)如果換成一個q2＝＋4.0×10－7C的電荷放在B點，其受力多大？此時B處場強多大？答案8.0×10－5N

200N/C解析q2在B點所受靜電力大小F2＝q2EB＝4.0×10－7×200N＝8.0×10－5N，方向與場強方向相同，也就是與F1方向相反.此時B處場強大小仍為200N/C，方向與F1方向相反.(3)如果將B處電荷拿走，B處的場強是多大？答案200N/C解析某點場強大小與有無試探電荷無關(guān)，故將B處電荷拿走，B處場強大小仍為200N/C.二、點電荷的電場電場強度的疊加導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖3所示，在正點電荷Q的電場中，P點到Q的距離為r，則Q在P點的電場強度是多大？方向如何？圖3方向沿QP的連線由Q指向P.(2)如果再有一正點電荷Q′＝Q，放在如圖4所示的位置，P點的電場強度多大？答案如圖所示，P點的電場強度為Q、Q′單獨在P點產(chǎn)生的電場強度的矢量和，圖4知識深化2.電場強度是矢量，合成時遵循矢量運算法則(平行四邊形定則或三角形定則)；對于同一直線上電場強度的合成，可先規(guī)定正方向，進而把矢量運算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運算.例3

如圖5所示，真空中，帶電荷量分別為＋Q和－Q的點電荷A、B相距r，求：(1)兩點電荷連線的中點O的場強大小和方向.圖5解析如圖甲所示，A、B兩點電荷在O點產(chǎn)生的場強方向相同，均由A→B.A、B兩點電荷分別在O點的電場強度大小(2)在兩點電荷連線的中垂線上，距A、B兩點都為r的O′點的場強大小和方向.方向平行于AB向右.針對訓(xùn)練1

如圖6所示，在等邊三角形ABC的三個頂點上，固定三個正點電荷，電荷量的大小關(guān)系為q′＜q，則三角形ABC的幾何中心處電場強度的方向A.平行于AC邊B.平行于AB邊C.垂直于AB邊指向CD.垂直于AB邊指向AB√圖6又OA＝OB＝OC，方向垂直于AB邊指向C，選項C正確.導(dǎo)學(xué)探究(1)電荷周圍存在著電場，法拉第采用了什么簡潔方法來描述電場？三、電場線答案法拉第采用了畫電場線的方法描述電場.(2)在實驗室，可以用實驗?zāi)M電場線；頭發(fā)屑在蓖麻油中排列顯示了電場線的形狀，這能否說明電場線是實際存在的線？答案電場線實際不存在，但可以用實驗?zāi)M.1.電場線的特點(1)電場線總是從正電荷或無窮遠處出發(fā)，終止于無窮遠處或負(fù)電荷，因此，電場線有起始點和終止點，不是閉合曲線.(2)同一電場中的電場線永遠不會相交.因為電場中每一點的場強只有一個方向，如果電場線在電場中某點相交，則交點處相對兩條電場線就有兩個切線方向，該點處的場強就有兩個方向，這是不可能的.

(3)在同一電場里，電場線越密的地方，場強越大，電場線越稀疏的地方，場強越小.(4)電場線是為了形象描述電場而假想的曲線，實際不存在.知識深化2.點電荷的電場線正點電荷的電場線從正點電荷出發(fā)終止于無限遠處，負(fù)點電荷的電場線由無限遠處出發(fā)終止于負(fù)電荷，如圖7所示，其特點有：圖7(1)點電荷形成的電場中，不存在電場強度相同的點，離場源電荷越近，電場線越密集，電場強度越強.(2)若以點電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直.在此球面上電場強度大小處處相等，方向各不相同.3.勻強電場的電場線勻強電場的電場線是間隔相等的平行線，場中各點場強大小相等、方向相同.例4

如圖8所示是電場中某區(qū)域的電場線分布，a、b是電場中的兩點，則A.a點的電場強度較大B.同一點電荷放在a點受到的靜電力比放在b點時受到的靜電力小C.正電荷在a點由靜止釋放，它在靜電力作用下運動的軌跡與電場線一致D.電荷在a點受到靜電力方向必定與電場方向一致圖8√解析a點處的電場線比b點處的密，因此a點的電場強度比b點的大，同一點電荷在a點受到的靜電力也大，故A正確，B錯誤；正電荷在a點由靜止釋放時，靜電力方向始終沿電場方向，而速度方向則在不斷變化，因此其運動的軌跡不沿電場線，故C錯誤；若是負(fù)電荷，則在a點受靜電力方向和電場方向相反，因此在a點受到靜電力方向不一定和電場方向相同，故D錯誤.針對訓(xùn)練2

下列各電場中，A、B兩點電場強度相同的是√解析A圖中，A、B兩點電場強度大小相等，方向不同；B圖中，A、B兩點電場強度的方向相同，但大小不等；C圖中是勻強電場，則A、B兩點電場強度大小、方向相同；D圖中，A、B兩點電場強度大小、方向均不相同，故選C.1.(電場強度的概念)電場中有一點P，下列說法正確的是A.若放在P點的電荷的電荷量減半，則P點場強減半B.若P點沒有試探電荷，則P點的場強為零C.P點的場強越大，則同一電荷在P點所受的靜電力越大D.P點的場強方向為試探電荷在該點的受力方向1234隨堂演練√解析電場強度是由電場本身決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān)，選項A、B錯誤.電荷量一定時，由F＝Eq可知，P點場強越大，同一電荷在P點所受的靜電力越大，C正確.若試探電荷是正電荷，它在該點的受力方向就是P點的場強方向，若試探電荷是負(fù)電荷，它在該點的受力方向的反方向是P點場強的方向，D錯誤.12342.(點電荷的電場)下列關(guān)于點電荷的場強公式E＝k的幾種不同的理解，正確的是A.以點電荷Q為中心，r為半徑的球面上，各處的場強相同B.當(dāng)r→0時，E→∞；當(dāng)r→∞時，E→0C.在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，各點的場強方向一定是背向點電荷QD.在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，某點的場強大小與Q成正比，與r2成反比1234√解析以點電荷Q為中心，r為半徑的球面上，各處的場強大小相等、方向不同，場強是矢量，所以場強不同，故A錯誤.當(dāng)r→0時，點電荷的場強公式E＝k已經(jīng)不適用，當(dāng)r→∞時，E→0，故B錯誤.在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，各點的場強方向與點電荷Q的性質(zhì)有關(guān)，正點電荷產(chǎn)生的電場中，各點的場強方向是背向點電荷Q，負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場中，各點的場強方向是指向點電荷Q，故C錯誤.在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，場強為E＝k，某點的場強大小與Q成正比，與r2成反比，故D正確.12343.(電場線)一負(fù)電荷從電場中A點由靜止釋放，只受靜電力作用，沿電場線運動到B點，它運動的速度—時間圖像如圖9所示.則A、B兩點所在區(qū)域的電場線分布情況可能是1234√圖9解析由v－t圖像可知，負(fù)電荷做加速度增大的加速運動，負(fù)電荷受到的靜電力方向逆著電場線方向，且電場強度增大，電場線變密集，故C對.123412344.(電場強度的疊加)如圖10所示，以O(shè)為圓心的圓周上有六個等分點a、b、c、d、e、f.等量正、負(fù)點電荷分別放置在a、d兩處時，在圓心O處產(chǎn)生的電場強度大小為E.現(xiàn)改變a處點電荷的位置，關(guān)于O點的電場強度變化，下列敘述正確的是A.移至c處，O處的電場強度大小不變，方向沿OeB.移至b處，O處的電場強度大小減半，方向沿OdC.移至e處，O處的電場強度大小減半，方向沿OcD.移至f處，O處的電場強度大小不變，方向沿Oe√圖1012341234考點一電場、電場強度1.(多選)(2020·巴蜀中學(xué)期中)在電場中的某點A放一電荷量為＋q的試探電荷，它所受到的靜電力大小為F，方向水平向右，則A點的場強大小EA＝

，方向水平向右.下列說法正確的是A.在A點放置一個電荷量為－q的試探電荷，A點的場強方向變?yōu)樗较蜃驜.在A點放置一個電荷量為＋2q的試探電荷，則A點的場強變?yōu)镃.在A點放置一個電荷量為－q的試探電荷，它所受的靜電力方向水平向左D.在A點放置一個電荷量為＋2q的試探電荷，它所受的靜電力大小為2F√基礎(chǔ)對點練課時對點練12345678910111213√解析電場強度的方向與正試探電荷所受的靜電力方向相同，所以A點的電場強度方向水平向右.電場強度是反映電場本身的性質(zhì)，與試探電荷的正負(fù)和帶電荷量大小無關(guān)，故A、B錯誤；在A點，正電荷的受力方向和負(fù)電荷的受力方向相反，故負(fù)電荷所受的靜電力方向為水平向左，故C正確；A點的場強一定，則由F＝qE知在A點放置一個電荷量為＋2q的試探電荷，則它所受的靜電力大小變?yōu)?F，故D正確.123456789101112132.一個帶電荷量為q的試探電荷在電場中某點受到的靜電力為F，這一點的電場強度為E，在下圖中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是12345678910111213解析電場中某點的電場強度由電場本身的性質(zhì)決定，與放入該點的試探電荷及其所受靜電力無關(guān)，A、B錯誤；試探電荷在該點受到的靜電力F＝Eq，F(xiàn)正比于q，C錯誤，D正確.√3.如圖1所示是在一個電場中A、B、C、D四點分別引入試探電荷時，測得的試探電荷的電荷量跟它所受靜電力的函數(shù)關(guān)系圖像，那么下列敘述正確的是12345678910111213圖1A.A、B、C、D四點的電場強度大小相等B.A、B、C、D四點的電場強度大小關(guān)系是ED＞EA＞EB＞ECC.A、B、C、D四點的電場強度大小關(guān)系是EA＞EB＞ED＞ECD.無法確定這四個點的電場強度大小關(guān)系√解析題圖中給出了A、B、C、D四個位置上試探電荷所受靜電力大小與其電荷量的變化關(guān)系，F(xiàn)－q圖像的斜率的絕對值表示電場強度大小，斜率絕對值大的電場強度大，斜率絕對值小的電場強度小，故B正確，A、C、D錯誤.12345678910111213考點二電場線4.某電場的電場線分布如圖2所示，下列說法正確的是12345678910111213A.c點的電場強度大于b點的電場強度B.若將一試探電荷＋q由a點靜止釋放，它將沿電場線運動到b點C.b點的電場強度大于d點的電場強度D.a點和b點的電場強度的方向相同圖2√解析電場線的疏密表示電場強度的大小，由題圖可知Ed＞Ec，Eb＞Ed，故選項C正確，A錯誤；由于電場線是曲線，由a點靜止釋放的正電荷不可能沿電場線運動，故選項B錯誤；電場線的切線方向為該點電場強度的方向，a點和b點的切線不在同一條直線上，即a點和b點的電場強度的方向不同，故選項D錯誤.123456789101112135.(多選)如圖3所示，帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線，在這條線上有A、B兩點，用EA、EB表示A、B兩處的電場強度，則A.A、B兩處的電場強度方向相同B.因為A、B在一條電場線上，且

電場線是直線，所以EA＝EBC.電場線從A指向B，所以EA＞EBD.不知A、B附近電場線的分布情況，EA、EB的大小不能確定√12345678910111213圖3√解析電場線的切線方向即電場強度方向，所以A正確；電場線的疏密程度表示電場強度大小，只有一條電場線的情況下不能判斷電場強度大小，所以B、C錯誤，D正確.12345678910111213考點三點電荷的電場電場強度的疊加6.在真空中有一點電荷形成的電場，離該點電荷距離為r0的一點，引入一電荷量為q的試探電荷，所受靜電力為F，則離該點電荷為r處的電場強度大小為12345678910111213√解析根據(jù)點電荷電場強度公式E＝

可得：真空中同一點電荷產(chǎn)生的電場強度大小與距離r的平方成反比，123456789101112137.(2019·山西大學(xué)附屬中學(xué)高二上月考)如圖4所示，圖甲中A、B是一條電場線，圖乙是放在電場線上a、b處的試探電荷的電荷量與所受的靜電力大小的關(guān)系圖像，由此可判斷A.電場方向一定由A指向BB.若場源電荷為正電荷，位置在A側(cè)C.若場源電荷為負(fù)電荷，位置在B側(cè)D.若場源電荷為正電荷，位置在B側(cè)√12345678910111213圖4解析由電場強度的定義式E＝

得知，F(xiàn)－q圖像的斜率表示電場強度，12345678910111213圖線a的斜率大于b的斜率，說明a處場強大于b處的場強，若該電場是由點電荷產(chǎn)生的，說明a距離場源電荷較近，即場源電荷位置在A側(cè)，由于試探電荷的電性未知，電場線的方向不能確定，故場源電荷可能是正電荷，也可能是負(fù)電荷，故A、C、D錯誤，B正確.8.如圖5所示，真空中O點有一點電荷，在它產(chǎn)生的電場中有A、B兩點，A點的電場強度大小為EA，方向與AB連線成60°角，B點的電場強度大小為EB，方向與AB連線成30°角.關(guān)于A、B兩點電場強度大小EA、EB的關(guān)系，以下結(jié)論正確的是12345678910111213圖5√即EA＝3EB，故D正確.123456789101112139.(2019·安順市高二上月考)如圖6，真空中a、b、c、d四點共線且等距.先在a點固定一點電荷＋Q，測得b點場強大小為E，若再將另一等量異種點電荷－Q放在d點，則A.b點的場強比c點的大 B.c點的場強大小為

EC.b點的場強方向向左 D.c點的場強方向向左√12345678910111213圖6解析設(shè)ab＝bc＝cd＝L，點電荷＋Q在b點產(chǎn)生的場強大小為E，12345678910111213方向水平向右，故B正確.10.如圖7所示，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q(q＞0)的固定點電荷.已知b點處的場強為零，則d點處場強的大小為(k為靜電力常量)能力綜合練12345678910111213圖7√解析已知a處點電荷q和帶電圓盤均在b處產(chǎn)生電場，12345678910111213方向與E2相同，11.如圖8所示，等邊三角形ABC的三個頂點分別固定三個點電荷＋q、－q、－q，已知三角形邊長為

L，靜電力常量為k，則該三角形中心O點處的場強大小、方向如何？12345