2017年高中物理(教科版)选修3-1配套课件：第一章 第3节 电场 电场强度和电场线

知识总结
我们很容易遭遇逆境，也很容易被一次次的失败打垮。但是人生不容许我们停留在失败的瞬间，如果不前进，不会自我激励的话，就注定只能被这个世界抛弃。自我激励能力是人自我调节系统中重要的 组成部分，主要表现在对于在压力或者困境中，个体自我安慰、自我积极暗示、自我调节的能力，在个体克服困难、顶住压力、勇对挑战等情况下，都发挥着关键性的作用。具备自我激励能力的人，富 有弹性，经常表现出反败为胜、后来居上、东山再起的倾向，而缺乏这种能力的人，在逆境中的表现就大打折扣，表现为过分依赖外界的鼓励和支持。一个小男孩在自家的后院练习棒球。在挥动球棒前， 对自己大喊：“我是世界上最棒的棒球手！”然后扔出棒球，挥动……但是没有击中。接着，他又对自己喊：“我是世界上最棒的棒球手！”扔出棒球，挥动依旧没有击中。男孩子停下来，检查了球棒 和球，然后用更大的力气对自己喊：“我是世界上最棒的棒球手！”可是接下来的结果，并未如愿。男孩子似乎有些气馁，可是转念一想：我抛球这么刁，一定是个很棒的挥球手。接着男孩子又对自己 喊：“我是世界上最棒的挥球手！”其实，大多数情况下，很多人做不到这看似荒谬的自我鼓励，可是，这故事却深深反映了这个男孩子自我鼓励下的执著，而这执著是很多人并不具备的……而许多奇 迹往往是执著者造成的。许多人惊奇地发现，他们之所以达不到自己孜孜以求的目标，是因为他们的主要目标太小、而且太模糊不清，使自己失去动力。如果你的主要目标不能激发你的想象力，目标的 实现就会遥遥无期。因此，真正能激励你奋发向上的是确立一个既宏伟又具体的远大目标。实现目标的道路绝不是坦途。它总是呈现出一条波浪线，有起也有落，但你可以安排自己的休整点。事先看看 你的时间表，框出你放松、调整、恢复元气的时间。即使你现在感觉不错，也要做好调整计划。这才是明智之举。在自己的事业波峰时，要给自己安排休整点。安排出一大段时间让自己隐退一下，即使 是离开自己挚爱的工作也要如此。只有这样，在你重新投入工作时才能更富激情。困难对于脑力运动者来说，不过是一场场艰辛的比赛。真正的运动者总是盼望比赛。如果把困难看作对自己的诅咒，就 很难在生活中找到动力，如果学会了把握困难带来的机遇，你自然会动力陡生。所以，困难不可怕，可怕的是回避困难。大多数人通过别人对自己的印象和看法来看自己。获得别人对自己的反映很不错， 尤其正面反馈。但是，仅凭别人的一面之辞，把自己的个人形象建立在别人身上，就会面临严重束缚自己的。因此，只把这些溢美之词当作自己生活中的点缀。人生的棋局该由自己来摆。不要从别人身 上找寻自己，应该经常自省。有时候我们不做一件事，是因为我们没有把握做好。我们感到自己“状态不佳”或精力不足时，往往会把必须做的事放在一边，或静等灵感的降临。你可不要这样。如果有 些事你知道需要做却又提不起劲，尽管去做，不要怕犯错。给自己一点自嘲式幽默。抱一种打趣的心情来对待自己做不好的事情，一旦做起来了尽管乐在其中。所以，这次犯错，是为了下次接受挑战后， 要尽量放松。在脑电波开始平和你的中枢神经系统时，你可感受到自己的内在动力在不断增加。你很快会知道自己有何收获。自己能做的事，放松可以产生迎接挑战的勇气。事过境迁，面对人生，面对 社会，面对工作，一切的未来都需要自己去把握。人一定要靠自己。命运如何眷顾，都不会去怜惜一个不努力的人，更不会去同情一个懒惰的人，一切都需要自己去努力。谁都不可能一生一世的帮你， 一时的享受也只不过是过眼云烟，成功需要自己去努力。当今社会的快速发展，各行各业的疲软，再加上每年几百万毕业生涌向社会，社会生存压力太大，以至于所有稍微有点意识的年轻人都想努力提 高自己。看着身边一个个同龄人那么优秀，看着朋友圈的老同学个个事业有成、买房买车，我们心急如梵，害怕被这个社会抛弃。所以努力、焦躁、急迫这些名词缠绕着越来越多的年轻人，我们太想改 变自己，太想早一日成为自己梦想中的那个自己。收藏各种技能学习资料，塞满了电脑各大硬盘；报名流行的各种付费社群，忙的人仰马翻；于是科比看四点钟的洛杉矶成为大家励志的手段，纷纷开始 早起打卡行动。其实……其实我们不觉得太心急了吗？这是有一次自己疲于奔命，病倒了，在医院打点滴时想到的。我时常恐慌，害怕自己浪费时间，就连在医院打点滴的时候，都觉得是对时间的一种 浪费。想快点结束，所以乘着护士不在，自己偷偷的拨快了点滴速度。刚开始自己还能勉强受得了，过了差不多十分钟，真心忍不住了，只好叫护士帮我调到合适的速度。打完点滴走在回家的路上，我 就在想，平时做事和打点滴何尝不是一样，都是有一个度，你太急躁了、太想赶超，身体是受不了的。身体是革命的本钱，我们还年轻，还有大把的时间够我们改变，够我们学习成长。身体就像是1000 前面的那个若是1都不存在了，后面再多的0又有什么用？我是一个急性子，做事风风火火的，所以对于想改变自己，是比任何人都要心急。这次病倒了，个人感觉完全是没有方向、不分主次的一通乱忙 乎才导致的，病倒换来的努力根本是一钱不值。生病的那几天，我跟自己的大学老师打了一个电话，想让老师帮我解惑一下，自己到底是怎么了。别人也很努力啊，而且他们取得的成就远远超过我了， 为啥他们反到身体倍棒而一无所获的自己却病倒了？老师开着电脑，给我分享了两个小故事讲的第一个故事是“保龄球效应”，保龄球投掷对象是10个瓶子，你如果每次砸倒9个瓶子，最终得分是90分， 而你如果每次能砸倒10个瓶子，最终得分是240分。故事讲完，老师问我明白啥意思没？我说大概猜到一点，你让我再努力点，对吗？不对！你已经够努力了，都累病了，我讲这个故事是告诉你，你现 在就是那个每次砸倒9个瓶子的人。你累倒的原因是因为你同时在几个场馆玩，每一个场馆得分都是90分，而有些人，则是只在一个场馆玩，玩多了，他就能砸倒10个瓶子，他就能比你轻松十倍，得分 却还是远远超过你。老师讲的第二故事是“挖水井”，一个人选择好一处地基，就在那里一直坚持不懈的挖下去，而另一个人则是到处选地基，这边挖几米，那边挖几米。第一个人早早的就挖出水来了， 而另一个人则是直到累死也没有挖出一滴水。首先，你必须承认努力是必须的，只要你比别人努力了那么一点，你确实能超过一些人。只是人的精力也是有限的，你这样分散精力去努

的受力方向（ ×）
三、点电荷的电场强度
真空中点电荷+Q产生的电场中，距场源为r处有一点
A，求出试探电荷+q在此处受电场力的大小,并由此
推导该点的电场强度的大小。
r
+Q
AF
kQ E r2
在点电荷周围空间产生的电场中，能否找到电场强度 相同的点？
点电荷的电场强度
E
kQ r12
E
kQ r2 2
光芒四射
——寻找同一位置的不变量 问题：能不能直接用试探电荷所受电场力 的大小来描述电场的强弱？
【理论探究过程】
结在论一场：源A电点有荷Q产F生的电q场 中有两点A、BF（rA﹤krqB）
不变量 k F
q
Q
A
F
+q
结论二：B点不变量 k ' F '
qB
结论三： F
F'
qq
位置A(rA)
电荷 电场力 不变量
选 修 3-1
1.3 电 场 强 度
库仑力本质的解释
A
B
法拉第：电荷在它的周围产
生了一种特殊物质——电场 ，处在电场中的其它电荷受 到的力就是这个电场给予的
法拉第（ Michael Faraday, 1791—1867），英国物理学 家，化学家
场源电荷
试探电荷 Q
试探电荷：电荷量小、体积小
【探究课题】 寻找描述电场强弱的物理量？
Q
r
视为球心处的点电荷Q
+Q
r
E
kQ r2
r R
【小结】
电
电场强度
场
定义式：E F q
方向：正电荷受电场力的方向
真空中点电荷的电场强度：E

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第三十页，共38页。
例题3：图中实线是一簇由正点电荷产生的电场线，虚线是 某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹.带电粒子在从 a到b的运动过程中只受电场力作用(zuòyòng)，根据此图可作出的正 确判断是（ ABCD） A.带电粒子的电性 B.带电粒子在a、b两点的受力方向 C.带电粒子在a、b两点的速度(sùdù)方向 D.带电粒子在a、b两点的速度(sùdù)何处较大
P点的场强为
N/C；把检验电荷的1×电10量-5减少为
2×10-9C，则检验电荷所受的电场力为
N.
如5×果1把03 这个检验电荷取走，则P点的电场强度为
N/C.
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第三十四页，共38页。
练习2：由电场强度的定义式E=F/q可知，在电场 中的同一点（ BC） A.电场强度E与F成正比，跟q成反比 B.无论检验电荷的q值（不为零）如何变化 (biànhuà)，F与q的比值始终不变 C.电场中某一点的场强为零，则处在该点的电荷 受到的电场力一定为零 D.一个不带电的小球在P点受到的电场力为零，则 P点处的场强一定为零
2.电场(diàn c公hǎ式ng：)E=F/q 检强验度电：荷： 所带电量小 体积小
3.点电荷场强公式：E=kQ/r2
4.电场线
熟记几种典型(diǎnxíng)电场的电场 线分布
32
第三十二页，共38页。
练习1. 真空(zhēnkōng)中有一电场，在电场中的P点放一
量为
4×10-9C的检验5×电1荷03 ，它受到的电场力为2×10-5N，则
定.
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思考： 真空中，距离(jùlí)某电荷r处的场强大小如何计 算？

Ea Ea
Eb Ec
Eb Ec
图8
到点电荷+Q距离为r的点，场强大小是 相等的 ， 方向为 从圆心到球面上各点的半径方向 。
在图7中画出a、b、c三点的场强方向。
图9
到点电荷-Q距离为r的点，场强大小是 相等的 ， 方向为从球面各点到圆心上的半径方向 。
在图8中画出a、b、c三点的场强方向。
练一练
§1.3电场 电场强度
四川省绵阳第一中学
生活中常见的力—接触力
图1 手推桌子
图2 骑自行车
图3 打乒乓球
电场
F2 +
q1
F1 + q2
迈克尔·法拉第 Michael Faraday，179Biblioteka —1867英国物理学家、化学家
图4 电荷周围空间存在电场，电荷间通过电场发生相互作用
电场强度
A r Q
2r
（1）若移走q1，而在P点放置一个q1=+2.0 ×10-8 C的点电荷，则q2所受电场力大小为
N，
此时Q在P点产生的电场的场强大小为
N/C，方向与将q1放在P点时的场强方向 相同
（相同/相反）；
（2）若在P点不放任何检验电荷，则Q在P点产生的场强大小为
P点时的场强方向 相同 （相同/相反）。
N/C，方向与将q1放在
1. 把检验电荷放入电场中的不同点a、b、c、d，测得的检验电荷所受电场力F与其电荷量q之间
的函数关系图像，如图所示，则a、b、c、d四点场强大小的关系为（ D ）。
A. Ea＞Eb＞Ec＞Ed B. Ea＞Eb＞Ed＞Ec C. Ed＞Ea＞Eb＞Ec D. Ec＞Ea＞Eb＞Ed
图10
练一练
2. 把 q1=-1.0 ×10-9 C的检验电荷放入电荷Q产生的电场中的P点，测得q1所受电场力大小为1.0×10-6 N， 则：

2．电场强度与电场力的比较
电场强度E
电场力F
反映电场中各点的力的性质的物理量， 电场对放入其中的电荷的作用力的计
定义式：E＝
算式：F＝qE
E的大小由电场本身决定，与电荷q无 F的大小由放在电场中某点的点电荷q
关；在电场中不同的点，E的大小一般 和该点的场强共同决定，F与q成正
是不同的.
比．
对于确定的电场，其中各点的场强都 有确定的方向
叠加 性
在同一空间，如果有几个静止电荷在空间同时产生 电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在 时在该点所产生的场强的矢量和.
4.电场强度的叠加：若场源电荷不唯一，空间某点 的电场等于各点电荷单独在该点产生的电场强度的 矢量和，这种关系叫做电场强度的叠加，遵循平行 四边形定则．
三、点电荷的电场、电场强度的叠加 1．点电荷的电场 如图所示，场源电荷 Q 与试探电荷 q 相距为 r，则它 们的库仑力 F＝kQr2q＝qkQr2，所以电荷 q 处的电场强度 E＝Fq ＝kQr2. (1)公式：E＝krQ2 . (2)方向：若 Q 为正电荷，场强方向沿 Q 和该点的连线 背离 Q；若 Q 为负电荷，场强方向沿 Q 和该点的连线指向 Q.
2．电场线的应用 (1)按照电场线画法的规定，场强大处电场
线密，场强小处电场线疏，根据电场线的疏密 可以比较场强的大小。
(2)根据电场线的定义，电场线每点的切线 方向就是该点电场强度的方向。
3．几种常见电场的电场线 点电荷的电场线分布
等量同种电荷的电场线
等量异种电荷的电场线 带电平行金属板间的电场线
2．对点电荷场强公式的理解 (1)E＝krQ2 的适用条件是：①真空中的点电荷；②真空 中的均匀带电球体． (2)由 E＝krQ2 知，真空中某点电场强度的大小由场源电 荷电荷量的大小 Q 与该点到场源电荷的距离 r 共同决定， 与其他量无关．

-9
由点电荷的电场强度公式 E=

2


2 得Q=
2
= × 10−6 C.
9
(2)电场强度的大小和方向与放在A点的检验电荷(diànhè)无关,改放q=
5×10-9 C的检验电荷时,EA=2×105 N/C,方向仍向左.
2
答案:(1)2×105 N/C,方向向左, × 10−6 C (2)不变
(tànjiū)
二
探究
(tànjiū)
三
(2)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与关于O点对称点d的电场强度相同.(如图甲所示)
第十五页，共二十四页。
探究
(tànjiū)
一
探究
(tànjiū)
向O点,大小由O点的电场强度为零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.(如图乙所示)
乙
第十六页，共二十四页。
【例题1】 在某点电荷右方距离10 cm的A点处放q=5×10-9 C的检验
(jiǎnyàn)电荷时,受到的电场力为F=10-3 N,方向向左,求:(1)A点的电场强度及
电场强度。提示:表示点电荷Q1在点电荷Q2所处(suǒ chǔ)位置产生的电场强度.。(1)电场线的疏密分布情
况反映电场强度的大小关系,电场线密的地方电场强度大,电场线稀疏的地方电场强度小,如图中EA>EB.
No
Image
12/9/2021
第二十四页，共二十四页。
此公式进行有关的计算.
4.知道电场的叠加原理,并会应用这个原理进行简单计算.

Q2：电场强度是什么？有几种表达式？区别在哪？
式 Q3：影响电场强度的因素有哪些？
Q4：如果有多个场源电荷，它们在同一点产生的电场会怎样？ Q5：你认为电场力单和击哪以些编辑因母素版有副关标？题样式 Q6：我们是怎样描述电场的？ Q7：电场线有哪些特点和需要注意的地方？ Q8：正、负点电荷，等量异、同种电荷的电场分布是怎样的？
注意 1.电场线实际不存在，是假想曲线。
单2系.电。击场线此与带处电粒编子在辑电场母中运版动的标轨题迹没样有必然联 式 3.电场线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷
远处。
单击以编辑母版副标题样式
4.电场线不闭合也不相交
5.电场线的疏密表示电场的强弱，即电场强度的大小
6.电场线在某点的切线方向表示该点的场强方向
物理意义
反映电单场击以本编身辑的母版性副质标，题样如式场强分布及方向等。
特点
电场强度的大小只取决于电场的源电荷及空间位置。
即学即练
例1、电场中有一点P，下列说法中正确的有（ C ）
单击此处编辑母版标题样 A.若放在P点的电荷的电量减半，则P点的场强减半 式 B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零
单击以编辑母版副标题样式
q是检验电荷， 且E与q无关
决定式
F

k
Q r2
适用于真空中的 Q是场源电荷，
点电荷
E与Q成正比
均匀带电球体外某点场强的计算
单击此处编辑母版标题样 一个半径为R的均匀带电球体（或
Q
r
式球壳）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
单击以编辑母版场副相标同题，样球式外各点的电场强度：
Q
r
E

FA
＋q
A
＋q
B
B
FB
※注：检验电荷必须要： 电荷量很小（不影响原电场） 体积很小（可以当作质点）
阅读p11《讨论交流》完成下表：
如图1-3-2点电荷Q产生的电场中： FA
r
＋Q
A 2r
B
q0
FB
2q0 3q0 ...... nq0
...... nF0
检验电荷的电荷量(q)
检验电荷在A点受力大小FA 检验电荷在B点受力大小FB
Q是场源电荷的电量， r是场中某点到场源电荷的距离。
4、p13活动 Q E ＝k 2 r 场强与产生电场电荷的电荷量有关；与p点 到+Q的距离r有关；与检验电荷无关。 场强大小与场源电荷Q成正比；与离场源 电荷的距离r的平方成反比； Q ④ 场强大小是 k 2 ；方向由球心指向球面。 r ⑤ 方向由球面a、b、c指向球心。
3、如何表示点电荷的电场强度？
※ 真空中两静止的点电荷之间的相互作
用力（库仑力）:
F＝k r2
Q1Q2
非接触力
两电荷间相互作用时不直接接 它们之间的相互作用力是怎样 触，它们之间的相互作用是通过别 产生的？ 的物质作用的，这就是电场。
一、电场及其性质
1、电场： 存在于带电体周围的特殊物质。
2、电场的基本性质：（电场的力的性质） 对放入其中的电荷有力的作用。 我们把电场对电荷的作用力称为电场力。
④电场线不相交、不相切。 ⑤电场线不闭合。
E1 E2
三、匀强电场
1、定义：各点电场强度的大小和方向都相同 的电场。
特点： 匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀 强电场的电场线是平行等距的直线 电场方向与电场线平行。

答案
【深度思考】
公式 E＝Fq与 E＝kQr2有什么区别？ 答案 公式 E＝Fq是电场强度的定义式，适用于任何电场，E 可以用Fq来 度量，但与 F、q 无关.其中 q 是试探电荷. 公式 E＝kQr2是点电荷场强的决定式，仅适用于点电荷的电场强度求解， Q 是场源电荷，E 与 Q 成正比，与 r2 成反比.
一、电场和电场强度
知识梳理
1.电场
(1)概念：存在于电荷周围的一种特殊的 物，质由电荷产生.
场和实物 是
物质存在的两种不同形式.
(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用 .电荷之间通过电场 相互作用.
(3)静电场： 静止 电荷周围产生的电场.
答案
2.电场强度
(1)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.要求：①电荷量要充分 ；
第一章 静电场
第3讲 电场 电场强度和电场线
目标 定位
1.理解电场强度的概念及其定义式，并会进行有关计算. 2.理解点电荷的电场强度及叠加原理. 3.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布．
栏目 索引
一、电场和电场强度 二、点电荷的电场 电场强度的叠加
三、电场线和匀强电场
对点检测 自查自纠
背离 Q，因为它的方向跟正电荷所受电场力的方向相同.
答案 大小为100 N/C 方向沿OM连线背离Q
解析答案
(3)拿走q后M点的场强.
图1 解析 在M点拿走试探电荷q，有的同学说M点的场强EM＝0，这是错误 的.其原因在于不懂得场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成 电场的电荷Q及场中位置决定的，与试探电荷q是否存在无关.故M点的场 强仍为100 N/C，方向沿OM连线背离Q. 答案 大小为100 N/C 方向沿OM连线背离Q

D. 只要初速度为零，正电荷必将在电场中沿电场线方
向运动
答案：C
思考：在什么情况下，带电粒子的运对轨迹与 电场线重合？
3
32
练习6、如图是电场中的一条电场线，下面说法正确的是 （） A．A点场强一定等于B点场强 B．这可能是一个点电荷产生的电场 C．在B点静止释放一个电子，将一定向A点运动 D．在B点静止释放一个电子，运动过程中它的加速度可能 增大、减小或不变
E 答案：BCD
A
B
小结：仅凭一条电场线无法直接判 断场强的大小（或方向）
234
33
练习7、负电荷从A点自由释放,从A运动B,该负电荷的 v-t图像如图所示,则下列说法正确的是( ABD ) A.电场方向一定由B指向A B.A点的场强一定大于B点的场强 C.产生电场的一定是负点电荷，且在A左端 D.产生电场的可能是等量同种正电荷或等量异种电荷
D．无论定义式E=F/q中的q值(不为零)如何变化，在
电场中的同一点，F与q的比值始终不变
答案：ACD
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练习2、电场中有一点P，下列哪些说法是正确的：( ) 14 A.若放在P点的检验电荷的电量减半，则P点的场强减半 B.若P点没有检验电荷，则P点的场强为零 C.P点的场强越大，则同一点电荷在P点受到的电场力越大 D.P点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向
28
练习2、如图所示，一带电粒子从电场中的A点运动到B 点，轨迹如图示中的虚线所示，不计粒子所受重力，则 （）
A、粒子带正电 B、粒子加速度逐渐减小 C、A点的场强大于B点的场强 D、粒子的速度不断减小
答案：ABC 123
区别：“电场线”和“轨迹”
29
练习3、如图所示,直线是一簇未标明方向的由点电荷 产生的电场线,曲线是某一带正电粒子通过电场区域时 的运动轨迹,A、B是轨迹上的两点,若带电粒子运动中 只受电场力作用,根据此图可以判断的是A(C ) A.可以判断该电场的方向.