人教版(2019)高中物理必修第三册教案：第九章 第三节 电场 电场强度

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？
回答：试探电荷的引入，是为了测量电场的分布特性。

除场源是点电荷的情形外，在带电体激发的电场中放入电荷都会改变场源电荷的分布，这对原来的电场来说已经发生了变化。

为了尽量减少这种变化，要求放入的试探电荷对场源电荷的分布的影响尽可能小到可以忽略不计，这就要求作为试探电荷的电荷量要充分小。

【思考与讨论】
我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱因为对于电荷量不同的试探电荷，即使在电场的同一点，所受的静电力也不相同。

那么，用什么物理量能够描述电场的强弱呢？
【教师总结】
放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的比值，叫作该点的电场强度；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。

3、点电荷的电场 电场强度的叠加 【教师引导】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 ，则它们之间的库仑力22
Qq Q
F k qk r r ==，所以电荷q 处的电场强度2=F Q
E k q r
=。

【教师补充引导】电场强度的叠加
图中P 点的电场强度，等于电荷＋Q 1在该点产生的电场强度E 1与电荷－Q 2在该点产生的电场强度E 2的矢量和。

【小结】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。

这种
关系叫作电场强度的叠加。

【教师总结】如图所示，均匀带电球体(或球壳)外某点的电场，与一个位于球心、电荷量
相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即2=Q
E k r
，式中的r 是球心到该点的距离(r ＞R )，Q 为整个球体所带的电荷量。

4、电场线
【教师引导】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。

【教师提问】根据我们所看到的几种电场线，谁能归纳一下电场线的方向有什么特点？教师归纳：电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，如果只有负电荷，则电场线来自无穷远，终止于负电荷。

如图，几种经典电场线
【教师总结】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，是不闭合曲线。

(2)电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。

(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大。

(4)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。

5、匀强电场
如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫匀强电场。

见课本图。

1、电场强度的定义式为
F
E
q
=，点电荷的场强公式为
2
kQ
E
r
=，下列说法中正确的是( )
A.
F
E
q
=中的场强E是电荷q产生的 B.
F
E
q
=和
2
kQ
E
r
=都只对点电荷适用
C.
F
E
q
=中的F表示单位正电荷的受力 D.
2
kQ
E
r
=中的场强E是电荷Q产生的
答案：D
2、在相距为r 的A B 、两点分别放上点电荷A Q 和B Q ，C 为AB 的中点，如图所示，现引入带正电的检验电荷q ，则下列说法中不正确的是( )
A.如果q 在C 点受力为零，则A Q 和B Q 一定是等量异种电荷
B.如果q 在AB 延长线离B 较近的D 点受力为零，则A Q 和B Q 一定是异种电荷，且电荷量大小A B Q Q >
C.如果q 在AC 段上的某一点受力为零，而在BC 段上移动时始终受到向右的力，则A Q 一定是负电荷且电荷量大小A B Q Q <
D.如果q 沿AB 的垂直平分线移动时受力方向始终不变，则A Q 和B Q 一定是等量异种电荷 答案：A
3、在下列各静电场的电场线分布图中，其中不可能的是( ) A. B.
C.
D.
答案：D
4、如图所示，在正方形四个顶点分别放置一个点电荷，所带电荷量已在图中标出，则下列四个选项中，正方形中心处场强最大的是( )
A. B.
C. D.
答案：B
5、如图所示，APB 曲线是电场中的一条电场线，ab 与曲线相切于P cd ，与ab 正交于P ，一个电子通过P 点时其速度与Pc 同向，若电子只受电场力作用，则其加速度( )
A.与a 同向
B.与b 同向
C.与c 同向
D.与d 同向
答案：A
6、如图所示，
A B 、两点之间相距0.16 m ，A B 、两点处放的电荷的电荷量分别为Q +和9Q +，求在A B 、连线上的0E =点的位置．
答案：电场强度0E =的位置一定在AB 之间，距A 为0.04m
§9.3 电场 电场强度
一、电场
1．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。

2．基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。

3．电荷间的相互作用： 电荷之间是通过电场发生相互作用的。

4．电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。

5．静电场：静止的电荷产生的电场。

二、电场强度
1．试探电荷：为研究电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。

2．场源电荷：激发电场的电荷。

3．电场强度
(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的比值，叫作该点的电场强度。

(2)定义式：F E q。

(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。

(5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。

三、点电荷的电场 电场强度的叠加 1．点电荷的电场 (1)公式：2
=Q E k
r 。

(2)方向：若Q 为正电荷，电场强度方向沿Q 和该点的连线背离Q ；若Q 为负电荷，电场强度方向沿Q 和该点的连线指向Q 。

2．电场强度的叠加：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。

这种关系叫作电场强度的叠加。

四、电场线
1．定义：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)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是不闭合曲线。

(2)电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。

(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大。

(4)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。

五、匀强电场
1．定义：电场强度的大小相等，方向相同的电场。

2．电场线特点：匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。

引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。