2019-2020学年高中物理第一章第3节电场强度教案新人教版选修3-1
三维目标
知识与技能
1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态；
2．理解电场强度的概念、定义式及有关的计算，知道电场强度是矢量及方向是怎样规定的；
3．根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算；
4．知道电场的叠加原理并应用这个原理进行简单的计算。
5．知道什么是电场线，知道用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱；
6．知道一个点电荷，两个等量点电荷、点电荷与带电平行板间的电场线的分布；
7．知道什么是匀强电场，以及匀强电场的电场线的分布；
8．知道两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场（除边缘附近外）是匀强电场。
过程与方法
1．通过分析电场中不同点的电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解F/q比值反映的是电场的强弱。通过类比方法、比值法定义物理量，提高学生研究问题的能力；
2．知道电场叠加的一般方法。
3．用电场线形象化地描述电场，使学生达到运用形象思维上升到抽象思维的境界。
情感态度与价值观
1．使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法；培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
2．通过电场的教学，培养学生对物质的认识观。
3．使学生从一些特殊事物找出它们的共性而得到一般的规律；
4．通过各种电场中电场线的描绘，渗透物理学中的美学教育。
教学重点
电场、电场强度和电场线的概念，电场强度的定义式。
教学难点
1．电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算。
2．对E＝F
q
和E＝
2
Q
k
r
的理解。
3．对理解电场线的性质。
教学方法
归纳推理法、讲授法、实验分析法、归纳总结法。
教具准备
有机玻璃棒一根、丝绸一块，绝缘导体球大小各一个，细丝线一条，铁架台一个。感应起电机一台，盛有蓖麻油与奎宁的针状结晶或头发屑混和物的玻璃培养皿一个，一对电极球，一对平行板电极，常见电场的电场线分布的投影片。
课时安排
2课时
教学过程
［新课导入］
问题：库仑定律的文字表述、公式、适用条件？
文字表述，真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
适用条件：真空(干燥空气)中，点电荷。
公式：F ＝12
2q q k
r
，求解静电力F 时，利用公式将q 1、q 2代绝对值，求得大小，方向依据同斥异引判定。 问题：电荷间相互作用的引力和斥力是如何实现的？
电荷间相互作用不需要直接接触，它们间的的引力和斥力是通过第三者间接作用而完成的。
万有引力曾被认为是一种既不需要媒介，也不需要经历时间，而是超越空间与时间直接发生的作用，并被称为超距作用。尽管牛顿本人不赞成这种说法，并指出：“没有其他东西做媒介，一个物体可以超越距离通过真空对另一个物体作用……在我看来，这种思想荒唐之极。”然而，他未能解决这个问题，因而仍然有人把万有引力说成是典型的超距作用。
库仑的平方反比定律似乎表明，静电力像万有引力一样，也是一种超距力，然而，超距作用的观点不可避免地带来一些神秘色彩，与人类的理智和科学追求不符，是18～19世纪的多数科学家难于接受的。使人们摆脱这一困境的是英国人法拉第，一位对事物本性有深刻洞察力的科学家。
完成电荷间相互作用的东西我们看不见，摸不着，但它确确实实存在，是一种客观存在的特殊的物质形态，把它称为场。本节课我们就来学习有关电场的问题。
［新课教学］ 一、电场 1．概念
19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为在电荷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。例如，电荷A 对电荷B 的作用力，就是电荷A 的电场对电荷B 的作用；电荷B
对电荷A 的作用力，就是电荷B 的电场对电荷A 的作用。
存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质，称为电场。
电荷之间的相互作用是通过电场来发生的。只要有电荷存在，电荷的周围就存在着电场。
近代物理学的理论和实验证实并且发展了法拉第的观点。电场以及磁场已被证明是一种客观存在，并且是互相联系的，统称为电磁场。变化的电磁场以有限的速度──光速，在空间传播。它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，因而场与实物是物质存在的两种不同形式。
应该指出的是，只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，上述电磁场的实在性才突显出来。在本章中，只讨论静止电荷产生的电场，称为静电场。这种情况下，可以认为电场只是描述电荷相互作用的一种有效而且方便的方法。
2．电场的基本性质
（1）对放入其中的电荷有力的作用
放入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，这种力称为电场力。且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样。
（2）电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象 （3）电场具有能量
当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量。 电场具有力和能的特征。 3．电场的属性 （1）特殊性
不同于生活中常见的物质，看不见、摸不着、无法称量、可以叠加。 （2）物质性
是客观存在的，具有物质的基本属性──质量和能量。 二、电场强度
电场明显的特征之一是对场中其他电荷有力的作用，因此在研究电场的性质时，可以从静电力入手。 1．试探电荷与场源电荷 （1）试探电荷
①试探电荷（检验电荷）
为了研究电场的存在及其强弱分布，必须在电场中放入电荷，以测量电场对它的作用力，引入的电荷叫做试探电荷。
用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，称为试探电荷或检验电荷。 ②试探电荷必须满足的条件 a ．电量充分小
试探电荷的电量应当充分小，放入至后，不致影响原来要研究的电场。即放入后，对场源电荷分布的影响要足够小，从而可以忽略。
b ．体积充分小
试探电荷的体积要充分小，相对于场电荷要能被看作点电荷，这样便于用来研究电场中各点的情况。 （2）场源电荷
形成电场的电荷称为场源电荷。 2．电场强度
电场的力的性质用什么物理量来描述呢？
【演示】将绝缘导体球放在桌面上，用丝线将小球悬于铁架台上，用与丝绸摩擦过的有机玻璃棒反复
多次使两球带电。实验过程中缓慢移到铁架台到不同位置。
现象：小球偏离一定角度。将铁架台缓慢移到不同位置，偏角不同。
结论：小球处于绝缘导体球的电场中的不同位置，所受电场力的大小和方向不同，如图。 这表明电场的强弱和方向是与位置有关的。 问题：不同点电荷在电场中同一点所受电场力相同吗？
【演示】将两球位置固定，用摩擦起电后的有机玻璃棒给两球带电，细线偏离一定角度。用不带电的有机玻璃棒接触小球后拿开。
现象：用不带电的有机玻璃棒接触小球后，小球的电量减小了，丝线偏离的角度减小。 结论：说明电场力减小，即不同点电荷在电场中同一点所受电场力不同。
根据上面的结论可知，试探电荷在电场中受到的电场力与试探电荷有关，电场中某确定点的电场力的大小和方向具有不确定性，不可以用电场力来描述电场本身的力的性质。
然而，人们很自然地会想到，如果把一个很小的电荷q 1用做试探电荷，它在电场中的某个位置受到的静电力是F 1，另一个同样的电荷q 1在同一位置受到的静电力一定也是F 1；现在把两个这样的电荷一同放在这里，它们总的电荷量是2q 1，它们所受的合力很可能就是2F 1。依次类推，三个这样的电荷放在这里，电荷量是3q 1，受到的静电力可能是3F 1……也就是说，试探电荷在电场中某点受到的力F 很可能与试探电荷的电荷量q 成正比
F ＝Eq
式中E 是比例常数，与试探电荷q 无关。
实验表明，我们的推测是正确的：试探电荷在电场中某个位置所受的力，的确与试探电荷的电荷量成正比。实验还表明，在电场的不同位置，比例常数E 一般是不一样的，它反映了电场在这点的性质。
物理学中引入一个新的物理量“电场强度”来描述电场的力的性质。 （1）定义
放入电场中某点的电荷所受的电场力F 跟它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
B
（2）公式
E ＝
F
q
（量度式，适用于任何电场） 这是利用比值定义法定义电场强度的，是物理学中定义物理量经常采用的方法。在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来表示形容对象的某种性质，如密度、速度等。比值定义法，在定义一个新的物理量的同时，也确定了这个新的物理量与原有物理量之间的关系，这是任何采用比值定义法定义的物理量的共同特点。
（3）场强的大小和方向
电场强度是反映电场本身力的性质的物理量，有大小和方向，是矢量。 ①大小：等于单位电荷量的电荷受到的电场力的大小。 ②方向：跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。
物理学中规定，电场中某点的电场强度方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。按照这个规定，负电荷在电场中某点所受的静电力的方向跟该点的电场强度方向相反。
（4）场强的单位
在国际单位制中，场强的单位是牛顿每库仑，符号为N/C 。如果1C 的电荷在电场中的某点受到的电场力是1N ，这一点的电场强度就是1N/C 。电场强度的另一单位是伏特每米，1N/C ＝1V/m 。
（5）电场强度的物理意义 问题：E 由F 、q 决定吗？
分析：E 表示电场本身的属性，与F 、q 无关，即E 跟电场中某点有无试探电荷和试探电荷的电荷量的多少，电性如何、所受电场力均无关。
公式E ＝
F
q
是量度式，E 可用该公式计算，但不是由它决定的，不能说E 与F 成正比，与q 成反比。 电场强度是表示电场的强弱和方向的物理量，反映了电场本身的力的性质，由电场本身决定，与试探电荷无关，具有唯一性。
拓展：那F 由E 、q 决定吗？
分析：F 由E 、q 决定，F ＝Eq （决定式），这是计算电荷在电场中受到的电场力的通用计算公式。 【思考讨论】如何检测某区域是否有电场？ 三、点电荷的电场、电场强度的叠加 1．点电荷的电场
电场强度是描述电场性质的物理量，在静电场中，它不随时间改变。在某一电荷的电场中，不同位置的电场强度一般是不同的。电场强度与产生它的场源电荷有什么关系呢？电场强度由电场本身决定，由电场本身的哪些因素决定呢？下面以点电荷为例分析。
（1）真空中点电荷的场强公式
点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为Q ，与之相距r 的试探电荷的电荷量为q ，根据库仑定律，试探电荷所受的力为
F ＝2Qq k
r
依电场强度的定义，E ＝
F
q
，所以，该点电场强度的大小为 2Q
E k
r
（决定式）
式中k ＝9.0×109N ·m 2/C 2
。Q 为场源电荷的电荷量，r 为电场中研究点到Q 的距离，均为电场本身的物理量。
（2）适用条件 真空（干燥空气）、点电荷。
（3）点电荷场强方向
如果场电荷Q 是正电荷，E 的方向就是沿着PQ 连线并背离Q ；如果场电荷Q 是负电荷，E 的方向就是沿着PQ 连线并指向Q 。
由此进一步证明：确定电场中的确定点，其场强无论大小，还是方向都是确定的，跟此点有无电荷、电荷的电荷量、电荷的电性、所受电场力等均无关。
但电荷在电场中所受电场力的大小和方向，除了与场强的大小、方向有关，还与该点的试探电荷的电荷量、电荷的电性等有关。
问题讨论：
在以点电荷为球心的球面各点的场强是否相同？
场强是矢量，以点电荷为球心的球面上各点的场强大小相同，但方向不同，所以场强矢量不同。 2．电场强度的叠加 （1）电场的叠加原理
问题：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是怎样的呢？
由于场强是矢量，类似于力，矢量均满足独立性原理和叠加原理，故电场
互相叠加，形成合电场，则某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，即利用平行四边形定则进行合成。 这说明电场的作用是可以叠加的。例如：图中P 点的场强，等于＋Q 1在该
点产生的电场强度E 1和－Q 2在该点产生的电场强度E 2的矢量和。
电场中某点的电场强度为各个电荷单独存在该点产生的电场强度的矢量和。 （2）均匀带电球体的电场
一个比较大的带电物体不能看做点电荷。在计算电场时，可以把它分做若干小块，只要每个小块足够小，就可以把每小块所带的电荷看成点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。
可以证明，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也是
2Q
E k
r
式中r 是球心到该点的距离（r ＞R ），Q 为整个球体所带的电荷量。
【例题】如图所示，在真空中有两个点电荷Q 1＝＋3.0×10－8C 和Q 2＝－3.0×10－8
C ，它们相距0.1 m 。求电场中A 点的场强，A 点与两个点电荷的距离r 相等，r ＝0.1 m 。
解析：真空中点电荷Q 1和Q 2的电场在A 点的场强分别为E 1和E 2，它们大小相等，方向如图。
合场强E 、场强E 1、场强E 2矢量三者构成一正三角形，故合场强E 的方向与Q 1
和Q 2的连线平行。合场强的大小为 ＋
－
1
2
E
1 2 E
E ＝E 1cos60o＋E 2 cos60o＝2E 1cos60o
即E ＝E 1＝E 2＝12Q k r
＝2.7×104
V/m
场强的方向与两点电荷的连线平行，并指向负电荷一侧。
注意：用2
Q
E k
r =求解E 时，同样应注意Q 代电荷量的绝对值，方向根据场源电荷Q 的电性确定。 拓展：求Q 1和Q 2连线中点处的场强。
【巩固练习】
1．场源点电荷Q ＝10－4C ，试探点电荷q ＝－10－5
C ，它们相距r ＝1m 而静止，且都处于空气中，如图，
求： ①q 受的电场力； ②q 所在B 点的场强；
③只将q 换为q ′ ＝2×10－5
C 的电荷，求q ′ 所受力及B 点的场强； ④将试探电荷拿去后，再求B 点的场强。
解析：①由库仑定律，2Qq
F k r
=＝9 N ，方向在AB 连线上，且指向A .。 ②由场强的定义E ＝
F q ＝9×105V/m ，或由2Q E k r
=＝9.0×105
V/m 。方向由A 指向B 。 ③由2
Qq F k r '
'=＝18 N ，方向由A 指向B 。 再由E ＝
F q ''＝9×105V/m ，或由2Q E k r
=＝9.0×105
V/m 。方向由A 指向B 。 ④因E 与q 无关，自然q ＝0也不会影响E 的大小和方向，所以拿走q 后，场强不变。
2．如图所示，点电荷q 与4q 静止于空气中，相距r ，它们都是正电荷，求： ①它们连线中点A 的场强； ②求场强为零的点的位置。
解析：①设q 、4q 在A 点产生的场强分别为E 1、E 2，则
E ＝E 2－E 1＝24(/2)q k
r －2(/2)q k r ＝2
12kq
r ，方向从A →q 。
②先分析E ＝0的点的可能位置范围。因E ＝0为q 、4q 两点电荷产生场强叠加的结果，故两场强必等
大反向，则可断定E ＝0的点在q 与4q 的连线中间。
令E ＝0的点距q 为x ，则有
2
q
k
x ＝24()q k r x - 解得：x 1＝
3
r
，x 2＝－r （无意义，舍去）。
四、电场线
电场强度是很重要的物理量。如果知道了电场中各点的场强E ，便可由F ＝qE 很方便地求出电荷在电场
Q q A B r
r
中任意点所受电场力的情况，即掌握了电场的力的性质。
在电场中不同点的场强的大小、方向一般是不同的，即场强在空间的分布是很复杂的。怎样才能方便地了解电场中各点场强的情况呢？
在初中学习磁场时，我们形象地用磁感线来描述磁场。在描述电场时，最好也用一个图象来直观地表示，英国物理学家法拉弟首先采用一个简洁的方法描述电场，那就是画电场线。
1．电场线
在电场中画出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，这样的曲线就叫做电场线。
问题：如电场线是直线，场强E 方向如何？ 结论：场强E 的方向与电场线的指向一致。 2．几种典型的电场线分布
清楚了电场线的概念，接下来熟悉几种典型的电场线的分布。 （1）点电荷的电场线
电场线的方向（箭头指向）即场强的方向，故对正的场源电荷，箭头向外；对负的场源电荷，箭头向内。
(由平面内的电场线分布建立立体空间内的电场线分布) （2）等量异种点电荷的电场线
(由平面内的电场线分布建立立体空间内的电场线分布。思考：若异种电荷不等量，电场线怎样？) （3）等量同种点电荷的电场线
(由平面内的电场线分布建立立体空间内的电场线分布。思考：等量同种负电荷的电场线怎样？) （4）点电荷与带电平板的电场线
(思考：若点电荷与平板的电性互换电场线怎样？若点电荷与平板带同种电荷电场线怎样？) （5）带等量异种电荷的平行金属板间的电场线
3．电场线的实验模拟 【演示】
模拟电场线
电场线的形状可以用实验来模拟。把头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，
微屑就按照电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况，如图所示，
是两种情况下的照片。
问题：电场线是否真实存在？
结论：电场线不是真实存在的线，实验和举例中并没有实际画出的电场线，只是奎宁的针状结晶或头
发屑、头发排列而成的形状。电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描述
电场的假想的线。我们无法从电荷周围的电场中去抓出一把电场线来。
如图，带电人体的头发由于静电斥力而竖起散开，其形状也大致显示出电场
线的分布。
电场线是为形象描述电场而引入的假想的线，不是电场里实际存在的线。
4．电场线的物理意义
问题：从典型的电场线分布，归纳出电场线怎样表示电场的强弱？
分析：在离场源电荷越近的地方，场强越强，从上述实验可看出，在离场源电荷越近的地方，电场线越密，所以可用电场线的疏密表示场强的强弱。
（1）电场线中某点的切线方向表示该点的场强方向；
（2）电场线的疏密程度表示场强的相对大小。
5．电场线的特点
由以上几种典型电场的电场线的分布图可以归纳出电场线的特点如下：
（1）电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的疏密程度表示场强的相对大小。
（2）电场线不是真实存在的，是形象地描述电场的假想的线。
（3）电场线是不封闭的曲线，从正电荷或无穷远处出发，终止于负电荷或无穷远处，电场线不会在没有电荷的地方中断。
（4）静电场中任意两条电场线都不相交。
静电场中任意一点只有惟一确定的场强矢量，若两条电场线交于一点，则交点处存在两个场强方向，这显然是不可能的，故任两条电场线不相交。
（5）静电场中任意两条电场线也不相切。
若两条电场线相切，则表示切点处的场强趋近于无穷大，这在实际中是不可能发生的，故任意两条电场线都不相切。
（6）仅在电场力作用下，电场线一般不是电荷的运动轨迹。
【问题讨论】
①当电场线为直线时
当电荷仅受电场力，且初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上时，电场线与电荷的运动轨迹重合。
当电荷仅受电场力，但初速度方向与电场线不在同一直线上时，电场线与电荷的运动轨迹不重合。
②当电场线为曲线时
做曲线运动的物体，其运动方向不断在改变，因此法向力不能为零。当电荷仅受电场力时，沿着曲线的电场线运动时，运动到任一位置，受到的电场力方向一定沿电场线的切线方向，法向力为零，没有法向力的来源。由此可知，当电场线为曲线时，电荷仅受电场力作用时一定不会沿着电场线运动，即电场线为曲线时，电场线与电荷的运动轨迹一定不重合。
五、匀强电场
1．定义
电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫匀强电场。
2．匀强电场的电场线
匀强电场的场强处处大小和方向都相同。方向相同，电场线应彼此平行；大小相同，电场线应等间距。 匀强电场的电场线是间隔相等的平行直线。
问题：带等量异种电荷的平行板间的电场线有何特点？说明什么？
结论：除边缘附近外，电场线是间距相等的平行直线。说明场强的大小、方向都相同。所以，带等量异种电荷的平行板间的电场为匀强电场。
【巩固练习】
如图所示，是某电场区域的电场线分布，A 、B 是电场中的两点，问： ①A 、B 两点，哪点的场强大；
②画出A 点的场强方向；
③画出负电荷在B 点的受力方向。
解析：①电场的强弱可通过电场线的疏密来确定，从图中可看出，B 点处在电场线较A 密的地方，故B 点的场强大于A 点的场强，即E B ＞E A 。
②过A 点作曲线的切线，切线方向即是该点的场强方向。
③过B 点作曲线的切线，负电荷在该点的受力方向与该点的场强方向相反。 【交流与讨论】
电场力与电场强度的区别于联系
［小结］
通过本节课的学习，我们认识了物质存在的一种形式──场，并学会了用场的性质来研究它，要体会这种研究方法。
电场是一种存在于电荷周围的客观存在的特殊物质形态，电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。
用电场强度来描述电场本身的力的性质，E ＝
F
q
是采用比值定义法定义的，不由F 、q （试探电荷）决定，根据公式2
Q
E k
r （真空中点电荷），E 由Q （场源电荷），r （与场源电荷的距离）决定，即场强由电场本身的性质决定。
如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场.这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。
我们还学习了物理学中研究问题的一种重要方法──用电场线形象地描述抽象的电场。电场线的方向→场强的方向，电场线的疏密→场强的大小。了解了几种典型的电场线的分布和电场线的特点。
学习了最简单的也是中学阶段应用最多的匀强电场及其电场线特点。 ［布置作业］
教材第4页“问题与练习”。
A
板书设计
3．电场强度
一、电场 1．概念
存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质，称为电场。 2．电场的基本性质
（1）对放入其中的电荷有力的作用
（2）电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象 （3）电场具有能量 3．电场的属性 （1）特殊性 （2）物质性 二、电场强度
1．试探电荷与场源电荷 （1）试探电荷
①试探电荷（检验电荷）
用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，称为试探电荷功检验电荷。 ②试探电荷必须满足的条件 a ．电量充分小 b ．体积充分小 （2）场源电荷
形成电场的电荷称为场源电荷。 2．电场强度 （1）定义
放入电场中某点的电荷所受的电场力F 跟它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。 （2）公式
E ＝
F
q
（量度式，适用于任何电场） （3）场强的大小和方向
①大小：等于单位电荷量的电荷受到的电场力的大小。 ②方向：跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。 （4）场强的单位 1N/C ＝1V/m 。
（5）电场强度的物理意义
电场强度是表示电场的强弱和方向的物理量，反映了电场本身的力的性质，由电场本身决定，与试探电荷无关，具有唯一性。
三、点电荷的电场、电场强度的叠加 1．点电荷的电场
（1）真空中点电荷的场强公式
2Q
E k r （决定式）
（2）适用条件
＋
－E
真空（干燥空气）、点电荷。
（3）点电荷场强方向
2．电场强度的叠加
（1）电场的叠加原理
电场中某点的电场强度为各个电荷单独存在该点产生的电场强度的矢量和。
（2）均匀带电球体的电场
四、电场线
1．电场线Array在电场中画出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，这样的曲线就叫做电场线。
2．几种典型的电场线分布
（1）点电荷的电场线
（2）等量异种点电荷的电场线
（3）等量同种点电荷的电场线
（4）点电荷与带电平板的电场线
（5）带等量异种电荷的平行金属板间的电场线
3．电场线的实验模拟
4．电场线的物理意义
（1）电场线中某点的切线方向表示该点的场强方向；
（2）电场线的疏密程度表示场强的相对大小。
5．电场线的特点
（1）电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的疏密程度表示场强的相对大小。
（2）电场线不是真实存在的，是形象地描述电场的假想的线。
（3）电场线是不封闭的曲线，从正电荷或无穷远处出发，终止于负电荷或无穷远处，电场线不会在没有电荷的地方中断。
（4）静电场中任意两条电场线都不相交。
（5）静电场中任意两条电场线也不相切。
（6）仅在电场力作用下，电场线一般不是电荷的运动轨迹。
五、匀强电场
1．定义
电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫匀强电场。
2．匀强电场的电场线
匀强电场的电场线是间隔相等的平行直线。
2019-2020年高二物理电场强度教案 一、教学目标 1、知识与技能 ①知道电荷相互作用是通过电场发生的； ②理解电场强度的定义，并能用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度； ③电场叠加及知道叠加求合场强用平行四边形定则。 2、过程与方法 ①能运用已学过的知识来帮助理解，迁移到新知识，体会类比迁移的方法和思路； ②通过实验及对实验结果的观察、分析，得出对有关现象的本质认识，学会发现问题、 提出问题，讨论问题作出假设并通过推理来总结得出相关结论。 3、情感、态度与价值观 激发学生学习兴趣，体验探究的过程与成功的喜悦。 二、教学方法 1、复习导入新课，提出新课题，通过再研究上次课的演示实验出发，达到承上启下的作用。 2、设问激疑，尽量通过引导，充分调动学生积极思考，发挥主观能动作用，体现学生主体地位。 3、类比释疑，对新概念的引入，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。
4、实验分析，定性与定量相互结合，使具体现象直观表达抽象概念，并充分运用多媒体辅助，动画模拟扩大实验成效。 三、教学仪器 锡箔纸、铁架台、水平横杠、丝绸、玻璃棒 四、教学重难点 1 电场强度的定义 2 电场叠加及知道叠加求合场强用平行四边形定则 五、教学过程 （一）复习引入 师：大家好！很高兴能和大家一起学习。上一节内容，我们认识了点电荷，及电荷之间存在的相互作用。什么是点电荷？电荷相互作用有什么规律？哪位同学来帮我们一起回顾一下？生回答：点电荷概念及库仑定律内容。 师：很好！电荷之间有相互作用，我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。电荷之间的作用力是怎样发生的呢？今天我们就来研究这个问题。 （二）新课学习 师：我们一起回顾一下上节课的实验 师：你看到什么现象？生：带电锡箔飘起 师：这现象说明了什么？生：电荷间有力作用
电场强度与电场线 一、电场: (１)电荷之间得相互作用就是通过特殊形式得物质—-电场发生得,电荷得周围都存在电场、特殊性:不同于生活中常见得物质,瞧不见,摸不着,无法称量,可以叠加、 物质性:就是客观存在得,具有物质得基本属性——质量与能量. (2)基本性质:主要表现在以下几方面 ①引入电场中得任何带电体都将受到电场力得作用,且同一点电荷在电场中不同点处受到得电场力得大小或方向都可能不一样、 ②电场能使引入其中得导体产生静电感应现象、 ③当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体做功,这表示电场具有能量、 二、电场强度(E): 同一电荷q在电场中不同点受到得电场力得方向与大小一般不同,这就是什么因素造成得? (1)关于试探电荷与场源电荷 注意:试探电荷就是一种理想化模型,它就是电量很小得点电荷,将其放入电场后对原电场 强度无影响 指出:虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F得大小来比较各点得电场强弱,但就 是电场力Ｆ得大小还与电荷q得电量有关,所以不能直接用电场力得大小表示电场得强弱、实 验表明:在电场中得同一点,电场力Ｆ与电荷电量q成正比,比值F/q由电荷q在电场中得位置所 决定,跟电荷电量无关,就是反映电场性质得物理量,所以我们用这个比值F/q来表示电场得强 弱. (2)电场强度 ①定义:电场中某一点得电荷受到得电场力F跟它得电荷量ｑ得比值,叫做该点得电场强 度,简称场强.用E表示。 公式(大小):E=Ｆ/ｑ (适用于所有电场) 单位:N/C 意义 ②方向性:物理学中规定,电场中某点得场强方向跟正电荷在该点所受得电场力得方向相 同。 指出:负电荷在电场中某点所受得电场力得方向跟该点得场强方向相反、◎唯一性与固定性 电场中某一点处得电场强度E就是唯一得,它得大小与方向与放入该点电荷q无关,它决定于电场得源电荷及空间位置,电场中每一点对应着得电场强度与就是否放入电荷无关。 三、(真空中)点电荷周围得电场、电场强度得叠加 (1)点电荷周围得电场 ①大小:Ｅ＝ｋQ/ｒ2 (只适用于点电荷得电场) ②方向:如果就是正电荷,Ｅ得方向就就是沿着PＱ得连线并背离Q;如果就是负电荷:E得方 向就就是沿着ＰQ得连线并指向Q。 说明:公式E=ｋQ／r2中得Q就是场源电荷得电量,r就是场中某点到场源电荷得距离. 理解:空间某点得场强就是由产生电场得场源电荷与该点距场源电荷得距离决定得,与 检验电荷无关。 （2）电场强度得叠加原理:某点得场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生得 场强得矢量与. [要点提炼］
一、电场 定义：电荷周围存在的一种传递相互作用力的媒介即为电场。电场是一种特殊的物质。 电场的基本性质：______________________________，此力称电场力。 【答案】电场对放入其中的电荷有力的作用 二、电场强度E 1、定义：放入电场中某点的电荷_______________________，叫做该点的电场强度，简称场强。 注意：电场中某点场强大小和方向，均与该点放不放检验电荷、放那种电荷、放多大检验电荷无关，是电场自身的性质，与外界因素无关。 2、电场强度的定义式：______ 其中的q 为________（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。 电场强度是矢量，规定其方向与______在该点受到的______方向相同。 4、电场强度的单位：______或______。 5、点电荷周围的场强公式是：______，其中Q 是产生该电场的电荷，叫______。 【答案】所受的电场力F 跟它的电荷量q 的比值；F E q =；试探电荷；正电荷；电场力；N/C ；V/m ；2 Q E k r =；场源电荷 三、匀强电场 1、在电场的某一区域，如果场强的______和______都相同，这个区域的电场叫做匀强电场。 2、匀强电场是最简单的电场，在实验研究中经常用到它。两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场．匀强电场电场线特征：_________________________ 3、匀强电场中电势差和电场强度的关系：沿场强方向的两点间的电势差等于______，式中d 是______的距离。 【答案】大小；方向；是一簇平行等间距的直线；ab U Ed =；沿场强方向 知识点回顾 电场强度的综合应用
高二物理教案《电场电场强度》 一、教学目标 1．了解电场的概念。 2．理解电场强度的概念。 3．掌握电场强度的计算方法。 二、重点、难点分析 1．重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。 2．电场强度是描述电场性质的物理量之一，这是难点。初学者容易把电场强度跟电场力混同起来。 三、主要教学过程 1．复习库仑定律 在真空中两个点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。 2．新课引入 任何力的作用都离不开物质，脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的；地球对地表附近物质的作用力是通过重力场——物质，作用的；地球与月亮间有万有引力作用力也是因有万有引力场——物质；两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。 3．教学过程设计 （1）电场 a．电荷周围存在一种特殊物质 提问：既然场是物质，为什么我们看不到呢？ 为转移的客观存在。 例如可见光波长由7000～4000，但还有很多波长的光线我们看不到，但不等于它们不存在。不能以人 类感官为标准判定存在与否。场客观存在的证明是它有力、能的特性。例如重力场对有质量的物体有力的作用，且可对物体做功，说明其能量。电场对放入其中的电荷Q也有力的作用，可对Q做功，说明其有能量。 b．电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，此力称电场力。 c．静电场：静止电荷的电场。 场有能和力的特性，我们先看电场中力的性质，它是本章的重要内容，先以点电荷为例。 如图1所示，在+Q电场中A点分别放入电荷q 1、q 2 、q 3 则它们分别受电场力为： 看看上式，我们可发现场电荷Q对不同的检验电荷q有不同的电场力，但只要A点位置不变，F与q的比值就不变。 从上面分析看出：Q固定则电场的空间分布固定，对于场中某固定
电场强度教案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
《电场强度》教案 授课人李传林 一、教材分析 本堂课采用的是人教版高中物理选修3-1第一章第三节。 电场是一种物质，对这一点的认识，课本是先从电荷间的相互作用要通过物质做媒介引进电场的。电场因为它看不见、摸索不着，比较抽象，故可先把它接受下来，在学习中逐渐加深对它的认识。 本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场”“电场的叠加”四部分组成。电场强度是本章的重点，它的概念的建立又是本章的难点。 二、教学目标 1．知识与技能 （1）知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是一种特殊的物质形态； （2）理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的； （3）推导并掌握点电荷的场强公式，知道电场的叠加原理，会进行简单计算。 2．过程与方法 （1）通过设置问题启发学生思考，使学生初步掌握研究抽象物理量的思维方法； （2）通过组织探究和验证实验过程，训练学生观察与总结的能力，运用数学的控制变量法和比值定义法处理物理问题的方法； （3）让学生亲身经历科学规律探究过程，认识探究意义、尝试探究方法、培养探究能力和创新精神。 3．情感、态度与价值观 （1）通过对场的概念学习，知道自然界有两种物质－－实物粒子和场，提高对客观世界的认识层次； （2）通过探究和验证等活动，培养学生与人交流的合作精神，以及关注社会、积极参与的意识； （3）通过探究培养学生实事求是、精益求精、锲而不舍的探索精神。 三、教学重点 电场强度的定义式的获得过程 四、教学难点 电场强度概念的建立 五、教学过程 复习库仑定律 教师:相互作用的电荷需要接触吗 学生：不需要。 教师：像这样不需要接触也能产生的作用力还有哪些？ 学生：磁力，万有引力。
电场 电场强度 一、教学目标 1. 了解电场的概念 2. 理解电场强度的概念 3. 掌握电场强度的计算方法 二、重点、难点分析 1. 重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。 2. 电场强度是描述电场性质的物理量之一，这是难点。初学者容易把电场强度跟电 场力混同起来。 三、主要教学过程 1. 复习库仑定律 在真空中两点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。 2.新课引入 任何力的作用都离不开物质，脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的；地球对地表附近物质的作用力是通过重力场——物质；两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。 3．教学过程设计 （1）电场 a ．电荷周围存在一种特殊物质 提问：既然场是物质，为什么我们看不到呢？ 答：物质形式 实体（由分子组成）；看的见，摸的着。 场（形式）：看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观 存在。 例如可见光波长由70000A ~40000A ，但还有很多波长的光线我们看不到，但不等于它们不存在。不能以人灯感官为标准判一存在与否。场客观存在的证明是它有力、能的特性。例如重力场对有质量的物体有力的作用，用可对物体做功，说明其能量。电场对放入其 的电荷Q 也有力的作用，可对Q 做功，说明其有能量。 b ．电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，此力称电场力。 c.静电场：静止电荷的电场。 场有能和力的特性，我们先看电场中力的性质，它是本章的重要内容，先以点电荷为例。 如图1所示，在+Q 电场中A 点分别放入电荷q 1、q 2、q 3则它们分别受电场力为： A:F 1=21r kQq F 2=22r kQq ;F 3=23r kQq 看看上式，我们可发现场电荷Q 对不同的检验电荷q 有不同的电场力，但只要A 点位置不变，F 与q 的比值就 不变。 22211r kQ q F q F ==
论电场强度概念的教学 问题的提出 电场强度是高中物理教学内容中的重要概念.长期以来,教材在引入时通常是沿用普通物理的处理方法,即只讲电场强度是检验电荷在电场中某点受到的电场力与电量的比值是一个常量,这个常量与检验电荷无关,只与电场本身的属性有关,所以定义这个比值叫做该点的电场强度,而不讲为什么要用电场力与电量进行比较的原因.这种情况就使得学生在学习中对于电场强度概念的定义始终处于一种“知其然而不知其所以然”的境地,从而在一定程度上影响了学习的效果.有鉴于此,本文拟结合有关教材对电场强度概念引入方式的比较分析,探讨电场强度概念的恰当引入方式,以期对中学物理概念教学有所裨益。 2 人教版教材电场强度概念引入方式的分析 对于电场强度概念,人民教育出版社出版的全日制普通高级中学教科书5物理6(第二册)是这样引入的。 研究电场,必须在电场中放入电荷.这个电荷的电荷量应当充分小,放入之后,不致影响原来的电场.体积要充分小,便于用来研究电场中各点的情况.这样的电荷称为试探电荷. 把试探电荷q放在电荷Q产生的电场中(如图1所示),电荷q在电场中的不同点受到的电场力的大小一般是不同的,这表示各点的电场强弱不同.电荷q在距Q较近的A点,受到的电场力大,表示这点的电场强;电荷q在距Q较远的B点,受到的电场力小,表示这点的电场弱.但是,我们不能直接用电场力的大小表示电
场的强弱,因为不同的电荷q在电场的同一点所受的电场力F是不同的.实验表明,在电场的同一点,比值F/q是恒定的;在电场的不同点,F/q比值一般是不同的.这个比值由电荷q在电场中的位置所决定,跟电荷q无关,是反映电场性质的物理量.在物理学中,就用比值F/q来表示电场的强弱.放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的 电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强,用E表示电场强度,则有 E=F/q. 我们的研究表明,该教材对电场强度概念引入的处理存在着逻辑上的缺陷.我们知道,电场强度是从力的角度描写电场各处强弱及方向的物理量.因此,如果要引入电场强度这个物理量,就需要在电场中放入电荷.然而,直接用电场力表示电场的强弱是不行的.但其原因不仅是/因为不同的电荷q在电场中同一点所受的电场力是不同的,更是因为,如果这样做,就可能会出现离场源电荷Q近的地方电荷受的电场力小(如果在该点放置一个电量较小的电荷),而离场源电荷Q远的地方电荷受的电场力大这样的情况(如果在该点放置一个电量较大的电荷),从而得出离场源电荷Q近的地方电场强度小,而离场源电荷Q远的地方电场强度大的错误结论.原因何在呢? 原来,出现上述佯谬的根本原因在于,直接把两个不同的电荷q放在电场中的不同点所受的电场力F进行比较是没有意义的.这是因为,在做比较时必须要有相同的标准.只有具备了相同的标准,才能使比较的结果有意义.那么,如果两个电荷q的电量不相同怎么办呢?根据比较的要求,就需要把它们的电量"变"成相同.而这种"变"的方法,就是把两个不同的电荷q放在电场中的不同点所受的电场力F与各自的电量相比,而比的结果就“变”成了单位电荷所受的电场力,这正是电场强度的定义. 因此,在电场强度概念引入的过程中,如果在电场中同一点放置不同电量的两个电荷,由于其比值F/q是恒定的,所以,无法比较电场的强弱.相反,如果在电场中的不同点放置不同电量的电荷,由于其比值F/q是不同的,因此,可由其比值判断电场的强弱.然后再在电场中同一点放置不同电量的电荷,由于F/q是一个常量,它是一个反映电场性质的物理量.这样的逻辑关系,才使电场强度定义的引入水到渠成. 3 北师大版教材电场强度概念引入方式的分析 由教育部基础教育司<高中物理课程改革与实验>课题组编写的全日制普通高级中学教科书<物理>(第二册)是这样引入电场强度概念的。
几种常见电场线的分布及其特点 1.点电荷的电场：正点电荷的电场线从正点电荷出发延伸到无限远；负点电荷的电场线从无限远出发延伸到负点电荷。 正点电荷的电场负点电荷的电场 ①点电荷的电场中，没有场强相等的点。（或大小不等或方向不同） ②若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直。在同一球面上的各点场强大小相等方向不同。 ③若以点电荷为原点作一条射线，则该射线上的各点场强方向相同大小不等，离点电荷越远场强越小。 2.等量同种点电荷的电场（正）： ①两点电荷连线中点O处的场强为0，向两侧逐渐增大，方向指向中点。 ②两点电荷连线中点O沿中垂面（线）到无限远，电场线先变密后变疏，即电场强度先变大后变小，方向背离中点。 ③等量同种负点电荷的电场与等量同种正点电荷的电场分布相同，但方向相反。 等量同种正点电荷的电场 3.等量异种点电荷的电场： ①两点电荷连线上的各点电场强度方向从正点电荷指向负点电荷，沿电场线方向先变小后变大，中点处电场强度最小。 ②两点电荷连线的中垂面（线）上，电场强度的方向均相同，且总与中垂面（线）垂直指向负点电荷一侧，从中点到无穷远处电场强度不断减小，中点电场强度最大。 等量异种点电荷的电场 4.平行金属板的电场（匀强电场）： ①两平行金属板形成的电场是匀强电场。 电场中各点大小相等方向相同， 其电场线是间隔相等的平行线 匀强电场 5.点电荷与金属板的电场 ①在金属板附近电场方向均垂直于金属板。 点电荷与金属板的电场 6.常见一般电场： ①可假象在B端有一个正电荷，在A端有一个负电荷。 ②E A >E C >E B ③同一电荷在A受到的电场力大于在B受到的电场力。 ④若粒子运动轨迹如沿图中虚线所示，可断定粒子 所受电场力斜向左上（曲线运动中轨迹凹侧为受力方向）。常见一般电场若仅受电场力则粒子带增加（根据力与运动方 E A >E B >E O =0 E D >E C >E O =0 E D >E E >0
电场强度 教学目标 1、知识与技能 ①知道电荷相互作用是通过电场发生的； ②理解电场强度的定义，并能用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度； ③电场叠加及知道叠加求合场强用平行四边形定则。 2、过程与方法 ①能运用已学过的知识来帮助理解，迁移到新知识，体会类比迁移的方法和思路； ②通过实验及对实验结果的观察、分析，得出对有关现象的本质认识，学会发现问题、提出问题，讨论问题作出假设并通过推理来总结得出相关结论。 3、情感、态度与价值观 激发学生学习兴趣，体验探究的过程与成功的喜悦。 教学重点、难点 1 电场强度的定义 2 电场叠加及知道叠加求合场强用平行四边形定则 教学方法 教学手段 教学活动 （一）复习引入 1、什么是点电荷？ 2、电荷相互作用有什么规律？ （二）新课学习 一起回顾一下上节课的实验 问题1 电荷间的相互作用力是怎么产生的呢？ 学生猜测，讨论，回答．（有同学提出是电场的存在） 思考题： １、电场看不见，又摸不着，我们怎样去认识它、研究它呢？ 学生讨论回答，老师给以引导。 电场的基本特征是能对处在其中的电荷有力的作用，我们可以从电场对电荷的力的效应来研究电场的性质。（与磁场类比）初中我们是怎么感受磁场的存在的呢？ 在磁场中放入小磁针． 我们也可在电场中放入一个类似于小磁针的物体，我们称它为试探电荷，而产生电场的那个电荷称为场源电荷．． 2、什么是场源电荷，什么是试探电荷 Flash演示试探电荷在电场中不同位置的受力情况,引入下一个问题,电场强弱. 我们先找到形成电场的场源电荷Q，又引入一个试探电荷q，q必须很小，可看成
点电荷。而且q 电量也少，不影响源电荷Q 的电场。大家观看演示，好，同一电荷 q 在源电荷Q 附近，不同位置处，静止时受力有何特点？ 大小一般不同 我们刚才实验看到的现象也说明了这一点.这又反映了什么呢? 电场不同位置强弱不同 这说明电场不同位置对放入其中的点电荷产生作用力的性质的强弱不同。 问题2如何表示一个电场不同位置的强弱呢？ 学生讨论发言，鼓励同学大胆猜想。 刚才，试探电荷q 在不同位置受力不同，那么是否电场力就可用来表示电场的强弱呢？ 学生讨论并说明理由。老师创造情境学生分析。 （1）如果在同一位置引入不同电量的试探电荷，电场力有什么特点。在距场源Q 为r 处，分别测试q 、2q ，所受电场力分别为F ，2F ，可见同一位置不同电荷受力却不等。显然不能用试探电荷受的力的大小表示电场。是什么使其受力不同呢？在这个模型中，唯一发生变化的是不影响电场的试探电荷。同时我们发现，尽管试探 电荷不同，电场力不同，但F/q=2F/2q ，对电场中的同一位置，比值q F 相等，它反映了什么呢？怎么不因试探电荷q 电量及受力F 大小的影响？ 情境（2）请比较A,B 两点的电场强弱q1 =1×10-16C ，q2 =2×10-16C F1 =3×10-4C ，F2 =4×10-4C 。 学生计算比较 （类比）上学期，我们接触过速度这个概念，要比较两位同学谁跑得快怎么看 乙，看s/t ，表示单位时间的位移,从而表示物体运动的快慢 （类比）对于电场中的A ，B 两点，我们也用F/q,表示单位电荷量受到的电场力从 而表示电场的强弱。用字母E 表示，即E=q F 。单位：N/C 。在物理学中，常常用比值定义物理量，用来表示研究对象的某种性质。请大家课后总结一下你所学过的用比值法定义的几个物理量。 能不能说电场强度E 和试探电荷所受电场力成正比，与试探电荷的电量q 成反比？电场强度E 与试探电荷有关吗？看一实例。 例：真空中有一个场源电荷Q =1.0×10-8C ，在距离它20cm 的A 点先后分别放入三个试探电荷q1，q2，q3，请分别计算： a 、若q1 =1.6×10-18C ，则该点电场强度大小是多少? b 、若q2 =3.2×10-18C ，则该点电场强度大小是多少? c 、若q1 = -1×10-17C ，则该点电场强度大小是多少? +Q A r=20cm
电场强度和电场线 一、电场： （1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围都存在电场. 特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加. 物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性——质量和能量. （2）基本性质：主要表现在以下几方面 ①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样. ②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象. ③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量. 二、电场强度(E)： 同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？ （1）关于试探电荷和场源电荷 注意：试探电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场 强度无影响 指出：虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱， 但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表示电场的强 弱．实验表明：在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电 场中的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q 来表示电场的强弱． （2）电场强度 ①定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场 强度，简称场强．用E表示。 公式（大小）：E=F/q （适用于所有电场） 单位：N/C 意义 ②方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向 相同． 指出：负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反．◎唯一性和固定性 电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关. 三、（真空中）点电荷周围的电场、电场强度的叠加 （1）点电荷周围的电场 ①大小：E=kQ/r2 （只适用于点电荷的电场） ②方向：如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷：E的方 向就是沿着PQ的连线并指向Q． 说明：公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离． 理解：空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检 验电荷无关． （2）电场强度的叠加原理：某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的 场强的矢量和．
高二物理同步训练试题解析 一、选择题 1．关于电场线的叙述，下列说法正确的是() A．电场线是直线的地方一定是匀强电场 B．电场线的方向就是带正电的试探电荷的运动方向 C．点电荷只受电场力作用时，加速度的方向总是与所在处的电场线的切线重合 D．画有电场线的地方有电场，没画电场线的地方就不存在电场 答案：C 2．一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在下图中能正确反映q、E、F三者关系的是() 图1－3－14 解析：选D.电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的检验电荷及其所受电场力无关，A、B错误；检验电荷在该点受到的电场力F＝Eq，F正比于q，C错误，D 正确． 3． 图1－3－15 如图1－3－15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E A、E B表示A、B两处的场强，则() A．A、B两处的场强方向相同 B．因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以E A＝E B C．电场线从A指向B，所以E A>E B D．不知A、B附近电场线的分布情况，E A、E B的大小不能确定 解析：选AD.电场线的切线方向指场强方向，所以A对；电场线的疏密程度表示场强大小，只有一条电场线的情况下不能判断场强大小，所以B、C错误，D正确． 4.点电荷A和B，分别带正电和负电，电荷量分别为4Q和Q，在A、B连线上，如图1－3－16所示，电场强度为零的地方在() 图1－3－16 A．A和B之间B．A的右侧 C．B的左侧D．A的右侧及B的左侧 解析：选C.因为A带正电，B带负电，所以只有在A右侧和B左侧两者产生的电场强度方向相反，因为Q A>Q B，所以只有B的左侧，才有可能E A与E B等大反向，因而才可能有E A
第九章静电场及其应用 电场电场强度 教学设计 一、知识与技能 1. 知道电荷间的相互作用是通过电场实现的； 2. 知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小和方向。 二、过程与方法 1.体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义公式、单位、方向； 2.知道电场强度的叠加原理，并能用这一原理进行简单的计算。 三、情感态度与价值观 1.通过探究实验，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。 2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。 1、理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性。（重点） 2、理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场。（重点） 3、会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算。（难点） 4、知道电场强度的叠加原理，会应用该原理进行简单计算。（难点） 课件 一、导入新课： 【教师引导】上一节，我们认识了电现象中的电荷，包括点电荷，元电荷及电荷之间存在的相互作用。什么是点电荷？电荷相互作用有什么规律？哪位同学来帮我们回顾一下？ 电荷之间有相互作用，我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。电荷之间的作用力是怎样发生的呢？今天我们就来研究这个问题。
二、讲授新课： 1、电场 【教师引入课程】通过起电机使人体带电，人的头发会竖直散开。 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？ 【教师引导】任何带电体周围产生的一种特殊物质。电场看不见，又摸不着，怎样去认识它、研究它？ 【动手实验】利用手中的塑料笔使其摩擦带电，并让其靠近悬挂的铜丝。 现象：塑料笔吸引铜丝，铜丝偏角可达到60度。 【教师补充】电场的产生：电荷在其周围产生电场，电场是电荷周围存在的一种特殊物质。基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。 【教师补充引导】如图，电荷A对电荷B的作用力，就是电荷A的电场对电场B的作用；电荷B对电荷A的作用力，就是电荷B的电场对电荷A的作用。 【小结】电荷间的相互作用：电荷之间是通过电场发生相互作用的。 2、电场强度 【教师引导】电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的。因此，在研究电场的性质时，应该将电荷放入电场中，从电荷所受的静电力入手。 【教师补充】试探电荷是为了研究源电荷电场的性质而引入的，它的引入不改变源电荷的电场。 【教师提问】为什么试探电荷的电荷量要充分的小？
电场强度教学设计 一、知识与技能 1、了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。 2、知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一 种特殊的形态。 3、理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。 4、能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并 能用此公式进行有关的计算。 5、知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。 二、过程与方法 1、经历探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。 2、领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。 三、情感态度与价值观 建立科学的物质观。养成求真、求实严谨的科学态度。 教学重点： 1、探究描述电场强弱的物理量。 2、理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关 的计算。 教学难点: 探究描述电场强弱的物理量。 教学用具：多媒体课件
设计思路：本节课是一节概念课，让学生体会概念的建立过程，知道为什么建立此概念？这个概念是什么？这个概念建立后能干什么？在学习的过程中整合以往学习的概念，通过物理概念的学习，了解物理学的研究方法。教学中充分调动学生的学习积极性，让学生感到学习物理不仅仅是解题、记忆，而是对大自然规律的探索。 电场强度是“电场”一章的重要概念，本章的概念比较抽象，教材强调弄清建立概念的背景，把抽象概念具体化，以便于学生理解。在教学设计上，一方面不必期望学生通过一节课的学习，就将电场强度这个概念理解得非常透彻，只要让学生初步认识到电场强度是描述电场强弱的物理量，是表示电场本质属性的物理量就好。学生通过一段时间的学习,会逐步深化对此概念的理解。另一方面采用教师引导下的探究式教学方法，以科学探究为学生的主要学习方式，发挥学生的积极性、主动性和创造性。 教学设计 一、复习提问、新课导入 教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律 的内容是什么？ 学生回答：略 教师：两个电荷接触了没？没有接触怎么产生了力？： 投影展示1 （猜1）：超距作用：相隔一定距离的两个物体之间存在 着直接、瞬时的相互作用，不需要任何媒质传递，也不需要任何传递时间。 二、新课教学 （一）电场
1．考点及要求：(1)静电场(Ⅰ)；(2)电场强度、点电荷的场强(Ⅱ)；(3)电场线(Ⅰ).2.方法与技巧：(1)分清是平面上场强的叠加还是立体空间中场强的叠加，再
利用几何知识求解；(2)利用带电体或电场的对称性求合场强；(3)利用整体法与隔离法处理平衡问题． 1．(点电荷场强的计算与场强的合成)如图1所示，A、B、C、D为真空中矩形图形的4个顶点，AB长为3cm，BC长为4cm，在矩形顶点A、B、C三处各放置一个点电荷qA、qB、qC，其中qA、qC为负电荷，qB为正电荷．已知它们的电荷量大小之比为qA∶qB∶qC＝64∶125∶27，点电荷qA产生的电场在D处的场强大小为E.则D处的合场强大小应为( ) A．1.25E C．0 B．2E D．2.5E 2．(应用整体法与隔离法分析电场内的平衡问题)a、b两个带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋3q和－q，两球间用绝缘细线连接，a球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧，则平衡时可能位置是( ) 3．已知表面电荷均匀分布的带电球壳，其内部电场强度处处为零．现有表面电荷均匀分布的带电半球壳，如图2所示，CD为通过半球顶点C与球心O的轴线．P、Q为CD轴上关于O点对称的两点．则( ) A．P点的电场强度与Q点的电场强度大小相等，方向相同 B．P点的电场强度与Q点的电场强度大小相等，方向相反 C．P点的电场强度比Q点的电场强度强 D．P点的电场强度比Q点的电场强度弱 4．(多选)如图3所示，有一正方体空间ABCDEFGH，则下列说法正确的是A．若A点放置一正点电荷，则B、H两点的电场强度大小相等 B．若A点放置一正点电荷，则电势差UBC>UHG C．若在A、E两点处放置等量异种点电荷，则C、G两点的电势相等 D．若在A、E两点处放置等量异种点电荷，则D、F两点的电场强度大小相等5．(多选)如图4所示，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上，下列说法中正确的是( ) A．A、B两处电势、场强均相同 B．C、D两处电势、场强均相同 C．在虚线AB上O点的场强最大 D．带正电的试探电荷在O处的电势能大于在B处的电势能
电场电场强度 1、如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是 （） A．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大 B．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C．点电荷运动在O点时加速度为零，速度达最大值 D．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零 答案 C 解析带等量同种电荷在其中垂线上的电场强度的分布是O处的电场强度为0，无限远处的电场强度也为0，则P点向O点运动的过程中，所受的电场力应该是先变大后变小，故其加速度也应该是先变大后变小，而其速度却一直是在增大的，故A、B错误；电荷运动到O点时，由于该点的电场强度为0，所以加速度也为0，此处速度达到最大，C正确；电荷越过O点后，受力方向与运动方向相反，故电荷做减速运动，加速度也是先变大后变小，故D错误。 2、某静电场的电场线分布，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P和E ，电势分别为φP和φQ，则 ( ) Q A．E P>E Q， φP>φQ B．E P>E Q，φP<φQ C．E P 3、A、B是一条电场线上的两点，若在某点释放一初速为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从A运动到B，其速度随时间变化的规律如图所示。则（） A．电场力 B．电场强度 C．电势 D．电势能 答案 AC 解析：A、由速度图象看出，图线的斜率逐渐增大，电子的加速度增大，电子所受电场力增大，则电场力F A＜F B．故A正确．B、电子所受电场力增大，场强增大，电场强度E A＜E B．故B错误．C、由题，电子静止开始沿电场线从A运动到B，电场力的方向从A到B，电子带负电，则场强方向从B到A，根据顺着电场线电势降低可知，电势U A＜U B．故C正确．D、由速度图象看出，电子的速度增大，动能增大，根据能量守恒得知，电子的电势能减小，则电势能E A＞E B．故D错误．故选AC 4、如图所示，在x轴上关于O点对称的F、G两点有等量异种电荷Q和—Q，一正方形ABCD与xO y在同一平面内，其中心在O点，则下列判断正确的是（） A．O点电场强度为零 B．A、C两点电场强度相等 C．B、D两点电势相等 D．若将点电荷-q从A点移向C，电势能减小 答案 B 1.3电场强度 ●教学目标： 1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形 态； 2.理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道 电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的； 3.能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行 有关的计算； 4.掌握电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算． ●重点难点： 1.电场强度的概念及其定义式； 2.对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算 . ●教学内容： （一）复习上一课时学习的知识 （二）进入新课 思考：电荷间的相互作用力是怎样产生的？ 1、电场概念：电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围都存在电场. 特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加. 物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性——质量和能量. 1、电场基本性质：主要表现在以下几方面 ①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样. ②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象. ③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量. 2、电场强度(E)： 由图1.2-1可知带电金属球周围存在电场。且从小球受力情况可知，电场的强弱与小球带电和位置有关。引出试探电荷和场源电荷---- 注意：检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无影响。电荷量大的点电荷对电场有什么影响呢？ ①定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强．用E表示。 公式（大小）：E=F/q （适用于所有电场，电场强度由什么决定？回顾比值定义法。）提出问题：电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？ ②方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向 高中物理学案：电场强度 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道电场是客观存在的一种特殊物质.2.掌握电场强度的概念、公式、矢量性及方向的规定.3.知道电场线,熟记几种常见电场的电场线. 科学思维：1.领悟比值定义法定义物理量的特点.2.能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能进行有关的计算.3.在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和知识的迁移能力. 一、电场 1.电场：存在于电荷周围的一种特殊物质,电荷之间的相互作用是通过电场产生的. 2.电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用. 二、电场强度 1.试探电荷与场源电荷 (1)试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷,电荷量和尺寸必须充分小. (2)场源电荷：产生电场的电荷. 2.电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力跟它的电荷量的比值,叫做该点的电场强度. (2)定义式：E＝F q ,q是试探电荷的电荷量. (3)单位：牛/库(N/C). (4)方向：电场强度是矢量,电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同,与负电荷在该点所受静电力的方向相反. 三、点电荷的电场电场强度的叠加 1.真空中点电荷的电场 (1)场强公式：E＝k Q r2 ,其中k是静电力常量,Q是场源电荷的电荷量. (2)方向：如果以Q为中心作一个球面,当Q为正电荷时,E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时,E的方向沿半径向内. 2.电场强度的叠加 场强是矢量,如果场源是多个点电荷时,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. 四、电场线 匀强电场 1.电场线 (1)概念：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,电场线不是实际存在的线,而是为了形象描述电场而假想的线. (2)特点 ①电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷. ②电场线在电场中不相交. ③在同一电场中,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线较疏. 2.匀强电场 (1)概念：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同,这个电场就叫做匀强电场. (2)特点：①电场方向处处相同,电场线是平行直线. ②场强大小处处相等,电场线间隔相等. (3)实例：相距很近、带有等量异号电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘除外),可以看做匀强电场. 1.判断下列说法的正误. (1)根据电场强度的定义式E ＝F q 可知,E 与F 成正比,与q 成反比.(×) (2)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同,当该点放置负电荷时,场强反向.(×) (3)由E ＝kQ r 2知,在以Q 为球心、r 为半径的球面上,各处场强相同.(×) (4)若空间只有两个点电荷,则该空间某点的场强等于这两个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.(√) 2.在静电场中的某一点A 放一个试探电荷q ＝－1×10－10C,q 受到的静电力为1×10－8N,方向向左,则A 点的场强的大小为________,方向________；如果从A 点取走q ,A 点场强大小为________. 2019-2020年高中物理电场电场强度教案人教版第二册1．电荷电荷守恒（投影） 元电荷e=1.6×10-19C 2．库仑定律：F=K（适用条件：真空中点电荷） （1）点电荷 （2）K的物理意义 13．2 电场电场强度（2课时） （第1课时） 一、教学目标: 1．通过对电场概念的学习，使学生明确场的特点，描写场的方法，并能在头脑中建立起场的模型和图象。 2．理解场电荷、检验电荷的概念，理解和掌握电场强度的概念。 3．掌握点电荷的电场强度公式。 4．理解和掌握电场的叠加原理，会计算简单的点电荷组产生的电场。 二、教学重点、难点 1．“场”是物理学中的重要概念，“场”的概念比较抽象，在中学物理中，本章又是初次较深入地研究“场”，所以“场”概念的引入，“场”观念的建立，既是本节的重点也是本节的难点。 2．电场强度的概念、场的叠加原理也是本节的重点。 三、教学方法：计算机辅助教学 四、教具：计算机、投影仪、大屏幕、自制CAI课件 五、教学过程： （一）复习提问 两个点电荷电量分别为+4Q、-Q，固定在相距为L的两点，在何处放一个什么样的第三点电荷可使第三点电荷保持静止？ 在两点电连线延长线上，-Q的一侧距-Qx=L处（复习库仑定律）。 与第三个电荷电量无关（为建立场强与检验电荷无关，及由力的合成向场的叠加过渡做 铺垫）。 （二）引入新课 两个电荷间存在着相互作用力，上一节我们定量地研究了两个点电荷之间的相互作用力的规律——库仑定律。 提出问题：在力学中，我们所学过的弹力、摩擦力均是接触力，只有相互接触的两个物体之间才有可能产生弹力、摩擦力。两个电荷之间并不接触，它们之间的相互作用力是如何实现的呢？ （三）进行新课 1．在同学回答的基础上总结出：两个电荷之间的相互作用力是通过电场实现的。任何一个电荷在其周围空间产生电场，另一个电荷处在它产生的电场中，另一个电荷受到电场对它的作用力——称为电场力。 （如同学提出重力、引力，顺便提出重力场、引力场的概念，如无人提出暂不引入重力场、引力场。） 电荷在其周围空间产生电场，静止的电荷产生的电场是静电场。电场对处在场中的其他电荷有力的作用。 2．对任何事物的认识和理解，都要从它与其他事物的相互关系（相互作用）入手，从中找出它的基本性质，对电场的认识也应如此。为了认识电场，找到描写电场性质的物理量，我们先引入两个基本概念：场电荷和检验电荷。 场电荷：产生电场的电荷。 提出问题：什么样的电荷能产生电场？什么样的电荷不能产生电场？！为什么还要提出场电荷呢？ 在总结同学的回答时，强调指出这与以前在力学、热学中研究问题时一样，是研究对象的选取的问题。 检验电荷：放在我们所研究的电场中，用来检验该电场的性质的电荷。 检验电荷必须具备的条件：（1）点电荷；（2）电量足够小，使得当将检验电荷引入电场中时不改变场电荷的分布。 提出问题：为什么检验电荷必须具备以上两个条件？ 先总结必须满足第二个条件的原因，强调对于任何物理测量，只有当测量工具（仪器）的引入不改变被测对象的性质时，或对被测对象的影响小到可以忽略不计时，这种测量才有
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