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物理3 电场 电场强度授课课件ppt
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这是一份物理3 电场 电场强度授课课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了电场电场强度，目标体系构建，素养目标，课前预习反馈，知识点1，知识点2，正电荷，知识点3，负电荷，真空中点电荷等内容，欢迎下载使用。
第1课时 电场 电场强度 电场线
【课程标准】1．知道电荷的周围存在着电场，知道电荷间的相互作用是通过电场产生的。2．知道电场强度的概念和定义式，并会进行有关计算。3．理解点电荷的电场强度及叠加原理。4．会用电场线表示电场，并熟记几种常见的电场线分布。
电场1．电场：存在于________周围，由________产生。2．电荷之间是通过________发生相互作用的。3．电场的物质性：电场具有________，是物质存在的一种形式。4．静电场：________电荷产生的电场。
电场强度1．试探电荷：研究电场性质时，放在电场中电荷量和________都很小的点电荷。2．场源电荷：激发________的电荷。
3．电场强度：(1)定义：试探电荷所受的静电力与它的电荷量之______。(2)定义式：E＝______。(3)单位：牛每库，符号为_________。(4)方向：电场强度是矢量，物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与__________在该点所受的静电力的方向相同。
点电荷的电场 电场强度的叠加1．点电荷的电场(1)定义式：E＝________，Q为真空中点电荷的带电荷量，r为该点到点电荷Q的距离。(2)方向若Q为__________，场强方向沿Q和该点的连线指向该点；若Q为__________，场强方向沿Q和该点的连线指向Q。(3)适用条件________________。
2．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的__________。
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____________表示该点的电场强度方向。2．特点：(1)电场线从__________或__________出发，终止于__________或__________，是不闭合曲线。(2)同一电场的电场线在电场中不________，这是因为电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
匀强电场1．定义：电场中各点的电场强度的大小________、________相同的电场。2．电场线特点：匀强电场的电场线可用间隔相等的__________来表示。3．实例：相距很近的一对带等量异种电荷的________金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场。
『判一判』(1)试探电荷的电荷量和尺寸都很小，放入试探电荷后不引起原电场的明显变化，因此试探电荷就是电荷量很小的点电荷。( )(2)电场强度的方向就是放在该处的试探电荷所受电场力的方向。( )
(3)若以点电荷为球心做一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上各点电场强度处处相同。( )(4)两个异种电荷间的电场线从负电荷指向正电荷。( )(5)电场线在实际中不存在。( )(6)匀强电场的电场线可以是曲线。( )
『想一想』(1)既然电场用眼睛看不到，也无法用手触摸到，那么怎么能够证明某一空间中存在电场呢？(2)实验能显示电场线的形状，为什么说电场线不是客观存在的？解析：(1)可根据电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有静电力的作用，在该空间放入一带电体通过测量其是否受到静电力检验。
(2)电场是一种特殊的物质，无形无体，能够充满它所在的空间，而实验之所以能显示电场线的形状，是因为在引入电场线时，抓住“静电力”这一根本属性。实验显示的正是带电体在电场中受到静电力随位置而改变的情况。因此可以用实验来显示电场线的形状，但不能说明电场线是客观存在的，应理解为电场线是假想的，电场才是客观存在的。
弹力和摩擦力都是在两个物体互相接触的情况下产生的。而两个带电体没有接触，就可以发生静电力的作用。那么，电荷之间的相互作用是通过什么发生的？提示：电场。
对电场及电场强度的理解
1．对电场的理解(1)场与分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，它是物质存在的一种特殊形式。场与实物是物质存在的两种不同形式。(2)电荷的周围一定存在电场，静止电荷的周围存在着静电场。(3)电场的特性是对放入其中的电荷产生力的作用，电荷间的相互作用是通过电场发生的。
(3)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。(4)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，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。
如图所示，在一带负电荷的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图，则：
(1)B处场强多大？方向如何？(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？(3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？思路引导：(1)电场强度是矢量，表示电场的强弱和方向。(2)电场强度由电场自身决定，与是否放入检验电荷无关。
(2)q2在B点所受静电力大小F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反。此时B处场强仍为200 N/C，方向与F1方向相反。(3)某点场强大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B点场强大小仍为200 N/C。答案：(1)200 N/C 方向与F1方向相反(2)8.0×10－5 N 200 N/C (3)200 N/C
1．(多选)(2022·天津南开高二期末)若在电场中的某点A放一试探电荷＋q，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右。下列说法中正确的是( )A．在A点放一个负试探电荷，A点的场强方向为水平向左B．在A点放一个负试探电荷，它所受的电场力方向水平向左C．在A点放一个电荷量为＋2q的试探电荷，它所受的电场力仍为F
同一电荷放在电场中不同的地方，受到的电场力大小与方向为什么不同？提示：不同地方的电场强度大小和方向不同。
点电荷的电场 电场强度的叠加
2．电场强度的叠加(1)如果场源电荷是多个点电荷，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。(2)电场强度是矢量，电场强度的叠加遵循平行四边形定则。
(2022·安徽合肥三中期中)有一水平向右的匀强电场，电场强度大小E＝4×103 N/C，在电场内作一半径为30 cm的圆，圆周上取A、B两点，如图所示，连线AO沿E方向，BO⊥AO，另在圆心O处放一电荷量q＝4×10－8 C的正电荷，计算：(1)A处的电场强度大小；(2)B处的电场强度大小和方向。(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)
2．如图所示，电荷量为＋q和－q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有( )A．体中心、各面中心和各边中点B．体中心和各边中点C．各面中心和各边中点D．体中心和各面中心
解析：本题考查的是点电荷的电场强度及电场强度的叠加，意在考查考生对上述规律的应用及对称思维能力。由点电荷的场强公式及电荷的对称分布，可推断出在正方体范围内电场强度为零的点为体中心和各面中心。
如图所示，A、B是点电荷a、b连线上的两点，实线是它们间的电场线。(1)电荷a、b各带有什么性质的电荷？(2)A、B两点的电场强弱相同吗？方向相同吗？提示：(1)a带正电，b带负电。(2)A、B两点电场强弱不同，方向相同。
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．几种常见电场的电场线
带电平行金属板间的电场线
(多选) 某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是( )A．粒子必定带正电荷B．粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D．粒子在M点的速度小于它在N点的速度
解析：根据电荷运动轨迹弯曲的情况，可以确定点电荷受电场力的方向沿电场线方向，故此点电荷带正电，A选项正确；由于电场线越密，场强越大，点电荷受电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此点电荷在N点加速度大，B选项错误；C选项正确；根据电场力的方向可判粒子从M到N速度增大，故D选项正确。
3．如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是( )A．这个电场可能是负点电荷的电场B．点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大C．负电荷在B点处受到的静电力的方向沿电场线的切线方向
D．点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)
等效法处理叠加场各种性质的场与实物(由分子和原子构成的物质)的根本区别之一是场具有叠加性，即几个场可以同时占据同一空间，从而形成叠加场。对于叠加场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果，也可以同时研究几种场力共同作用的效果，将叠加场等效为一个简单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学的规律和方法进行分析与解答。
半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电荷的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示，珠子所受静电力是其重力的3/4倍。将珠子从环上最低位置A点静止释放，则珠子所能获得最大动能E为多少？
1．(2022·广东省湛江市第二十一中学高二上学期期中)关于电场强度，下列说法正确的是( )A．电场中某点的电场强度就是单位电荷在该点受到的电场力B．电场中某点的电场强度与该点所放试探电荷所受的电场力成正比C．电场中某点的电场强度方向就是试探电荷在该点所受电场力的方向D．电场中某点的电场强度与该点有无试探电荷无关
解析：电场强度反映电场的强弱和方向，与电场力是两回事，故A错误；电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关，故B错误，D正确；电场强度方向是正试探电荷在该点所受电场力的方向，与负试探电荷在该点所受电场力的方向相反，故C错误。
2．(2022·江苏省常州市“教学研究合作联盟”高一下学期期中)在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是( )
A．甲图中与点电荷等距的a、b两点B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D．丁图中非匀强电场中 a、b两点答案： C
解析：甲图中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相等，方向不相反，故A错误；对乙图，根据电场线的疏密及对称性可判断，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，故B错误；丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点，电场强度大小相等，方向相反，故C正确；对丁图，根据电场线的疏密可判断，b点的电场强度大于a点的电场强度，故D错误。
3．(多选)(2022·全国高二专题练习)如图是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像，其中正确的是( )
解析：电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关，故该点电场强度是个定值，故A正确，B错误；根据F＝Eq可知，F－q图像是正比例函数图像，故C错误，D正确。
4．(2022·海南高三学业考试)M、N两点相距为d，各固定一正点电荷，两电荷所带电荷量分别为Q1和Q2，且Q1＝2Q2，在M、N连线上A点(未画出)场强为零，则A、N之间的距离为( )
第1课时 电场 电场强度 电场线
【课程标准】1．知道电荷的周围存在着电场，知道电荷间的相互作用是通过电场产生的。2．知道电场强度的概念和定义式，并会进行有关计算。3．理解点电荷的电场强度及叠加原理。4．会用电场线表示电场，并熟记几种常见的电场线分布。
电场1．电场：存在于________周围，由________产生。2．电荷之间是通过________发生相互作用的。3．电场的物质性：电场具有________，是物质存在的一种形式。4．静电场：________电荷产生的电场。
电场强度1．试探电荷：研究电场性质时，放在电场中电荷量和________都很小的点电荷。2．场源电荷：激发________的电荷。
3．电场强度：(1)定义：试探电荷所受的静电力与它的电荷量之______。(2)定义式：E＝______。(3)单位：牛每库，符号为_________。(4)方向：电场强度是矢量，物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与__________在该点所受的静电力的方向相同。
点电荷的电场 电场强度的叠加1．点电荷的电场(1)定义式：E＝________，Q为真空中点电荷的带电荷量，r为该点到点电荷Q的距离。(2)方向若Q为__________，场强方向沿Q和该点的连线指向该点；若Q为__________，场强方向沿Q和该点的连线指向Q。(3)适用条件________________。
2．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的__________。
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____________表示该点的电场强度方向。2．特点：(1)电场线从__________或__________出发，终止于__________或__________，是不闭合曲线。(2)同一电场的电场线在电场中不________，这是因为电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
匀强电场1．定义：电场中各点的电场强度的大小________、________相同的电场。2．电场线特点：匀强电场的电场线可用间隔相等的__________来表示。3．实例：相距很近的一对带等量异种电荷的________金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场。
『判一判』(1)试探电荷的电荷量和尺寸都很小，放入试探电荷后不引起原电场的明显变化，因此试探电荷就是电荷量很小的点电荷。( )(2)电场强度的方向就是放在该处的试探电荷所受电场力的方向。( )
(3)若以点电荷为球心做一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上各点电场强度处处相同。( )(4)两个异种电荷间的电场线从负电荷指向正电荷。( )(5)电场线在实际中不存在。( )(6)匀强电场的电场线可以是曲线。( )
『想一想』(1)既然电场用眼睛看不到，也无法用手触摸到，那么怎么能够证明某一空间中存在电场呢？(2)实验能显示电场线的形状，为什么说电场线不是客观存在的？解析：(1)可根据电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有静电力的作用，在该空间放入一带电体通过测量其是否受到静电力检验。
(2)电场是一种特殊的物质，无形无体，能够充满它所在的空间，而实验之所以能显示电场线的形状，是因为在引入电场线时，抓住“静电力”这一根本属性。实验显示的正是带电体在电场中受到静电力随位置而改变的情况。因此可以用实验来显示电场线的形状，但不能说明电场线是客观存在的，应理解为电场线是假想的，电场才是客观存在的。
弹力和摩擦力都是在两个物体互相接触的情况下产生的。而两个带电体没有接触，就可以发生静电力的作用。那么，电荷之间的相互作用是通过什么发生的？提示：电场。
对电场及电场强度的理解
1．对电场的理解(1)场与分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，它是物质存在的一种特殊形式。场与实物是物质存在的两种不同形式。(2)电荷的周围一定存在电场，静止电荷的周围存在着静电场。(3)电场的特性是对放入其中的电荷产生力的作用，电荷间的相互作用是通过电场发生的。
(3)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。(4)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，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。
如图所示，在一带负电荷的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图，则：
(1)B处场强多大？方向如何？(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？(3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？思路引导：(1)电场强度是矢量，表示电场的强弱和方向。(2)电场强度由电场自身决定，与是否放入检验电荷无关。
(2)q2在B点所受静电力大小F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反。此时B处场强仍为200 N/C，方向与F1方向相反。(3)某点场强大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B点场强大小仍为200 N/C。答案：(1)200 N/C 方向与F1方向相反(2)8.0×10－5 N 200 N/C (3)200 N/C
1．(多选)(2022·天津南开高二期末)若在电场中的某点A放一试探电荷＋q，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右。下列说法中正确的是( )A．在A点放一个负试探电荷，A点的场强方向为水平向左B．在A点放一个负试探电荷，它所受的电场力方向水平向左C．在A点放一个电荷量为＋2q的试探电荷，它所受的电场力仍为F
同一电荷放在电场中不同的地方，受到的电场力大小与方向为什么不同？提示：不同地方的电场强度大小和方向不同。
点电荷的电场 电场强度的叠加
2．电场强度的叠加(1)如果场源电荷是多个点电荷，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。(2)电场强度是矢量，电场强度的叠加遵循平行四边形定则。
(2022·安徽合肥三中期中)有一水平向右的匀强电场，电场强度大小E＝4×103 N/C，在电场内作一半径为30 cm的圆，圆周上取A、B两点，如图所示，连线AO沿E方向，BO⊥AO，另在圆心O处放一电荷量q＝4×10－8 C的正电荷，计算：(1)A处的电场强度大小；(2)B处的电场强度大小和方向。(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)
2．如图所示，电荷量为＋q和－q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有( )A．体中心、各面中心和各边中点B．体中心和各边中点C．各面中心和各边中点D．体中心和各面中心
解析：本题考查的是点电荷的电场强度及电场强度的叠加，意在考查考生对上述规律的应用及对称思维能力。由点电荷的场强公式及电荷的对称分布，可推断出在正方体范围内电场强度为零的点为体中心和各面中心。
如图所示，A、B是点电荷a、b连线上的两点，实线是它们间的电场线。(1)电荷a、b各带有什么性质的电荷？(2)A、B两点的电场强弱相同吗？方向相同吗？提示：(1)a带正电，b带负电。(2)A、B两点电场强弱不同，方向相同。
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．几种常见电场的电场线
带电平行金属板间的电场线
(多选) 某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是( )A．粒子必定带正电荷B．粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D．粒子在M点的速度小于它在N点的速度
解析：根据电荷运动轨迹弯曲的情况，可以确定点电荷受电场力的方向沿电场线方向，故此点电荷带正电，A选项正确；由于电场线越密，场强越大，点电荷受电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此点电荷在N点加速度大，B选项错误；C选项正确；根据电场力的方向可判粒子从M到N速度增大，故D选项正确。
3．如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是( )A．这个电场可能是负点电荷的电场B．点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大C．负电荷在B点处受到的静电力的方向沿电场线的切线方向
D．点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)
等效法处理叠加场各种性质的场与实物(由分子和原子构成的物质)的根本区别之一是场具有叠加性，即几个场可以同时占据同一空间，从而形成叠加场。对于叠加场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果，也可以同时研究几种场力共同作用的效果，将叠加场等效为一个简单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学的规律和方法进行分析与解答。
半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电荷的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示，珠子所受静电力是其重力的3/4倍。将珠子从环上最低位置A点静止释放，则珠子所能获得最大动能E为多少？
1．(2022·广东省湛江市第二十一中学高二上学期期中)关于电场强度，下列说法正确的是( )A．电场中某点的电场强度就是单位电荷在该点受到的电场力B．电场中某点的电场强度与该点所放试探电荷所受的电场力成正比C．电场中某点的电场强度方向就是试探电荷在该点所受电场力的方向D．电场中某点的电场强度与该点有无试探电荷无关
解析：电场强度反映电场的强弱和方向，与电场力是两回事，故A错误；电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关，故B错误，D正确；电场强度方向是正试探电荷在该点所受电场力的方向，与负试探电荷在该点所受电场力的方向相反，故C错误。
2．(2022·江苏省常州市“教学研究合作联盟”高一下学期期中)在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是( )
A．甲图中与点电荷等距的a、b两点B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D．丁图中非匀强电场中 a、b两点答案： C
解析：甲图中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相等，方向不相反，故A错误；对乙图，根据电场线的疏密及对称性可判断，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，故B错误；丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点，电场强度大小相等，方向相反，故C正确；对丁图，根据电场线的疏密可判断，b点的电场强度大于a点的电场强度，故D错误。
3．(多选)(2022·全国高二专题练习)如图是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像，其中正确的是( )
解析：电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关，故该点电场强度是个定值，故A正确，B错误；根据F＝Eq可知，F－q图像是正比例函数图像，故C错误，D正确。
4．(2022·海南高三学业考试)M、N两点相距为d，各固定一正点电荷，两电荷所带电荷量分别为Q1和Q2，且Q1＝2Q2，在M、N连线上A点(未画出)场强为零，则A、N之间的距离为( )
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