物理必修 第三册3 电场 电场强度精品课件ppt

9.3电场强度（第2课时）

教学目标与核心素养

物理观念：使学生感悟到用虚拟的图线描述抽象的物理概念的做法是科学研究中一种重要的思想方法。

科学思维：领略用虚拟的图线描述抽象的物理概念的物理学研究方法。

科学探究：经历了解“典型电场的电场线分布图”的过程，获得探究的乐趣。

科学态度与责任：体验探究物理规律的艰辛与喜悦，体会科学家严谨科学的态度。

教学重难点

重点：掌握电场线、匀强电场的内容与特征

难点：利用电场线判断场强的变化。

教学过程

【新课引入】

计算电场强度的公式有哪些？

定义式:  适用于一切电场

决定式:   适用于真空中静止的点电荷

除了用数学公式描述电场外，形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向也很重要。法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是画电场线。

本节课，我们学习电场线的知识。

【新知探究】

一、电场线

1. 电场线

为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的__切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱 .这样的曲线叫电场线.

如在右图中画出A、B两点的电场强度方向，比较电场强度的大小EA <EB。

2. 电场线的特点

①切线方向—E方向

②疏处—E小，密处—E大

③从正电荷或无穷远出发，终止于负电荷或无穷远

④不同的电场线不相交、不闭合

思考：为什么任意两条电场线不相交？

如图所示，如果两条电场线相交，交点就会有两个切线方向，而同一点的场强和方向是唯一的。

3. 对电场线的理解

(1) 电场线不存在

电场线是为了形象描述电场而假设的，是一种科学抽象出来的物理模型。

(2) 电场线模拟

电场线的形状可以用实验来模拟。把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，

碎屑就按电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况。

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。这个实验只是用来模拟电场线的分布。

(3)电场线不是带电粒子的运动轨迹。

电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件:

①电场线是直线；

②带电粒子只受静电力作用，或受到的合力方与电场线平行；

③带电粒子初速度为零或初速度方向与电场线平行。

【例1】如图所示，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EA、EB表示A、B两处的电场强度，则( AD              )

 A.A、B两处的电场强度方向相同

B. 因为A、B在一条电场线上,且电场线是直线，所以EA=EB

 C.电场线从A指向B，所以EA>EB

D.不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定

二、几种常见电场的电场线的分布 

1. 正点电荷的电场线

形状：发散状中心对称图形.

特点：

①从正电荷出发，终止于无穷远.

②以点电荷为球心作球面，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。

③离点电荷越远，电场线越疏，场强越小

2. 负点电荷的电场线

形状：会聚状中心对称图形.

特点：

①起始无穷远处，终止于负电荷.

②以点电荷为球心作球面，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。

③离点电荷越远，电场线越疏，场强越小。

【例2】如图(a)中AB是一个点电荷电场中的电场线，图(b)则是放在电场线上a、b处的检验电荷的电量与所受电场力间的函数图线，由此可以判定( AC )

A．场源是正电荷，位于A点

B．场源是正电荷，位于B点

C．场源是负电荷，位于A点

D．场源是负电荷，位于B点

3. 等量异种点电荷的电场线形状：

关于两电荷连线和中垂线的轴对称图形. (相吸状)

特点：

①两电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷. 连线上中点的场强最小.

②两电荷连线的中垂线(面)上，各点的场强方向相同，且与中垂线(面)垂直. 中垂线(面)上中点的场强最大.

③关于O点对称的两点A与A′、B与B′的场强等大同向.

【例3】如图所示，在真空中等量异种点电荷形成的电场中，O是电荷连线的中点，C、D是连线中垂线上关于O对称的两点，A、B是连线延长线上的两点，且到正、负电荷的距离均等于两电荷间距的一半。则以下结论正确的是( AB )

A.B、C两点电场强度方向相反

B.A、B两点电场强度相同

C.C、O、D三点比较，O点电场强度最弱

D.A、O、B三点比较，O点电场强度最弱

 4. 等量同种电荷的电场线形状：

关于两电荷连线和中垂线的轴对称图形. (相斥状)

特点：

①两电荷连线中点O处的场强为零，此处无电场线.

②两电荷连线中垂线上各点的场强方向沿着中垂线，从中点O沿中垂线(面)到无限远，场强先变大后变小.

③关于O点对称的两点A与A′、B与B′的场强等大、反向.

【例4】如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是(              D              )

A.A、B可能为带等量异号的正、负电荷

B.A、B可能为带不等量的正电荷

C.a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零

D.同一试探电荷在a、b两点处所受静电力大小相等， 方向一定相反

解析：根据电场线的方向及对称性，可知该电场为等量同种电荷形成的，故A、B均错误；a、b两点虽没有画电场线，但两点的电场强度都不为零，只有O点和无穷远处的电场强度才为零，所以C错误；根据等量同种电场的特点可知，同一电荷在a、b两点所受静电力等大反向，D正确。

5. 匀强电场匀强电场

电场中各点的电场强度大小相等、方向相同

匀强电场线: 平行等距直线

相距很近的一对带等量异种电荷的两平行金属板之间的电场，除边缘外，可看成匀强电场。

拓展：点电荷与带电金属板的电场线

电场线特点：

(1) 以过点电荷的平板垂线为轴， 电场线左右对称

(2) 带电平板表面场强与平板垂直

(3) 电场线的分布类似于等量异种点电荷的电场线，带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线

(4) 某点的场强大小可用等量异种点电荷的场强合成求得。

【例5】如图所示，正方形线框由边长为L的粗细均匀的绝缘棒组成，O是线框的中心，线框上均匀地分布着正电荷，现在线框上侧中点A处取下足够短的带电荷量为q的一小段，将其沿OA连线延长线向上移动的距离到B点处，若线框的其他部分的带电荷量与电荷分布保持不变，则此时O点的电场强度大小为(　　)

A．k       B．k        C．k       D．k

答案　C

解析　线框上的电荷在O点产生的场强等效为与A点关于O点对称的电荷量为q的电荷在O点产生的电场，故E1＝＝，B点的电荷在O点产生的场强为E2＝，由场强的叠加可知E＝E1－E2＝.

【课堂小结】

1. 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假想的，不是电荷的运动轨迹

②不闭合：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；

③不中断：在无电荷的区域内不会中断；

3. 掌握几种常见电场中电场线的分布。

4. 匀强电场的特点

①匀强电场各点电场强弱相同，电场线密疏程度一样。

②匀强电场各点电场方向相同。

【随堂演练】

1. 以下关于电场和电场线的说法中正确的是 ( CD )

A. 电场和电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切

B.在电场中，凡是电场线通过的点电场强度不为零，不画电场线区域内的点的电场强度为零

C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大

D.电场线是人们假设出来的,用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在。

 2. 某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是 ( C )

A.c点的电场强度大于b点的电场强度

B. 若将一试探电荷+q由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点

C. b点的电场强度大于d点的电场强度

D. a点和b点的电场强度的方向相同

3. 负电荷从电场中A点由静止释放,只受静电力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图像如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是(              C              )

4.（多选）一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则（BCD ）

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

5.用细线将一质量为m，电荷量为q的小球悬挂在天花板下，设空间存在沿水平方向的匀强电场，小球静止时位置如图所示。现将细线烧断，则小球将做( C              )

A．自由落体运动

B．曲线运动

C．沿悬线的延长线作匀加速直线运动

D．变加速直线运动