新教材2023版高中物理第一章静电场3.静电场电场强度和电场线课件教科版必修第三册

3.静电场电场强度和电场线必备知识·自主学习关键能力·合作探究随堂演练·自主检测课

标

要

求思

维

导

图1.知道电场是一种物质．2．了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法．3．用电场线描述电场．必备知识·自主学习一、静电场1．电场：存在于电荷周围的一种特殊的物质，电荷与电荷之间的相互作用力就是通过电场而发生的．场和由实物粒子构成的物质是物质存在的两种不同形态．2．电场力：电场对电荷的________称为电场力．3．静电场：静止电荷周围产生的电场，称为静电场．作用力二、电场强度1．检验电荷(1)定义：研究电场力的性质时引入的电荷．(2)要求：①电荷量要充分小；②____________，可视为点电荷．2．场源电荷：产生电场的带电体所带的电荷称为场源电荷，简称源电荷．体积要充分小3．电场强度(1)定义：任何带电体所产生的电场，在某一位置的检验电荷所受电场力与电荷量的比表征了电场在该点的性质．我们把这个比称为该点的电场强度．(2)定义式：E＝________(3)单位：牛每库，符号为________．(4)方向：电场强度是一个矢量，电场中某一点的场强的方向是位于该点的____电荷受力的方向．

N/C正三、电场线1．电场线(1)定义：为了形象的描述电场而假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点的场强方向一致．(2)特点①电场线从________或无穷远处出发，终止于无穷远处或________，是不闭合曲线．②电场线在电场中不相交，因为同一位置电场强度的方向只能有一个．③在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越____．④电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而________的线．正电荷负电荷大假想2．匀强电场(1)定义：电场强度的大小和方向都相同的电场．(2)电场线特点：匀强电场的电场线相互平行且均匀分布．

[导学1]电场是物质的，存在着相互作用，并且具有能量．[导学2]检验电荷的电荷量小，不致于影响原电场的分布；体积小的目的是为了描述电场中的某一点的性质．[导学3]电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与检验电荷所带的电荷量无关，与检验电荷的正负无关，与是否存在检验电荷无关．[导学4]电场强度是矢量，叠加时遵从平行四边形定则．关键能力·合作探究

归纳总结1.电场强度的两个性质(1)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．(2)矢量性：电场强度描述了电场的方向，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．2．两点说明(1)试探电荷是一种理想化模型，它是电荷量和尺寸都充分小的点电荷，但点电荷不一定能做试探电荷．(2)和已经学过的其他矢量一样，比较电场强度是否相同时，一定要考虑大小、方向两个要素．典例示范例1如图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个电荷量为－2.0×10－8C的点电荷q1，测出其受到的电场力F1大小为4.0×10－6N，方向如图所示．(1)B处电场强度是多大？方向是怎样的？(2)拿走q1后，B处的电场强度是多大？(3)如果换用一个电荷量为4.0×10－7C的点电荷q2放在B点，此时B处电场强度是多大？方向是怎样的？电荷q2受力如何？

答案：B解析：定义式中的q表示检测用试探电荷的电荷量，B正确，A错误；场强E的大小与q的值无关，C错误；E的方向与正的试探电荷的受力方向相同，D错误．素养训练2在电场中A点放一个＋2×10－6C的电荷，受到的电场力为4×10－4N，把电荷拿走后，A点的场强为(

)A．0B．2×102N/CC．5×10－3N/CD．无法确定答案：B

探究点二点电荷的电场电场强度的叠加导学探究(1)如图1所示，在正点电荷Q的电场中有一正试探电荷q，已知q到Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？

(2)如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图2所示的位置，q所在位置的电场的电场强度多大？方向如何？

答案：ACD

答案：A

探究点三电场线的应用归纳总结1.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．2．常见的电场线3．电场线与带电粒子运动轨迹的关系(1)电场线不是带电粒子的运动轨迹．(2)同时具备以下条件时运动轨迹与电场线重合：①电场线为直线；②带电粒子的初速度为零或初速度沿电场线所在直线；③带电粒子只受电场力或其他力的合力沿电场线所在直线．(3)只在电场力作用下，以下两种情况带电粒子都做曲线运动，且运动轨迹与电场线不重合：①电场线为曲线；②电场线为直线时，带电粒子有初速度且与电场线不共线．典例示范例3(多选)如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子(

)A．电性与场源电荷的电性相同B．在a、b两点所受电场力大小Fa>FbC．在a、b两点的速度大小va>vbD．在a、b两点的动能Eka<Ekb答案：BC解析：根据带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子所受电场力的方向跟电场线共线，指向曲线弯曲的内侧，由此可知，带电粒子与场源电荷电性相反，选项A错误；a点电场线比b点密，所以a点场强较大，带电粒子在a点所受电场力较大，选项B正确；假设带电粒子由a点运动到b点，所受电场力方向与速度方向之间的夹角大于90°，电场力做负功，带电粒子的动能减少，速度减小，即Eka>Ekb，va>vb，同理可分析带电粒子由b点运动到a点时也有Eka>Ekb，va>vb，C正确，D错误．思维方法根据电场线和粒子的运动轨迹判断运动情况在电场线与粒子运动轨迹的交点处确定速度方向和电场力方向(或电场力的反方向)．(1)轨迹上该点切线的方向为速度方向．(2)电场线上该点切线的方向为电场力的方向或其反方向，然后根据力指向轨迹的凹侧的特点，确定电场力的方向．(3)根据力与速度间的夹角判断粒子是加速还是减速．素养训练5

(多选)在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点．其中a、b两点电场强度方向相同的是(

)答案：BD解析：A选项中，与点电荷等间距的a、b两点，场强大小相等，方向不同，A错误；对B选项来说，根据等量异种电荷电场线的特点可判断，b点和a点场强方向相同，B正确；C选项中，等量同种电荷连线的中垂线上的a、b两点场强方向相反，C错误；D选项中，根据电场线的疏密程度可判断，b点的场强大于a点的场强，方向相同，D正确．素养训练6

A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其v-­t图像如图所示．则此电场的电场线分布可能是(

)答案：A解析：负点电荷在电场力的作用下由A运动到B，并由v-t图像知，负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动．由F＝ma得电场力越来越大，即A→B电场强度越来越大，电场线分布越来越密．又由于负电荷所受电场力方向与速度方向相反，由B到A，故场强方向为由A到B，故A正确．随堂演练·自主检测1．(多选)图甲中，AB是一个点电荷电场中的电场线，图乙中是放在a、b处检验电荷的电荷量与所受电场力数量间的函数图线，由此可以判定下列说法中可能正确的是(

)A．场源电荷是正电荷，位于A点B．场源电荷是正电荷，位于B点C．场源电荷是负电荷，位于A点D．场源电荷是负电荷，位于B点答案：AC

2.电场线可以形象地描述电场的强弱和方向．图为等量异种电荷电场的电场线分布图，M、N为该电场中的两点，下列说法中正确的是(

)A．左侧电荷带负电，右侧电荷带正电B．左侧电荷带正电，右侧电荷带负电C．M、N两点电场强度方向相同D．M、N两点电场强度大小相等答案：B解析：由题图可知，电场线从正电荷出发，终止于负电荷，则左侧电荷带正电，右侧电荷带负电，A错误，B正确；根据电场线的疏密判断电场强度强弱，而电场线某点的切线方向，即为电场强度的方向，则M、N两点电场强度方向不相同，大小不相等，故C、D错误．3.如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec.关于Ea、Eb、Ec的比较，下列说法正确的是(

)A．Ea>Eb>Ec

B．Ea<Eb<EcC．Ea＝Eb＝EcD．Ea＝Eb，Eb>Ec答案：A解析：根据电场线的特点可知，电场线越密电场强度越大，则Ea>Eb>Ec，A正确．4.某电场的电场线如图所示，仅受电场力作用的同一点电荷