靜電場(chǎng)+電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)線高二上學(xué)期物理教科版（2019）必修第三冊(cè)

第一章靜電場(chǎng)1.3靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)線教科版（2019）高中物理必修第三冊(cè)目錄1234新課導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)新課講解經(jīng)典例題5課堂練習(xí)6課堂小結(jié)例如：接觸力：彈力、摩擦力等非接觸力：萬(wàn)有引力（重力）、磁力、庫(kù)侖力等萬(wàn)有引力的傳遞是通過(guò)萬(wàn)有引力場(chǎng)——電場(chǎng)

磁力的傳遞是通過(guò)磁場(chǎng)物體之間的相互作用，有的需要接觸，有的則不需要。那么兩個(gè)電荷之間的相互作用靠什么傳遞呢？學(xué)習(xí)目標(biāo)19世紀(jì)30年代，英國(guó)科學(xué)家法拉第提出：在電荷的周?chē)嬖谥伤a(chǎn)生的電場(chǎng)（electricfield)。一、電場(chǎng)法拉第（1791-1867）BAFF產(chǎn)生施力于電場(chǎng)B施力于產(chǎn)生電場(chǎng)A電荷A電荷B電場(chǎng)對(duì)場(chǎng)中的其它電荷產(chǎn)生力的作用一、電場(chǎng)1.定義：電場(chǎng)是電荷周?chē)陀^存在的一種特殊物質(zhì)2.電場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入電場(chǎng)的電荷有力的作用，這種力叫做電場(chǎng)力。電場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著的但又客觀存在的特殊物質(zhì)。電場(chǎng)像分子、原子等實(shí)物粒子一樣具有能量。電荷電場(chǎng)電荷AB3.靜電場(chǎng)：靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，叫作靜電場(chǎng)。一、電場(chǎng)FA

BA+q+Q+q【探究1】如圖，電荷+Q周?chē)嬖陔妶?chǎng)，把試探電荷+q分別放入電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)，試大致畫(huà)出電荷+q受到電場(chǎng)力FA、FB？FB比較FA與FB，關(guān)于A、B兩處的電場(chǎng)有何看法？

電場(chǎng)有強(qiáng)弱、有方向電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向與空間位置有關(guān)q是用來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)的電荷——檢驗(yàn)電荷或試探電荷Q是被檢驗(yàn)的電荷——場(chǎng)源電荷或源電荷對(duì)試探電荷的要求：電量足夠?。簩?duì)場(chǎng)源電荷的分布不產(chǎn)生明顯影響，不改變?cè)妶?chǎng)體積足夠?。嚎梢跃_檢測(cè)電場(chǎng)各位置二、電場(chǎng)強(qiáng)度

【探究2】電場(chǎng)是一種客觀存在，某一位置的電場(chǎng)應(yīng)該是確定的。尋找一個(gè)不變的量二、電場(chǎng)強(qiáng)度

定義式，適用于任意電場(chǎng)（比值法定義）

注：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的，是由電場(chǎng)本身的特性(形成電場(chǎng)的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無(wú)關(guān)。電場(chǎng)中不同的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度一般是不同的。二、電場(chǎng)強(qiáng)度負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反。4.場(chǎng)強(qiáng)的矢量性：+Q+qFE-Q+qFE+Q-qFEE-Q-qF電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相同。二、電場(chǎng)強(qiáng)度+Q

∴該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為FE利用場(chǎng)強(qiáng)的定義式和庫(kù)侖定律推導(dǎo)

+q如果以Q為中心作一個(gè)球面，則球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)適用范圍公式中電荷的意義定義式，適用一切電場(chǎng)。決定式，僅適用于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)

三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)+Q-QE1E2E空間中存在多個(gè)場(chǎng)源電荷，如圖，如何求電場(chǎng)中某點(diǎn)(如A點(diǎn))的電場(chǎng)強(qiáng)度？OA結(jié)論：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。四、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加如何求均勻帶電球體周?chē)碾妶?chǎng)？可以證明：半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在球外產(chǎn)生的電場(chǎng)，與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相等。四、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加電場(chǎng)看不見(jiàn),摸不著,除了用公式描述電場(chǎng)以外，我們還可以用什么方法形象地了解和描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向呢？

法拉第采用了一個(gè)簡(jiǎn)潔的方法來(lái)描述電場(chǎng)，那就是電場(chǎng)線。法拉第五、電場(chǎng)線

1.電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線。2.電場(chǎng)線的特點(diǎn)（1）曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。五、電場(chǎng)線（2）電場(chǎng)線總是從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無(wú)限遠(yuǎn)或負(fù)電荷，因此電場(chǎng)線不是閉合曲線；（3）電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交（同一點(diǎn)的電場(chǎng)不能有兩個(gè)方向）；（4）在同一電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較密，電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線較疏。（5）電場(chǎng)線并不是真實(shí)存在的，只是為了描述電場(chǎng)方便而假想的線。（6）不能用帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡來(lái)描繪電場(chǎng)線。2.電場(chǎng)線的特點(diǎn)五、電場(chǎng)線3.常見(jiàn)電場(chǎng)線（1）孤立的正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線-正電荷的電場(chǎng)線負(fù)電荷的電場(chǎng)線特點(diǎn)：（1）離點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大。（2）以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向不同。五、電場(chǎng)線3.常見(jiàn)電場(chǎng)線（2）等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線①兩電荷的連線上:a.各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負(fù)電荷，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小，從O點(diǎn)沿兩電荷的連線向兩邊逐漸增大；b.兩電荷的連線上，任一點(diǎn)c與它關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的點(diǎn)d的電場(chǎng)強(qiáng)度相同。五、電場(chǎng)線3.常見(jiàn)電場(chǎng)線（2）等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線②兩電荷連線的中垂線上:a.各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向?yàn)橛烧姾傻囊贿呏赶蜇?fù)電荷的一邊，且與中垂線垂直，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，從O點(diǎn)沿中垂線向兩邊逐漸減小，直至無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)為零；b.中垂線上任意一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)b的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等方向相同。五、電場(chǎng)線3.常見(jiàn)電場(chǎng)線（3）等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線①兩電荷的連線上：a.每點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由該點(diǎn)指向O點(diǎn)，大小由電場(chǎng)強(qiáng)度為零的O點(diǎn)開(kāi)始向兩端逐漸變大；b.任意一點(diǎn)c與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反。3.常見(jiàn)電場(chǎng)線（3）等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線

②兩電荷連線的中垂線上:a.O點(diǎn)和無(wú)窮遠(yuǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度均為零，所以在中垂線上，由O點(diǎn)開(kāi)始，沿中垂線向兩邊電場(chǎng)強(qiáng)度先變大，后逐漸減小，到無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)減小為零；b.中垂線上任一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)b的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反。1.定義：各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同的電場(chǎng)。2.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線：間隔相等的平行直線。實(shí)例：相距很近帶有等量異種電荷的一對(duì)平行金屬板間的電場(chǎng)(忽略邊緣)可以看做勻強(qiáng)電場(chǎng)。六、勻強(qiáng)電場(chǎng)課堂練習(xí)1.下列說(shuō)法中正確的是()A.根據(jù)

可知，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷在該點(diǎn)所受的靜電力成正比B.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度

，與試探電荷的受力大小及帶電荷量無(wú)關(guān)C.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向即試探電荷在該點(diǎn)的受力方向D.公式

和

只適用點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)B課堂練習(xí)答案：B解析：AB.根據(jù)比值定義法，有可知，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷在該點(diǎn)所受的靜電力無(wú)關(guān)，只是在數(shù)值上等于二者比值而已。故A錯(cuò)誤；B正確；C.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向即帶正電的試探電荷在該點(diǎn)的受力方向。故C錯(cuò)誤；D.公式

是定義式適用于任何電場(chǎng)，

為真空中點(diǎn)電荷的決定式只適用點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)。故D錯(cuò)誤。課堂練習(xí)2.關(guān)于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線，下列說(shuō)法正確的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線一定較密B.沿電場(chǎng)線方向，電場(chǎng)強(qiáng)度一定越來(lái)越小C.沿電場(chǎng)線方向，電場(chǎng)強(qiáng)度一定越來(lái)越大D.電場(chǎng)線一定是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡A課堂練習(xí)答案：A解析：A項(xiàng):電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱，那么電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線一定較密，故A正確;BC項(xiàng):沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)會(huì)降低，因此沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低;但電場(chǎng)線不一定越來(lái)越疏，則場(chǎng)強(qiáng)不一定越來(lái)越小，電場(chǎng)線也不一定越來(lái)越密，則場(chǎng)強(qiáng)不一定越來(lái)越大，故BC錯(cuò)誤;D項(xiàng):電場(chǎng)線不一定與帶電粒子的軌跡重合，只有電場(chǎng)線是直線、只受電場(chǎng)力或合力方向與電場(chǎng)力方向在一條直線上，且?guī)щ娏Ｗ拥某跛俣葹榱慊虺跛俣确较蚺c電場(chǎng)線方向在同一條直線上時(shí)電場(chǎng)線才與帶電粒子的軌跡重合，故D錯(cuò)誤.課堂練習(xí)3.(多選)如圖所示，在等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，O是兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，E、F是兩點(diǎn)電荷連線中垂線上相對(duì)O對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對(duì)O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，則(

)A.A、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反 B.B、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同C.E、O、F三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大 D.B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大BC課堂練習(xí)答案：BC解析：A.等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布如圖所示由圖可知，A、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向