9.3电场 电场强度-2022-2023学年高二物理同步课件精选（人教版2019必修第三册）(共30张PPT)

(共30张PPT)
第3节 电场 电场强度
第九章
静电场及其应用
课标定位
1、知道电荷相互作用是通过电场发生的
2、理解电场强度的概念和定义
3、能推导点电荷场强的计算公式
4、知道电场叠加求合场强时用平行四边形定则
素养阐释
1、物理观念：电荷、电荷守恒定律
2、科学思维：尽量启用学生的知识储备中已知的相类似知识，通过类比、分析，使得抽象概念能够较顺利地建立。
引入
人体带电后，人的头发会竖起散开。
为什么会出现这样的现象？
头发因为带上同种电荷相互排斥而竖立起来。
思考：弹力、摩擦力都是因为物体相互接触而产生的，那么电荷间没有接触，它们的相互作用力是因为什么而产生的？
一、电场
19 世纪 30 年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷周围存在着由它产生的电场。电场是看不见、摸不着，但人们可以根据它所表现出来的性质来认识它，研究它。
英国物理学家 法拉第
初中时学过磁体间的相互作用是因为磁体周围有磁场的存在，那么类比磁场的概念，电荷的周围是否存在一个电场呢？
Ａ
+
+
研究对象 力的性质 能的性质 物质or假想
风 有 有 真实存在、物质
磁场 有 有 真实存在、物质
电场
有
有
真实存在、物质
风的有无，可以用小旗子来反映。
磁场的有无，可以用小磁针来反映。
电场的有无，可以用电荷来反映。
1．电场：电荷周围客观存在的一种特殊物质
2．基本特性：对放入其中的电荷有力的作用
电场
电荷
A
电荷
B
物理学的理论和实验证实了电场和磁场是一种客观的存在。
场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式。
本章只考虑静止电荷产生的电场，叫作静电场。
怎么才能感知到电场的存在呢？如何才能去研究电场呢？
电场对放入其中的电荷有力的作用，因此要研究电场，应该将电荷放入电场中，从电荷所受的力入手。
试探电荷：感知电场是否存在以及强弱的电荷
1．电荷量小，放入电场后不影响原本要研究的电场
2．体积很小，能看做点电荷，便于研究电场各点的性质
场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷，又叫作源电荷
二、电场强度
思考：能否用电场力的大小表示电场的强弱？
结论1：静电力大的位置电场强，似乎可用静电力大小描述电场强弱。
相同试探电荷q放在不同位置
验证：同一个位置q1：q2：q3=3：2：1
结论2：同一个位置电场应该相同，但静电力大小不一样
用静电力描述该处电场强度出现了局限性。
要选择相同电荷量的试探电荷作为统一标准.
比较“单位试探电荷的受力”，即比较F/q
验证：同一位置，若q1:q2:q3=3:2:1
根据库仑定律可得F1:F2:F3=3:2:1
同一位置，单位试探电荷的受力：
1.电场强度：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。（电场强度是矢量）
2.定义式：
3.单位：牛/ 库；即 N/C
4.方向：规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。（与负电荷的受力方向相反）
5.物理意义：描述电场力的性质的物理量
（适用于任何电场）
总结
【课堂反馈1】电场中有一点P，下列说法中正确的有（ ）
A.若放在P点的电荷的电量减半，则P点的场强减半
B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零
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点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向
C
场强由电场本身决定，与检验电荷大小、正负、有无都无关系，场强的方向与正的检验电荷的受力方向一致。
三、点电荷的电场
＋
－
2.场强方向：以点电荷Q为球心作个球面，则球面各点的电场强度方向::
Q—真空中点电荷的电量
r—某点到点电荷的距离
1.公式：
正电荷电场方向沿半径向外；
负电荷电场方向沿半径向内
适用范围 公式中电荷的意义
定义式，适用一切电场。
仅对点电荷的电场适用
是试探电荷，与无关
是场源电荷，与成正比
电场强度公式对比
四、电场强度的叠加
电场强度的叠加：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。
P点的电场强度，等于+Q1在该点产生的电场强度E1与-Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。
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？
一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度：
r>R，Q是整个球体所带的电荷量
【课堂检测2】如图所示，在真空中有两个点电荷Q1＝3.0×10－8C和Q2＝－3.0×10－8C，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点的场强大小？
解：E＝E1cos 600＋E2cos 600
＝2 E1cos 600
＝2kQ1cos 600／r2
＝2.7×104 N／C
Q1
Q2
A
E1
E2
E
五、电场线
电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外，形象地描述电场中各点电场强度的大小和方向也很重要。法拉第在电场中画了一系列带箭头的曲线，这些曲线就叫做电场线。
法拉第
为了形象描述电场引入假想曲线——电场线
1、定义：电场线是用来形象地描述电场强弱与电场强度方向特性的一簇曲线。
（1）电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致
（2）在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场强线较疏，因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小。
EA>EB
A
B
2、几种典型的电场线
+
正点电荷形成的电场线
负点电荷形成的电场线
等量异种电荷形成的电场线
等量同种电荷形成的电场线
电场线模拟实验
3、电场线的特点
1.同一幅图中可以用电场线的疏密表示电场强度的大小。
2.在静电场中，电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远，是不闭合的曲线。
3.同一电场的电场线在电场中不相交。
4.电场线不是实际存在的线，是为了形象地描述电场而假想的线。
【课堂反馈3】一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的(　　)
C
六、匀强电场
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。
【课堂反馈4】图为某电场的电场线，关于A、B两点的电场强度，下列判断正确的是(　　)
A．大小不等，方向相同
B．大小不等，方向不同
C．大小相等，方向相同
D．大小相等，方向不同
C
课堂小结
电场
客观存在、特殊物质
电场强度
特例
电场的叠加
矢量运算
电场线
不是实际存在的线，只是用来形象地描述电场
匀强电场
电场强度的大小相等，方向相同
【课堂检测1】电场强度的定义式为E=F/q，则（ ）
A.它只适用于点电荷产生的电场
B.无论检验电荷的q值如何变化，F与q的比值对电场中同一点来讲是不变的
C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比
D.场强方向与检验电荷的极性有关
B
【课堂检测2】某电场的电场线如图所示，a、b是电场中的两点，下列说法正确的是( )
A．无电场线的地方电场强度为零
B．a、b两处的电场方向相同
C．a处的电场强度大于b处的电场强度
D．该电场线是匀强电场的电场线
C
【课堂检测3】竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场．其电场强度为E，在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，小球与负极板距离为b,如图所示，请问：(1)小球带电荷量是多少？
mg
qE
T
(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？