人教版高中必修三 9.3 电场 电场强度 课件(共41张PPT)

(共41张PPT)
第九章 静电场及其应用　
第3节 电场 电场强度
人教版 高中物理必修三
1 旧知回顾
2 素养目标
3 新课导入
4 新课教学
5 课堂小结
目录
CONTENTS
6 当堂小练
旧知回顾
1．实验现象
(1)小球带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越______．
(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越______．
2．实验结论
电荷之间的作用力随着电荷量的增大而________，随着距离的增大而________．
小　
探究影响电荷间相互作用力的因素
大　
增大　
减小　
旧知回顾
1．库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成________，与它们的________的二次方成________，作用力的方向在它们的连线上．这种电荷之间的相互作用叫作________或库仑力．
2．点电荷：带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可以看作__________．
正比　
库仑定律
距离　
反比　
静电力　
带电的点　
旧知回顾
3．点电荷的特点
(1)带电体间的距离比它们自身的大小________．
(2)带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷之间的________的影响可以忽略．
(3)点电荷是一种理想化的模型．
大很多　
作用力　
适用条件 真空中两个静止的________
库仑力大小 与它们的电荷量的________成正比，与它们的距离的________成反比
库仑力方向 在它们的________上，相互吸引或排斥
点电荷　
乘积　
二次方　
连线　
4.理解
旧知回顾
6．静电力的叠加原则
(1)两个点电荷间的作用力________因第三个点电荷的存在而有所改变．
(2)两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的____________．
不会　
矢量和　
5．表达式：F＝______________，式中k叫作静电力常量，k＝_________________．
9.0×109 N·m2/C2　
素养目标
物理观念
电场强度、点电荷、电场线、匀强电场．
科学思维
(1)应用电场强度叠加原理求合场强．
(2)典型电场的电场线分布特点．
科学探究
(1)经历科学探究电场强度概念的建立过程，体会比值定义法．
(2)推导点电荷的电场强度表达式．
科学态度与责任
(1)电场线引入的意义及作用．
(2)场强的叠加原理——平行四边形法则的应用.
新课导入
相隔一定距离的电荷间可以发生力的作用。电荷间的相互作用是通过什么发生的？
通过起电机使人体带电，蛋挞壳为什么飞？人的头发会竖起并散开。为什么会出现这种现象？
新课讲解
电场
19世纪30年代，英国科学家法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的电场（electric field)。
法拉第
B
A
F
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。
新课讲解
电场
B
A
F
F
产生
施力于
电场B
施力于
产生
电场A
电荷A
电荷B
电场对场中的其它电荷产生力的作用
新课讲解
电场
（1）定义:电场存在于电荷周围,是能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质。
（2）电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用，即电场力（静电力）。
B电荷
A电荷
电场
（3）静电场:静止电荷产生的电场。
1.电场
新课讲解
电场
②电场以及磁场已被证明是一种客观存在。场具有能量，也是物质存在的一种形式。
（4）说明：
①只要是带电体，周围都能产生电场。电场对于电荷的作用实际是电场与电场的相互作用。
电场对电荷有力的作用，怎样描述这种作用呢？
新课讲解
电场
+
Q
场源电荷
(源电荷)
试探电荷(检验电荷)
q
1.试探电荷
(1)定义:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，叫试探电荷。
(2)特点:体积足够小;电荷量足够小。
试探电荷的引入不改变源电荷的电场。
2.场源电荷:激发电场的带电体所带的电荷叫场源电荷，或源电荷。
新课讲解
电场强度
观察下图，连接小球的细绳与竖直方向的夹角不同，离电荷Q 越远，
夹角越小，这说明了什么问题？电场的强弱与哪些因素有关呢？
P1
P2
P3
A
B
C
q
q
q
电 场 中
+
同一试探电荷在电场中不同位置受力不同
电场对电荷的作用力与电荷的位置有关
新课讲解
电场强度
+
q2
q1
P1
在电场中的同一位置，由于小球所带电荷量不同，所受的电场力不同。
说明不能用电场力来反映电场的性质。
不同试探电荷受到的电场力与试探电荷的电量有关
新课讲解
电场强度
寻找一个合适的物理量来描述电场的强弱程度。
进一步研究表明：
对于电场中的同一点，试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是一定的。
新课讲解
电场强度
1.电场强度
（3）单位：牛每库仑，符号N/C
（4）物理意义：反映电场强弱的物理量，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关。某点的电场强度数值上等于单位正电荷在该点所受的电场力。
（1）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值。
E与F成正比，与q成反比？
（2）定义式：
(比值定义法)
新课讲解
电场强度
（5）电场强度是矢量
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
按照这个规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的电场强度方向相反。
物理学中规定，电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。
新课讲解
电场强度
（6）电场强度的两个性质
唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。
矢量性：电场强度也描述电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。
新课讲解
电场强度
点电荷-最简单的场源电荷
如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。
+
-
Q ：场源电荷
r ：电场中点到Q的距离
点电荷的场强方向：正点电荷光芒四射，负点电荷万箭穿心。
2.点电荷的场强
新课讲解
电场强度
两个场强公式对比
新课讲解
电场强度
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。
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？
+
1
Q
2
Q
P
1
E
2
E
1
E
2
E
+
1
Q
2
Q
P
E
E
独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。
3.电场强度的叠加
新课讲解
电场强度
电场强度的运算遵循平行四边形定则
+Q
-Q
E1
E2
E
+Q
+Q
E1
E1
E2
E2
E
新课讲解
电场强度
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。
Q
r
P
r
Q
P
4.带电球体的场强
新课讲解
电场线
电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外，形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向也很重要。
法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是电场线。
法拉第
新课讲解
电场线
是画在电场中的一条条有方向的曲线
（1）曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
（2）在同一幅图中，电场线的疏密反应电场强度的大小。
1.电场线
EA
EB
A
b
a
B
Ea
Eb
>
新课讲解
电场线
（1）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，是单向的、不闭合的曲线。
（2）同一电场的电场线在电场中不相交，因为矢量在空间中是唯一的，只能表现出一个。
（3）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。
2.电场线的特点
新课讲解
电场线
点电荷的电场
等量电荷电场
几种常见的电场线
新课讲解
电场线
把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，再放入电场中，这时可以发现碎屑按场强的方向排列起来。
3.电场线的模拟
新课讲解
电场线
以点电荷为球心作个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小处处相等，方向不同.
实验模拟：
动画模拟：
点电荷的电场线分布
新课讲解
电场线
实验模拟：
动画模拟：
等量同种电荷的电场线分布
新课讲解
电场线
（2）中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。
O
（1）两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线。
（4）在中垂面(线)上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱．
（3）两点电荷连线中垂面(中垂线上)，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷)
新课讲解
电场线
实验模拟：
动画模拟：
等量异种电荷的电场线分布
新课讲解
电场线
（2）两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直。在中垂线上到O点等距离处各点的场强相等，中点场强最大。
O
（1）两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷。连线上，中点场强最小；
（3）在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时电场力不做功。
新课讲解
电场线
不等量电荷
点电荷与导体
还有没有其它电场呢？它的分布又会有何特点？
导体表面的电场线一定与导体表面垂直．
新课讲解
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、互相平行的直线。
除边缘部分外，两板间的电场线相互平行，间距相等。
等量异号电荷的平行金属板的电场线分布
匀强电场
新课讲解
匀强电场
课堂小结
单位
矢量
叠加
电场
强度
定义
性质
电场
电荷周围存在的特殊物质。
特
点
电场线
为了描述电场而假想的线。
当堂小练
1.下列说法正确的是（　　）
A．电场和电场线一样，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
D
当堂小练
2.真空中两个正点电荷A、B所带电量皆为Q，且相距为r,则距离A为r/3处的P点的电场强度为多少？
P
EA
EB
解：A、B都在P点产生电场，且两个场强方向相反。
A
+Q
B
+Q
当堂小练
3.用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱．如图分别是等量异种点电荷形成电场的电场线和场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称．则（ ）
AC
A. B、C两点场强大小和方向都相同
B. A、D两点场强大小相等，方向相反
C. E、O、F三点比较，O点场强最强
D. B、O、C三点比较，O点场强最强