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电场 电场强度
人教版高中物理 必修3
新知导入
知识回顾:计算电场强度的公式有哪些？
除了用数学公式描述电场外，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，那就是画电场线。
今天我们就来了解电场线的有关知识。
新知讲解
一、电场线
1.电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致。
·
·
·
EA
EB
EC
新知讲解
(1)画法:在电场中画出一些曲线，从正电荷或无限远出发到无限远或负电荷终止的一系列曲线。
(2)表示方法:电场线上任意一点顺着电场线的切线方向，表示该点电场强度方向；电场线的疏密程度表示电场强度的大小。
2.电场线的特点
(1)不闭合：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；
(2)不中断：在无电荷的区域内不会中断；
新知讲解
(3)电场线不相交、不相切：同一电场的电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向；电场线相切意味着无限稠密，表明电场强度无限大，但电场强度无限大的电场不存在所以电场线不相切。
2.对电场线的理解
(1)电场线不存在:电场线是为了形象描述电场而假设的，是一种科学抽象出来的物理模型。
新知讲解
(2)电场线不是带电粒子的运动轨迹。
特别提醒!
电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件:?(1)电场线是直线；
(2)带电粒子只受静电力作用，或受其他力但合力方向沿电场线所在直线；
(3)带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。
针对练习：如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的电场强度，则( )
A.A、B两处的电场强度方向相同
B.因为A、B在一条电场线上,且电场线是直线，所以EA=EB
C.电场线从A指向B，所以EA>EB
D.不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定
新知讲解
AD
新知讲解
3.几种常见电场中电场线的分布
(1)正负电荷的电场线
正电荷的电场线
负电荷的电场线
+
新知讲解
针对练习：如图所示是点电荷Q周围的电场线，图中A到Q的距离小于B到Q的距离。以下判断正确的是( )
A.Q是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度
B.Q是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度
C.Q是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度
D.Q是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度
A
新知讲解
（2）等量异种点电荷的电场线
等量异种点电荷的电场线
①两电荷的连线上:各点电场强度的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷，O点的电场强度最小，从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大；两电荷的连线上，任一点c与它关于O点对称的点d的电场强度相同。
O
.
.
c
d
新知讲解
a
b
.
.
②两电荷连线的中垂线上:各点的电场强度方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边，且与中垂线垂直，O点的电场强度最大，从O点沿中垂线向两边逐渐减小，直至无穷远时为零；中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等方向相同。
等量异种点电荷的电场线
针对练习：如图所示，在真空中等量异种点电荷形成的电场中:O是电荷连线的中点，C、D是连线中垂线上关于O对称的两点，A、B是连线延长线上的两点，且到正、负电荷的距离均等于两电荷间距的一半。则以下结论正确的是( )
A.B、C两点电场强度方向相反
B.A、B两点电场强度相同
C.C、O、D三点比较，O点电场强度最弱
D.A、O、B三点比较，O点电场强度最弱
新知讲解
AB
新知讲解
等量同种点电荷的电场线
（2）等量同种点电荷的电场线
①两电荷的连线上：每点电场强度的方向由该点指向O点，大小由电场强度为零的O点开始向两端逐渐变大；任意一点c与该点关于O点的对称点d的电场强度大小相等、方向相反。
O
c
d
.
.
新知讲解
?②两电荷连线的中垂线上:O点和无穷远处的电场强度均为零，所以在中垂线上，由O点开始，沿中垂线向两边电场强度先变大，后逐渐减小，到无穷远时减小为零；中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等、方向相反。
O
.
.
a
b
等量同种点电荷的电场线
针对练习：如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是( )
A.A、B可能为带等量异号的正、负电荷
B.A、B可能为带不等量的正电荷
C.a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零
D.同一试探电荷在a、b两点处所受静电力大小相等，方向一定相反
新知讲解
新知讲解
解析：根据电场线的方向及对称性，可知该电场为等量同种电荷形成的，故A、B均错误；a、b两点虽没有画电场线，但两点的电场强度都不为零，只有O点和无穷远处的电场强度才为零，所以C错误；根据等量同种电场的特点可知，同一电荷在a、b两点所受静电力等大反向，D正确。
新知讲解
演示：模拟电场线
模拟正电荷电场线的照片
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。如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。
新知讲解
二、匀强电场
1.如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。
相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场
除边缘外，可以看作匀强电场。
模拟平行金属板间电场线的分布。
新知讲解
2.匀强电场的特点
①匀强电场各点电场强弱相同，电场线密疏程度一样。
②匀强电场各点电场方向相同。
知识拓展：点电荷与带电平板的电场中电场线的分布
在带电平板表面场强与平板垂直
新知讲解
科学方法：用物理量之比定义新物理量
在物理学中，常常用物理量之比表示研究对象的某种性质。例如，用质量 m 与体积 V 之比定义密度 ρ 、用位移 L与时间t 之比定义速度 v、用静电力F与电荷量 q 之比定义电场强度 E，等等。这样定义一个新的物理量的同时，也就确定了这个新的物理量与原有物理量之间的关系。
比值定义包含“比较”的思想。例如，在电场强度概念建立的过程中，比较的是相同电荷量的试探电荷受静电力的大小。
课堂练习
1．以下说法正确的是（ ）
A．电场线是电场中实际存在的线
B．电场线是从正电荷(或无穷远)发出，到负电荷或(无穷远)终止的不封闭曲线
C．一对正、负电荷的电场线不相交，但两对以上正负电荷的电场线可能相交
D．电场线的疏密程度反映电场强度大小，电场中没有电场线的地方，场强为零
BC
课堂练习
2. 以下关于电场和电场线的说法中正确的是 ( )
A.电场和电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切
B.在电场中，凡是电场线通过的点电场强度不为零，不画电场线区域内的点的电场强度为零
C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大
D.电场线是人们假设出来的,用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在。
CD
课堂练习
3.如图所示，空间有一电场，电场中有两个点a和b，下列表述正确的是( )
A.该电场是匀强电场
B.a点的电场强度比b点的大
C.b点的电场强度比a点的大
D.正电荷在a、b两点受力方向相同
B
课堂练习
4.带电平行板间的电场强度是 ( )
A．以板间中点最强
B．接近两板处最强
C．除边缘区域外到处都一样
D．在板间中点为零
C
拓展提高
1. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，其运动轨迹如图中虚线所示，若不计粒子所受重力，下列说法中正确的是（ ）
A．粒子带负电荷
B．粒子的初速度不为零
C．粒子在A点的速度大于在B点的速度
D．粒子的加速度大小先减小后增大
B
拓展提高
2.某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.c点的电场强度大于b点的电场强度
B.若将一试探电荷+q由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点
C.b点的电场强度大于d点的电场强度
D.a点和b点的电场强度的方向相同
C
拓展提高
3.负电荷从电场中A点由静止释放,只受静电力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图像如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是( )
C
课堂总结
1.电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
2.特点
①假想的，不是电荷的运动轨迹
②不闭合：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；
③不中断：在无电荷的区域内不会中断；
匀强电场匀强电场场强大小、方向均可相同。
课堂总结
3.掌握几种常见电场中电场线的分布。
4.匀强电场的特点
①匀强电场各点电场强弱相同，电场线密疏程度一样。
②匀强电场各点电场方向相同。
板书设计
一、电场线
1.电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
2.特点
①假想的，不是电荷的运动轨迹；
②不闭合：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；
③不中断：在无电荷的区域内不会中断；
匀强电场匀强电场场强大小、方向均可相同；
板书设计
二、匀强电场
1.如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。
2.匀强电场的特点
①匀强电场各点电场强弱相同，电场线密疏程度一样。
②匀强电场各点电场方向相同。
3.掌握几种常见电场中电场线的分布
作业布置
课后练习和同步练习
谢谢
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人教版高中物理必修3电场 电场强度 教学设计
课题 电场 电场强度(第2课时) 单元 9 学科 物理 年级 高二
教材 分析 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第9章第3节的内容，本节我们共分为二课时完成，第一课时我们已经讲了“电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强 度的叠加”这部分内容。第二课时我们主要讲“电场线”“匀强电场”这部分内容。通过电场线的学习，应使学生感悟到科学家是如何用虚拟的图线来描述抽象的物理概念的。它能使物理概念具体化、形象化，这充分体现了科学研究中一种十分重要的思想方法， 学习电场线需要明确以下几个问题: ①用电场线可以表示电场的方向与强弱(强调:电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，并且这些电场线都是空间分布的); ②电场线是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷;③在同一电场中电场线不可相交表示了电场中电场强度的惟一性;④在同一幅图中，可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小； ⑤电场中实际上并不存在电场线，但电场线是形象描述电场的有效工具； 对于匀强电场，应该让学生掌握匀强电场的特点。
教学目标与核心素养 一、教学目标1.通过电场线的学习，能读懂一些典型电场的电场线分布图，知道常见几种的电场线的特点。2.会用电场线来描述有关的电场，即会用电场线描述电场强度的大小和方向。3.知道常见几种的电场线的特点。二、核心素养物理观念：使学生感悟到用虚拟的图线描述抽象的物理概念的做法是科学研究中一种重要的思想方法。科学思维：领略用虚拟的图线描述抽象的物理概念的物理学研究方法。科学探究：经历了解“典型电场的电场线分布图”的过程，获得探究的乐趣。科学态度与责任：体验探究物理规律的艰辛与喜悦，体会科学家严谨科学的态度。
重点 掌握电场线、匀强电场的内容与特征
难点 利用电场线判断场强的变化。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 知识回顾:计算电场强度的公式有哪些？定义式，适用于一切电场:适用于点电荷的电场: 除了用数学公式描述电场外，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，那就是画电场线。 今天我们就来了解电场线的有关知识。 学生回忆电场强度的公式 让学生知道除了用数学公式描述电场外，还可以用电场线描述
讲授新课 一、电场线 1.电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致。(1)画法:在电场中画出一些曲线，从正电荷或无限远出发到无限远或负电荷终止的一系列曲线。 (2)表示方法:电场线上任意一点顺着电场线的切线方向，表示该点电场强度方向；电场线的疏密程度表示电场强度的大小。 2.电场线的特点 (1)不闭合：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。 (2)不中断：在无电荷的区域内不会中断；(3)电场线不相交、不相切：同一电场的电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向；电场线相切意味着无限稠密，表明电场强度无限大，但电场强度无限大的电场不存在所以电场线不相切。 2.对电场线的理解 (1)电场线不存在:电场线是为了形象描述电场而假设的，是一种科学抽象出来的物理模型。(2)电场线不是带电粒子的运动轨迹。 特别提醒! 电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件:?(1)电场线是直线； (2)带电粒子只受静电力作用，或受其他力但合力方向沿电场线所在直线； (3)带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。针对练习：如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的电场强度，则( )A.A、B两处的电场强度方向相同B.因为A、B在一条电场线上,且电场线是直线，所以EA=EBC.电场线从A指向B，所以EA>EBD.不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定答案：AD 3.几种常见电场中电场线的分布 (1)正负电荷的电场线针对练习：如图所示是点电荷Q周围的电场线，图中A到Q的距离小于B到Q的距离。以下判断正确的是( ) A.Q是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度 B.Q是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度 C.Q是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度 D.Q是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度答案：A （2）等量异种点电荷的电场线等量异种点电荷的电场线①两电荷的连线上:各点电场强度的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷，O点的电场强度最小，从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大；两电荷的连线上，任一点c与它关于O点对称的点d的电场强度相同。等量异种点电荷的电场线②两电荷连线的中垂线上:各点的电场强度方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边，且与中垂线垂直，O点的电场强度最大，从O点沿中垂线向两边逐渐减小，直至无穷远时为零；中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等方向相同。针对练习：如图所示，在真空中等量异种点电荷形成的电场中:O是电荷连线的中点，C、D是连线中垂线上关于O对称的两点，A、B是连线延长线上的两点，且到正、负电荷的距离均等于两电荷间距的一半。则以下结论正确的是( ) A.B、C两点电场强度方向相反 B.A、B两点电场强度相同 C.C、O、D三点比较，O点电场强度最弱 D.A、O、B三点比较，O点电场强度最弱答案：AB （2）等量同种点电荷的电场线等量同种点电荷的电场线①两电荷的连线上：每点电场强度的方向由该点指向O点，大小由电场强度为零的O点开始向两端逐渐变大；任意一点c与该点关于O点的对称点d的电场强度大小相等、方向相反。等量同种点电荷的电场线②两电荷连线的中垂线上:O点和无穷远处的电场强度均为零，所以在中垂线上，由O点开始，沿中垂线向两边电场强度先变大，后逐渐减小，到无穷远时减小为零；中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等、方向相反。针对练习：如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是( ) A.A、B可能为带等量异号的正、负电荷 B.A、B可能为带不等量的正电荷 C.a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零 D.同一试探电荷在a、b两点处所受静电力大小相等，方向一定相反解析：根据电场线的方向及对称性，可知该电场为等量同种电荷形成的，故A、B均错误；a、b两点虽没有画电场线，但两点的电场强度都不为零，只有O点和无穷远处的电场强度才为零，所以C错误；根据等量同种电场的特点可知，同一电荷在a、b两点所受静电力等大反向，D正确。演示：模拟电场线模拟正电荷电场线的照片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。如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。二、匀强电场 1.如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。模拟平行金属板间电场线的分布。相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场 除边缘外，可以看作匀强电场。2.匀强电场的特点 ①匀强电场各点电场强弱相同，电场线密疏程度一样。 ②匀强电场各点电场方向相同。 知识拓展：点电荷与带电平板的电场中电场线的分布在带电平板表面场强与平板垂直科学方法：用物理量之比定义新物理量 在物理学中，常常用物理量之比表示研究对象的某种性质。例如，用质量 m 与体积 V 之比定义密度 ρ 、用位移 L与时间t 之比定义速度 v、用静电力F与电荷量 q 之比定义电场强度 E，等等。这样定义一个新的物理量的同时，也就确定了这个新的物理量与原有物理量之间的关系。 比值定义包含“比较”的思想。例如，在电场强度概念建立的过程中，比较的是相同电荷量的试探电荷受静电力的大小。课堂练习1．以下说法正确的是（ ） A．电场线是电场中实际存在的线 B．电场线是从正电荷(或无穷远)发出，到负电荷或(无穷远)终止的不封闭曲线 C．一对正、负电荷的电场线不相交，但两对以上正负电荷的电场线可能相交 D．电场线的疏密程度反映电场强度大小，电场中没有电场线的地方，场强为零答案：BC 2. 以下关于电场和电场线的说法中正确的是 ( ) A.电场和电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切 B.在电场中，凡是电场线通过的点电场强度不为零，不画电场线区域内的点的电场强度为零 C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大 D.电场线是人们假设出来的,用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在。答案：CD3.如图所示，空间有一电场，电场中有两个点a和b，下列表述正确的是( )A.该电场是匀强电场 B.a点的电场强度比b点的大 C.b点的电场强度比a点的大 D.正电荷在a、b两点受力方向相同答案：B 4.带电平行板间的电场强度是 ( ) A．以板间中点最强 B．接近两板处最强 C．除边缘区域外到处都一样 D．在板间中点为零答案：C 拓展提高 1. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，其运动轨迹如图中虚线所示，若不计粒子所受重力，下列说法中正确的是（ ） A．粒子带负电荷 B．粒子的初速度不为零 C．粒子在A点的速度大于在B点的速度 D．粒子的加速度大小先减小后增大答案：B2.某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是 ( ) A.c点的电场强度大于b点的电场强度 B.若将一试探电荷+q由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点 C.b点的电场强度大于d点的电场强度 D.a点和b点的电场强度的方向相同答案：C3.负电荷从电场中A点由静止释放,只受静电力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图像如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是( ) 学生观察图中的曲线的切线 学生记忆理解电场线的特点(1)不闭合(2)不中断(3)电场线不相交、不相切 学生掌握电场线不存在和电场线不是带电粒子的运动轨迹 学生练习 学生阅读课文观察并画出正负电荷的电场线 学生练习 学生观察等量异种电荷的电场线 学生练习 学生观察等量同种点电荷的电场线 学生练习 阅读课文说出匀强电场的特点 阅读课文科学方法：用物理量之比定义新物理量 学生练习 掌握电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致 掌握理解电场线的特点 进一步理解电场线 巩固电场线和电场强度方向等有关知识 锻炼学生的自主学习能力和观察能力 巩固点电荷的电场线和电场强度 掌握等量异种点电荷的两电荷的连线上和两电荷连线的中垂线上电场强度的变化 巩固等量异种点电荷的电场强度的大小和方向电场强度的变化 掌握等量同种点电荷的两电荷的连线上和两电荷连线的中垂线上: 巩固等量同种点电荷的有关知识 锻炼学生的自主学习能力 拓展学生的知识面 巩固本节知识
课堂小结 1.电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。2.特点①假想的，不是电荷的运动轨迹②不闭合：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；③不中断：在无电荷的区域内不会中断；匀强电场匀强电场场强大小、方向均可相同3.掌握几种常见电场中电场线的分布4.匀强电场的特点 ①匀强电场各点电场强弱相同，电场线密疏程度一样。 ②匀强电场各点电场方向相同。 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书 一、电场线 1.电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。 2.特点：①假想的，不是电荷的运动轨迹 ②不闭合：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷； ③不中断：在无电荷的区域内不会中断； 匀强电场匀强电场场强大小、方向均可相同 3.掌握几种常见电场中电场线的分布 二、匀强电场1.如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。2.匀强电场的特点 ①匀强电场各点电场强弱相同，电场线密疏程度一样。 ②匀强电场各点电场方向相同。
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