9.3 电场 电场强度(第1课时）
本节从电荷在电场中受力入手，引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强度的叠加”“电场线”“匀强电场”几部分内容组成。这些东西都是抽象化的教学中可以做定性的描述，但不必过分强调，原因是学生对电场的存在还缺乏感性认识，他们必须通过一段时间的学习后，才能逐步认识。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：建立电场空间观念，知道电场是客观存在的物质，理解点电荷的电场是以一个球面模型展开的。
科学思维：在探究电场强度的学习中，运用物质决定思维的唯物主义观，知道电场强度和电场的存在是客观的，试探电荷的存在与否不影响。
科学探究：通过试探电荷感知电场的存在，描绘电场的方向，增强学生建立物理模型的能力。
科学态度与责任：通过对电场的学习，明确了物质存在的另一种方式，增强唯物主义思想。
重点：电场强度的概念及其含义。
难点：对电场概念的理解、应用电场的公式进行简单的判断。
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通过起电机使人体带电，人的头发会竖起散开。为什么会出现这样的现象 你会解释产生这一现象的原因吗
（播放动图）观察头发会分散开来，猜测跟同种电荷相互排斥有关。
（一）电场
问题1：同种电荷相互排斥，那么你有没有想过一个问题，两个电荷之间并没有相互接触，为什么会有力的作用的呢？
Q1周围存在由他产生的电场，所以处在电场中的Q2会受到电场给与的一个作用力，这种力被称为电场力。类似的Q2也会产生一个电场，这个电场也对Q1产生电场力，也就是说电荷之间的相互作用是通过电场来实现的。即
电场：电荷周围客观存在一种特殊物质。
虽然它看不见摸不着，感觉不到，但是场就像wifai一样客观存在。电荷AB之间并不是直接作用的，而是通过这个看不见的电场来给对方作用力。所以电场具有这样的性质：
对放入其中的电荷有力的作用。
问题2：但是电场是看不见、摸不着的，它真的存在吗？
实验证实电场和分子、原子组成的实物一样也具有能量、动量。因此它是客观存在的。在本章中，只讨论静止电荷产生的电场，叫静电场。
问题3：那么怎么才能感知到电场的存在呢？
想一想wifai也看不见摸不着，但是wifai可以上网，所以从网速的快慢，就可以知道wifai的存在以及强弱。类似的电场对放入其中的电荷，有力的作用，我们可以通过这个力来感知电场的存在。
电场强度
场源电荷：产生电场的电荷。
试探电荷：感知电场的电荷。
它必须满足电量小体积小这两个特点。电量少是为了避免试探电荷的电场，对所要研究的电场产生影响，而体积小是为了保证它能够被看做点电荷。
思考讨论
我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱，因为对于电荷量不同的试探电荷，即使在电场的同一点，所受的静电力也不相同。那么，用什么物理量能够描述电场的强弱呢
分别把试探电荷放在电场中的AB两点，根据库伦定律这两个位置受到的电场力大小方向都不相同。说明这两个位置的电场的强弱与方向是不同的，电场力的大小与试探电荷的电量q有关，而电场的强弱应该仅由场源电荷决定。
问题1：那该如何表征电场的强弱呢？
在A点分别把q、2q、3q的电荷放入。列表。
试探电荷的电荷量q 电场力F F/q
+q
+2q
+3q
计算发现不变，并且在不同位置测量这个比值，结果也不相同，这个结果跟该点试探电荷的电荷量无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q及P的与场源电荷之间的距离r有关。也就是说电场力与电荷的比值就可以表征电场的强弱。它反映电场各点本身的性质。
这个物理量被命名为电场强度，简称场强用符号E来表示，电强度的公式就是
F：试探电荷所受的库仑力，一般通过库伦定律计算。
q：试探电荷的电量，应用前面库伦接触后中和再均分的方法计算电量。
①单位：N/C。
如果1C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1N，那么该点的电场强度就是1N/C，即。
②矢量，它的方向为正试探电荷在该点受到的电场力的方向。
它的方向跟电场力的方向有关。试探电荷的电量q要是换成负的，力的方向也会改变，为此我们规定电场强度的方向，为正试探电荷在该点受到的电场力的方向。它与负试探电荷受力方向相反。这样一来电场中场强的方向，就与试探电荷的正负无关了。
注意：是电场强度的定义式，适用于所有电场。
举个极端的例子，如果试探电荷的电量q减少到0，那它的受力显然也变成零。但场强并不会因此而改变，场强E反应的是电场的基本性质。
例1：电场中有一点P，下列说法正确的（ ）
A.若P点没有试探电荷，则P点场强为零
B.若放在P点的电荷的电荷量减半，则P点的场强减半
C.P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大
D.P点的场强方向就是放在该点的电荷受电场力的方向
解题提示：场强：它是客观存在的，与试探电荷的电荷量q无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q及P的与场源电荷之间的距离r有关。是定义式，不成比例关系。E的方向沿正电荷的F方向。选C。
EMBED Equation.KSEE3 变形可以得到电场力F=qE
，
我们就有了电场力的两种求法。
例2：电场中某点的电场强度为4×104 N/C，电荷量为5×10-8C的点电荷在该点受到的电场力是多大？
解：F=qE=5×10-8×4×104N== 2×10-3N
（三）点电荷的电场
设一个点电荷的电荷量为Q，求与之相距r处的电场强度？
为了求场强我们在相距r处，释放一个试探电荷q。
解：
联立两个式子得，这就是真空中点电荷周围任意一点电场强度公式。
①式中Q ：场源电荷的电荷量。r ：电场中点到Q的距离。
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。
注意：它是决定式，只适用于点电荷。
例如：点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离r的二次方成反比，在r减半的位置上电场强度变为原来的4倍。
与的区别
适用范围
定义式，适用于一切电场 q是试探电荷，E与q的大小、有无无关（不成比例关系）
决定式，仅对点电荷的电场适用 由场源电荷Q及该点到Q的距离r决定（比例关系）
例3：关于电场强度，下列说法正确的是（ ）
A、E=F/q，若q减半，则该处的场强变为原来的2倍
B、E=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r平方成反比
C、在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强均相同
D、电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向
解题提示：运用两个电场强度式子的区别求解。另外球面上各点的场强大小相等，方向不同，选B。
例4：真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为4×10-9C的试探电荷，它受到的电场力2×10-5N，则P点的场强度 N/C；把试探电荷的电量减少为2 ×10-9C，则检验电荷所受的电场力为 N。 如果把这个试探电荷取走，则P点的电场强度为 N/C.
解题提示：运用电场强度是客观存在的，不会因为试探电量的变化而变化。
例5：在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小 ，方向为 ；若将A处放点电荷为－2q，则该处电场强度大小为 ，方向为 。
解题提示：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。
9.3电场 电场强度
电场
①电场：电荷周围客观存在一种特殊物质
②基本特性：对放入其中的电荷有力的作用
电场强度
场源电荷：激发电场的电荷
试探电荷：感知电场的电荷，电量少，体积小。
（定义式，不成比例关系）
①E由电场本身的性质决定
②单位：N/C，。
③矢量，它的方向为正试探电荷在该点受到的电场力的方向。
F=qE
④电场力的两种求法
三、点电荷的电场
①式中Q ：场源电荷的电荷量。r ：电场中点到Q的距离。
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。
注意：它是决定式，只适用于点电荷。
1.对于电场是一个客观存在的物质，表示非常的不理解，需要加强形象的教育教学，还有对于两个电场强度的公式的理解以及电场强度的定义还存在问题，要通过题目去强化。
2.对于电场强度的两个公式的区别，一个是定义式，一个决定式，不知道如何使用，无法融汇变通。9.3 电场 电场强度(第2课时）
本节从电荷在电场中受力入手，引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强度的叠加”“电场线”“匀强电场”几部分内容组成。这些东西都是抽象化的教学中可以做定性的描述，但不必过分强调，原因是学生对电场的存在还缺乏感性认识，他们必须通过一段时间的学习后，才能逐步认识。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：建立电场空间观念，知道电场线是假象的，理解点电荷的电场线是以一个球面模型展开的。
科学思维：在探究点电荷的电场强度的叠加中，知道电场强度的叠加也可以使用平行四边形来合成。
科学探究：通过演示模拟电场线的实验，描绘电场线的来源，增强学生建立物理模型的能力。
科学态度与责任：通过对电场的学习，明确了物质存在的另一种方式，增强唯物主义思想。
重点：电场强度的概念及其含义。
难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算。
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复习电场是电荷周围客观存在一种特殊物质，基本特性是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度。
明白的场强的定义。我们来推导一下点电荷Q产生场强的公式。
（三）电场强度的叠加
问题1：那么如果真空中不止一个点电荷，电场强度会变成怎样呢？
如果场源是多个点电荷，事实表明，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。
例如：在真空中带电荷量分别为+Q的两个点电荷AB，相距r的距离。那么在中点O处的场强是多大呢？
A对o的场强就是，方向是向右。
B对o的场强是，方向向左。
它们大小相等方向相反，所以合场强就是它们的矢量和，也就是0。
问题2：如果场源电荷的体积不可忽略，那电场强度又该如何计算呢？
可以使用微元分割法。把它看成由许多点电荷组合而成的，把每个点电荷产生的场强矢量叠加就可以了。
计算表明均匀的带电球体周围的电场强度，通过数学计算表明与位于球心的相同电量的点电荷产生的场强是等效的。
电场叠加原理可以用来计算带电体的场强，但是这种方法计算繁琐，结果也不直观。
问题3：那该如何形象直观的表示场强呢？
（四）电场线
法拉第想到一个非常简洁的方法，就像我们用光线来表示光一样，它在电场中引入电场线，用来表现场强的大小和方向。
电场线：场强的大小、方向。
电场线是一种假想的曲线，它是有方向的，曲线上每一点的切线方向就表示该点的电场强度的方向。
因此只要测量各点的电场强度方向就能画出电场线。
例如我们已经知道正点电荷Q周围某点的电场强度方向是沿Q与该点的连线，从Q向外，所以正点电荷周围的电场线，就是从正点电荷出发延伸到无穷远的一条条直线。类似的负点电荷周围的电场线就是从无限远出发延伸到负点电荷的一条条直线。
正点电荷的电场线分布：万丈光芒。
负点电荷的电场线分布：万箭穿心。
等量异种点电荷的电场线分布：心连心手牵手。
等量同种点电荷的电场线分布：势不两立。
此外我们还知道点电荷周围的场强的公式，因此我们可以探究点电荷周围电场的特点。
以点电荷为起点做一条射线，这条射线的各点在同一条电场线上，场强方向相同，但由于它们到点电荷的距离不相等，所以场强的大小也不相等。离点电荷越远场强越小，而从图上可以看出近处的电场线比较密集，远处的电场线比较稀疏。即
①疏密与E的大小有关
除了这点之外，电场线还有两条很重要的性质。
②电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。因此电场线有起始点和终止点，并不是闭合曲线。
③电场线在电场中不相交。
这是由于如果电场线出现了相交，那么交点处就会有两个切线方向，也就是同一点的电场强度有两个方向，这是不可能的。
例3：某一区域的电场线分布如图所示。 A、B、C是电场中的三个点。
（1）哪一点的电场强度最强 哪一点的电场强度最弱
（2）画出各点电场强度的方向。
（3）把负的点电荷分别放在这三个点，画出它所受静电力的方向。
解题提示：电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小。电场线上每一点的切线方向表示该点的电场强度的方向。负电荷受力方向与E的方向相反。注意：电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系。
演示：模拟电场线
电场线的形状可以用实验来模拟。把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，碎屑就按电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况。图是模拟正电荷电场线的照片。
电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线。这个实验只是用来模拟电场线的分布。
（播放动图）同种点电荷的模拟电场线。
除了点电荷，两块平行的金属板间也会形成电场（播放动图）。在中间的这个区域是间隔相等的平行线，也就说电场中场强大小处处相等，方向处处相同。这是典型的匀强电场。
（五）匀强电场
各点场强大小和方向都相同的电场叫匀强电场。
由于电场强度大小相等，电场线的疏密程度应该是相同的。所以匀强电场的电场线可以用间隔相等的平行线来表示。即
电场线的特点：间隔相等的平行线。
科学方法：用物理量之比定义新物理量（阅读）
例4：用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球，小球质量为1.0×10 kg，所带电荷量为 2.0×10-8C。现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角为30 .求匀强电场的电场强度。
解题提示：电场力并没有特殊之处，牛顿力学共点力平衡依然适用，只不过多了个电场力。
小球受到重力mg、静电力F，轻绳拉力FT的作用处于平衡状态。容易看出重力与电场力和绳子的拉力的合力等大反向。所以有
F=mgtan30
F=qE
联立得。
9.3电场 电场强度
三、电场强度的叠加
①电场强度的叠加→平行四边形
②带电体不能看成点电荷的情况
四、电场线
电场线是假想的，实际电场中并不存在。
①疏密与E的大小有关。
②不是闭合曲线。
③永不相交。
五、匀强电场
各点场强大小和方向都相同的电场叫匀强电场。
电场线的特点：间隔相等的平行线
1.对于电场线的理解存在一个误区就是，它与物体的运动轨迹的问题，以后要加强这方面的讲解。
2.共点力的平衡，在电学的应用，也许会比较陌生，但是电场力没有什么特殊的地方，只是受力分析多了个力而已。
