高中物理第九章 静电场及其应用3 电场 电场强度精品ppt课件

9.3  电场 电场强度(第2课时）

〖教材分析〗

本节从电荷在电场中受力入手，引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强度的叠加”“电场线”“匀强电场”几部分内容组成。这些东西都是抽象化的教学中可以做定性的描述，但不必过分强调，原因是学生对电场的存在还缺乏感性认识，他们必须通过一段时间的学习后，才能逐步认识。

〖教学目标与核心素养〗

物理观念：建立电场空间观念，知道电场线是假象的，理解点电荷的电场线是以一个球面模型展开的。

科学思维：在探究点电荷的电场强度的叠加中，知道电场强度的叠加也可以使用平行四边形来合成。

科学探究：通过演示模拟电场线的实验，描绘电场线的来源，增强学生建立物理模型的能力。

科学态度与责任：通过对电场的学习，明确了物质存在的另一种方式，增强唯物主义思想。

〖教学重点与难点〗

重点：电场强度的概念及其含义。

难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算。

〖教学准备〗

多媒体课件

〖教学过程〗

一、新课引入

复习电场是电荷周围客观存在一种特殊物质，基本特性是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度。

明白的场强的定义。我们来推导一下点电荷Q产生场强的公式。

二、新课教学

（三）电场强度的叠加

问题1：那么如果真空中不止一个点电荷，电场强度会变成怎样呢？

如果场源是多个点电荷，事实表明，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。

例如：在真空中带电荷量分别为+Q的两个点电荷AB，相距r的距离。那么在中点O处的场强是多大呢？

A对o的场强就是，方向是向右。

B对o的场强是，方向向左。

它们大小相等方向相反，所以合场强就是它们的矢量和，也就是0。

问题2：如果场源电荷的体积不可忽略，那电场强度又该如何计算呢？

可以使用微元分割法。把它看成由许多点电荷组合而成的，把每个点电荷产生的场强矢量叠加就可以了。

计算表明均匀的带电球体周围的电场强度，通过数学计算表明与位于球心的相同电量的点电荷产生的场强是等效的。

电场叠加原理可以用来计算带电体的场强，但是这种方法计算繁琐，结果也不直观。

问题3：那该如何形象直观的表示场强呢？

（四）电场线

法拉第想到一个非常简洁的方法，就像我们用光线来表示光一样，它在电场中引入电场线，用来表现场强的大小和方向。

电场线：场强的大小、方向。

电场线是一种假想的曲线，它是有方向的，曲线上每一点的切线方向就表示该点的电场强度的方向。

因此只要测量各点的电场强度方向就能画出电场线。

例如我们已经知道正点电荷Q周围某点的电场强度方向是沿Q与该点的连线，从Q向外，所以正点电荷周围的电场线，就是从正点电荷出发延伸到无穷远的一条条直线。类似的负点电荷周围的电场线就是从无限远出发延伸到负点电荷的一条条直线。

正点电荷的电场线分布：万丈光芒。

负点电荷的电场线分布：万箭穿心。

等量异种点电荷的电场线分布：心连心手牵手。

等量同种点电荷的电场线分布：势不两立。

此外我们还知道点电荷周围的场强的公式，因此我们可以探究点电荷周围电场的特点。

以点电荷为起点做一条射线，这条射线的各点在同一条电场线上，场强方向相同，但由于它们到点电荷的距离不相等，所以场强的大小也不相等。离点电荷越远场强越小，而从图上可以看出近处的电场线比较密集，远处的电场线比较稀疏。即

①疏密与E的大小有关

除了这点之外，电场线还有两条很重要的性质。

②电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。因此电场线有起始点和终止点，并不是闭合曲线。

③电场线在电场中不相交。

这是由于如果电场线出现了相交，那么交点处就会有两个切线方向，也就是同一点的电场强度有两个方向，这是不可能的。

课堂练习

例3：某一区域的电场线分布如图所示。 A、B、C是电场中的三个点。

（1）哪一点的电场强度最强?哪一点的电场强度最弱?

（2）画出各点电场强度的方向。

（3）把负的点电荷分别放在这三个点，画出它所受静电力的方向。

解题提示：电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小。电场线上每一点的切线方向表示该点的电场强度的方向。负电荷受力方向与E的方向相反。注意：电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系。

演示：模拟电场线

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。图是模拟正电荷电场线的照片。

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。

（播放动图）同种点电荷的模拟电场线。

除了点电荷，两块平行的金属板间也会形成电场（播放动图）。在中间的这个区域是间隔相等的平行线，也就说电场中场强大小处处相等，方向处处相同。这是典型的匀强电场。

（五）匀强电场

各点场强大小和方向都相同的电场叫匀强电场。

由于电场强度大小相等，电场线的疏密程度应该是相同的。所以匀强电场的电场线可以用间隔相等的平行线来表示。即

电场线的特点：间隔相等的平行线。

科学方法：用物理量之比定义新物理量（阅读）

课堂练习

例4：用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球，小球质量为1.0×10²kg，所带电荷量为 2.0×10-8C。现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角为30〫.求匀强电场的电场强度。

解题提示：电场力并没有特殊之处，牛顿力学共点力平衡依然适用，只不过多了个电场力。

小球受到重力mg、静电力F，轻绳拉力FT的作用处于平衡状态。容易看出重力与电场力和绳子的拉力的合力等大反向。所以有

F=mgtan30〫

F=qE

联立得。

〖板书设计〗

9.3电场 电场强度

三、电场强度的叠加

①电场强度的叠加→平行四边形

②带电体不能看成点电荷的情况

四、电场线

电场线是假想的，实际电场中并不存在。

①疏密与E的大小有关。

②不是闭合曲线。

③永不相交。

五、匀强电场

各点场强大小和方向都相同的电场叫匀强电场。

电场线的特点：间隔相等的平行线

〖教学反思〗

1.对于电场线的理解存在一个误区就是，它与物体的运动轨迹的问题，以后要加强这方面的讲解。

2.共点力的平衡，在电学的应用，也许会比较陌生，但是电场力没有什么特殊的地方，只是受力分析多了个力而已。