物理人教版（2019）必修第三册9.3.1电场强度（共32张ppt）

(共32张PPT)
高中物理 新教材人教版
必修第三册
高二 上
第九章 静电场及其应用
第3节第1课时 电场强度
课堂引入
【学习目标】
1．知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质(重点★★)
2．理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性(重点★★)
3．会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算(重点★★)
4．知道电场强度的叠加原理，能应用该原理进行简单计算(重难点★★★)
导入
通过起电机使人体带电，人的头发会竖起并散开。
为什么会出现这种现象？
你会解释一下这个现象吗？
如课本第11图所示：
课堂任务
法拉第的观点： 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作用力就是这个电场给予的。
电荷
课堂任务一、电场
(1)场是物质存在的一种形式，具有 和 的属性.
(2)电场并非由分子、原子构成，是一种特殊 。虽然看不见摸不着，但是客观存在。两个实物不能占据同一个空间，但几个电场可以在同一个空间共存.
(3)电荷间的相互作用是通过 发生的.
对电场的认识：
课堂任务
力
能
物质
电场
3、电场的性质：电场对放入其中的电荷(不管是静止还是运动)都有 的作用，这种力叫做 。
4、静电场： 电荷产生的电场。
对电场的认识：
课堂任务
力
电场力
静止
不能，因为同种电荷相互排斥，导致电荷的分布并不是均匀的，而是集中在两侧，所以不能看成是集中在球心位置的点电荷，同理异种电荷也是。
思：
如右图所示，两个靠近的带电球体，是否可以看做是集中在球心位置的点电荷？
课堂任务
例题精练
【例题1】(多选)关于电场，下列说法正确的是( )
A.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B.电场不是客观存在的，是人们虚构的
C.电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用
D.电场只能存在于真空中和空气中，不可能存在于物体中
AC
课堂任务
试探电荷与场源电荷：
(1)场源电荷： 的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。
(2) 试探电荷：放入电场中探测电场性质的电荷。也叫做检验电荷。
条件：①要能看成 ；② 都很小，它的引入不改变源电荷的电场
激发电场
课堂任务二、电场强度
点电荷
电荷量和体积
课堂任务
不对，同时满足“体积小”、“带电量小”、“对源电荷的电场不产生影响的点电荷”才可以作为试探电荷，如果点电荷的电荷量过多，会对源电荷的电场产生影响时，就不能作为试探电荷。
思考：点电荷都可以看作试探电荷，这种说法对吗？为什么？
课堂任务
2、电场强度
(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的 跟它的
的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用 表示。
(2)定义式： q： 的电荷量
注意：①公式E＝F/q是电场强度的定义式，适用于一切电场，因为E与F、q无关，所以不能认为E∝F，E∝1/q
②电场中某一点的电场强度是唯一的，与试探电荷无关，它取决于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置.
③E＝F/q变形可得F=qE，该式表明，如果已知电场中某点的电场强度E，便可计算在电场中该点放任意电荷量的带电体所受的静电力大小，即电场强度E是反映电场的力的性质的物理量.
电场力F
电荷量q
E
E=F/q
试探电荷
课堂任务
(3)电场强度的单位： ，符号： 。
(4)物理意义：反映电场 的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。
(5)电场强度的方向：电场中某点的电场强度的方向
与 相同，
跟 相反。
牛每库
正电荷在该点所受的电场力的方向
N/C
强弱
负电荷在该点所受的电场力的方向
【例题2】关于电场强度，下列说法正确的是( )
A.由E＝可知，电场中某一点的电场强度E与q成反比，与F成正比
B.电场中某一点的电场强度与放入该点的试探电荷无关
C. E＝是电场强度的定义式，对所有电场都适用，F是试探电荷所受的力，q是产生电场的电荷所带的电荷量
D.正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以电场中某一点电场强度的方向与放入该点的试探电荷的正负有关
例题精练
B
课堂任务
（1）点电荷的电场：
公式推导：
由此可知：如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度 。
课堂任务三、点电荷的电场 电场强度的叠加
大小相等
课堂任务
(2)点电荷的电场方向
当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿 ;
当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿 。
半径向外
半径向内
【例题3】对于由点电荷Q产生的电场，下列说法正确的是( )
A.电场强度的定义式仍成立，即E＝，式中的Q是产生电场的点电荷Q的电荷量
B.在真空中，电场强度的表达式为，式中Q是产生电场的点电荷的电荷量
C.在真空中，电场强度的表达式为，当r →0时E→∞，当r→∞时E→0
D.在Q产生的电场中的某点，分别放置电荷量不同的正、负试探电荷，电场力大小、方向均不同，则电场强度也不同
例题精练
B
2、电场强度的叠加
如右图：有多个场源电荷时，各场源点电荷在某处产生的电场强度均可用 来求得，故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 。
课堂任务
矢量和
独立性：
同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。
3、均匀带电球体(或球壳)外某点电场强度的计算
如右图：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 ，式中的r是 到该点的距离(r>R)，Q为整个球体所带的电荷量。
课堂任务
球心
【例题4】如图所示，a、b、c、d四个点在一条直线上，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处固定有一电荷量为Q的正点电荷，在d点处固定有另一个电荷量未知的点电荷，除此之外无其他电荷，已知b点处的场强为零，则c点处场强的大小为(k为静电力常量)(　　)
A．0 B．kC．k D．k
B
例题精练
1、下列说法正确的是（　　）
A．电场是人为设想出来的，其实并不存在
B．根据，当两点电荷间的距离趋近于零时，电场力将趋向无穷大
C．从公式来看，场强大小E与F成正比，与q成反比
D．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体才可以看成点电荷
随堂练习
D
2、（多选）如图，金属板带电量为＋Q，质量为m的金属小球带电量为＋q，当小球静止后，悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α，小球与金属板中心O恰好在同一条水平线上，且距离为L。说法正确的是（　　）
例题精练
BC
例题精练
3.电场强度E的定义式，根据此式，说法中正确的是（　　）
A．该式说明电场中某点的场强E与F成正比，与q成反比
B．公式只适用于点电荷产生的电场
C．公式只适用于匀强电场
D．公式适用于任意电场
例题精练
D
4．以下物理量不是矢量的有（　　）
A．位移 B．加速度 C．电场强度 D．电荷量
D
例题精练
5．如图，在xOy平面内固定一静止的正点电荷，O点的电场强度方向与x轴负方向的夹角为37°，P点为y轴上的一点，坐标为，电场强度的大小为E，P点为y轴上所有点中电场强度最大的点，已知，，静电力常量为k。则点电荷带的电荷量为（　　）
A． B．
C． D．
D
例题精练
【详解】
如图所示
O点的电场强度方向与x轴负方向的夹角为37°，根据正电荷电场的分布特点可知点电荷在OA线上，OA与x轴正方向的夹角为37°，P点为y轴上所有点中电场强度最大的点，则正点电荷与P点的连线与y轴垂直，根据几何关系可得正点电荷距y轴的距离为
根据点电荷的场强公式可得
解得
选项D正确，ABC错误。
故选D。
例题精练
6．在水平面上固定了三个点电荷，分别放在等腰梯形的三个顶点上，，电量关系及电性如图所示，静电力常数为k。点的场强大小为（　　）
A．0
B．
C．
D．
例题精练
【详解】
连接AE，如下图所示。根据几何知识可知：
则A点的点电荷在E点产生的场强大小为：
则B点的点电荷在E点产生的场强为：，方向水平向左
则C点的点电荷在E点产生的场强为：，方向水平向右
故B、C两处点电荷的电场强度之和为：，方向水平向右
根据平行四边形定则，则有E点的场强大小为：
故选C。
例题精练
7．如图所示，带电荷量为的点电荷与均匀带电薄板相距，点电荷到带电薄板的垂线通过薄板的几何中心，若图中点处的电场强度为零，则图中点处电场强度大小和方向叙述正确的是（　　）（静电力常量为）
A． 水平向左
B． 水平向右
C． 水平向左
D． 水平向右
例题精练
【详解】
因a点场强为零，则带电薄板在a点产生的场强与+q在a点的场强等大反向，则带电薄板在a点的场强为
方向向右；由对称性可知，带电薄板在b点的场强也为
方向向左，则b点的合场强为
方向向左。故选A。
例题精练
7．将电荷量为的点电荷放在电场中的A点，点电荷在A点受到的电场力大小为N．试求：
（1）A点电场强度E的大小；
（2）若移走，将另一个电荷量为C的点电荷放在A点，求点电荷在A点受到的电场力的大小。
例题精练
【详解】
（1）根据电场强度的定义式
（2）根据
可知
例题精练