人教版物理必修第三册第9章《静电场及其应用》学科素养提升
2023新教材高中物理第九章静电场及其应用章末小结与素养评价课件新人教版必修第三册
[解析] 根据电场强度叠加原理，由等量异种点电荷连线及中垂线上 的电场线分布可知，d、c、e三点电场强度方向都是水平向右，正点电荷在 各点受电场力方向与电场强度方向相同，故A正确，B错误；两点电荷连线 上电场强度由a到b先减小后增大，中垂线上由c到无穷远处逐渐减小，因此 c点电场强度是连线上最小的(但不为0)，是中垂线上最大的，故Fd>Fc>Fe， 故C、D错误。
2．等量异种点电荷的电场(电场线分布如图9-2所示)：
图9-2 (1)两点电荷连线上，沿电场线方向电场强度先变小再变大，中点处电 场强度最小。 (2)两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且 指向负点电荷一侧。沿中垂线从中点到无限远处，电场强度一直减小，中 点处电场强度最大。 (3)关于中心点对称的点，电场强度等大同向。
[答案] A
【针对训练】
1.如图 9-4 所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为
d，电荷量分别为＋Q 和－Q。在它们连线的竖直中垂线上
固定一根长为 L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为＋q
的小球以初速度 v0 从管口射入，则小球 A．速度先增大后减小
()
B．受到的库仑力先做负功后做正功
C．受到的库仑力最大值为8kdQ2 q
D．管壁对小球的弹力最大值为4kdQ2 q
图 9-4
解析：由等量的异种点电荷形成的电场特点，根据小球的受力情况可知在细 管内运动时，库仑力水平向右，竖直方向上的合力等于重力，小球速度一直 增大，A 错误；库仑力水平向右，不做功，B 错误；小球在两点电荷连线中 点处库仑力最大，F＝kd2qQ2 ＋kd2qQ2 ＝8kdq2Q，C 正确；管壁对小球的弹力与库仑 力是平衡力，所以最大值为8kdq2Q，D 错误。 答案：C
人教版高中物理必修三 (静电场及其应用——学科素养提升)新课件
[例1] 如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子的重力 不计，则电子所受另一个力的大小和方向的变化情况是( ) A.先变大后变小，方向水平向左 B.先变大后变小，方向水平向右 C.先变小后变大，方向水平向左 D.先变小后变大，方向水平向右
解析 等量异种电荷的电场线分布如图甲所示，由图中电场线的分布可以看出， 从A到O，电场线由疏到密；从O到B，电场线由密到疏，所以从A→O→B，电 场强度先由小变大，再由大变小，而电场强度的方向沿电场线的切线方向，为 水平向右，如图乙所示。由于电子处于平衡状态，所受的合外力必为零，故另 一个力应与电子所受的静电力大小相等、方向相反。电子所受的静电力与场强 方向相反，即水平向左，电子从A→O→B过程中，静电力先由小变大，再由大 变小，故另一个力方向应水平向右，其大小先变大后变小，所以选项B正确。
[例 2] 下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀
分布，各14圆环间彼此绝缘。坐标原点 O 处电场强度最大的是(
)
解析 设带电荷量为 q 的14圆环在 O 点处产生的场强大小分别为 E0，根据对称性 可得四种情况下，O 点处的场强大小分别为 EA＝E0，EB＝ 2E0，EC＝E0，ED＝0， 选项 B 正确。
解析 (1)由平衡条件得小球所受静电力F＝mgtan θ
所以小球所在处的电场强度的大小：E＝Fq＝mgtqan θ＝1.0×110.0－×2×1100－×6 0.75 N/C ＝7.5×104 N/C。 (2)细线剪断后，小球所受合力 F 合＝coms 3g7°＝1.25mg 根据牛顿第二定律，小球的加速度 a＝Fm合＝1.25g＝12.5 m/s2。
解得 q＝mgtEan θ。 (2)因带电小球受力平衡，重力与静电力的合力与丝线的拉力大小相等，故剪断丝
人教版高中物理必修第三册精品课件 第九章 静电场及其应用 1 电荷
二、静电感应
1.静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互__吸__引__或__排__斥__,导体中的自由电 荷便会__趋__向__或__远__离__带电体,使导体靠近带电体的一端带__异__种__电荷,远离带电体的一 端带__同__种__电荷。 2.感应起电:利用__静__电__感__应__使金属导体带电的过程。
2.对元电荷的理解 （1）最小的电荷量叫作元电荷,元电荷不是实物粒子,无正、负之分。 （2）虽然质子、电子所带的电荷量等于元电荷,但不能说质子、电子是元电荷。
温馨警示 “电中性”与“电中和”的理解
（1）电中性:物体内有电荷存在,但正、负电荷的绝对值相等,对外不显电性。 （2）电中和:两个带有等量异种电荷的带电体相接触后达到电中性的过程。
D
D
要点二 电荷守恒定律 元电荷
1.对电荷守恒的理解 （1）电荷守恒定律和能量守恒定律一样,都是自然界中最基本的守恒定律,任何带电现 象都不能违背电荷守恒定律。 （2）物体带电的实质:使物体带电不是创造了电荷,使物体不带电也不是消灭了电荷。 物体带电的实质是电荷发生了转移,也就是物体间电荷的重新分配。摩擦起电、感应起 电和接触起电,均符合电荷守恒定律。
电。
物体带电的本质。
3.认识和理解电荷守恒定律。 4.知道元电荷、比荷的概念。
科学态度与责任:体会守恒观念对认识物 理规律的重要性。
01 教材预习·必备知识全过关
一、电荷
1.两种电荷 （1）电荷的分类:自然界只存在两种电荷,即正电荷和负电荷
正电
负电
（2）电荷的性质 同种电荷相互__2_排__斥__,异种电荷相互__吸__引__；且带电体具有__吸__引__轻小物体的性质。
4.摩擦起电及其原因 （1）摩擦起电:由于__摩__擦__而使物体带电的方式。 （2）原理:当两种物质组成的物体互相摩擦时,一些受束缚较弱的电子会转移到另一个 物体上。于是,原来电中性的物体由于得到电子而带__负__电,失去电子的物体则带__正__电。
2024秋季人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用《电荷》
听课记录：2024秋季人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用《电荷》一、教学目标（核心素养）•物理观念：使学生理解电荷的概念，知道电荷的种类及电荷间的相互作用规律。
•科学思维：通过探究电荷的性质，培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力。
•科学探究：引导学生观察实验现象，分析数据，体验科学探究的过程，提升解决问题的能力。
•科学态度与责任：激发学生对物理现象的好奇心，培养严谨的科学态度和实事求是的精神。
二、导入•教师行为：教师手持两个充好电的气球，相互靠近时观察到它们相互排斥或吸引的现象，提问：“为什么气球之间会有这样的相互作用？这与什么有关？”•学生活动：学生观察实验现象，积极思考并尝试回答教师的问题，提出自己的猜想。
•过程点评：通过生动的实验演示，有效激发学生的好奇心和求知欲，为引入电荷概念做好了铺垫。
三、教学过程3.1 电荷的概念与种类•教师行为：讲解电荷是物质的一种基本属性，存在正电荷和负电荷两种。
通过实例（如电子带负电，质子带正电）帮助学生理解电荷的种类。
•学生活动：认真听讲，记录关键信息，尝试用自己的话解释电荷的概念和种类。
•过程点评：教师讲解清晰，实例生动，有助于学生准确理解电荷的基本概念。
3.2 电荷间的相互作用•教师行为：利用电荷棒进行演示实验，展示同种电荷相斥、异种电荷相吸的现象，并引导学生分析原因，引出库仑定律的初步介绍。
•学生活动：观察实验现象，记录实验结果，尝试用所学知识解释实验现象，讨论库仑定律的意义。
•过程点评：实验演示直观，学生参与度高，通过讨论加深了对电荷间相互作用规律的理解。
3.3 电荷的守恒定律•教师行为：通过讲述“摩擦起电”的实验，引导学生思考电荷的来源和去向，介绍电荷守恒定律的内容，并强调其在物理学中的重要性。
•学生活动：回顾“摩擦起电”的实验过程，思考电荷守恒的原因，尝试用自己的话解释电荷守恒定律。
•过程点评：通过回顾实验和理论讲解相结合的方式，使学生深刻理解电荷守恒定律的实质和重要性。
2024-2025学年新教材高中物理第九章静电场及其应用3电场电场强度(3)教案新人教版必修3
-复杂电场的计算方法
-用图示或简要文字说明，帮助学生突破难点。
5.应用实例：
-静电除尘器
-静电喷漆
-通过具体应用案例，展示电场强度的实际意义。
6.实验注意事项：
-电场强度测量实验步骤
-安全提示
-引导学生注意实验操作的规范性和安全性。
7.结构框架：
-使用流程图或思维导图的形式，展现本节课的知识结构，帮助学生梳理学习思路。
-复杂电场的计算：对于非点电荷产生的电场，如匀强电场、非均匀电场等，学生需要掌握分布电荷或线电荷、面电荷产生的电场强度的计算。
举例解释：在处理复杂电场问题时，如一个带电平板产生的电场，学生需要理解如何将平板视为一系列点电荷的集合，并使用积分方法来计算电场强度。此外，对于电场线与电势线的关系，学生需通过实例理解电场线密的地方电势变化快，从而电场强度大的特点。
2024-2025学年新教材高中物理第九章静电场及其应用3电场电场强度（3）教案新人教版必修3
学校
授课教师
课时
授课班级
授课地点
教具
教材分析
本教案选自2024-2025学年新教材高中物理第九章“静电场及其应用”中的第三小节“电场电场强度”。该章节在课本中起到承上启下的作用，旨在帮助学生建立电场概念，理解电场强度的物理意义及其计算方法。内容紧密联系实际，通过引入日常生活中的静电现象，激发学生对电场学习的兴趣。本节课侧重于电场强度的定义、公式推导以及其在实际问题中的应用，旨在培养学生的科学思维能力和解决实际问题的能力，与新人教版必修3的教学要求保持一致。
教学难点与重点
1.教学重点
-电场强度的定义及其物理意义：电场强度是描述电场对电荷作用力的基本物理量，其定义式为E=F/q，其中力的单位是牛顿，电荷的单位是库仑，从而导出电场强度的单位是牛/库。
2020-2021学年新教材高中物理第九章静电场及其应用阶段提升课课件新人教版必修3-2020_2
【加固训练】
如图所示,绝缘的水平面上静止着两个质量均为m,电荷量均为+Q的物体A和B(A、 B均可视为质点),它们间的距离为r,A、B与平面间的动摩擦因数均为μ。 (1)A受到的摩擦力为多大? (2)如果将A的电荷量增至+4Q,两物体开始运动,当它们的加速度第一次为零 时,A、B各运动了多远的距离?
【加固训练】
1.如图甲所示,AB是电场中的一条电场线,一带正电粒子以某一初速度从A
点出发,仅在电场力作用下沿直线从A点运动到B点做减速直线运动,其a-t图像
如图乙所示,则下列说法正确的是
()
A.该电场一定是匀强电场
B.电场线的方向由A指向B
C.A、B两点电场强度的大小关系满足EA<EB D.A、B两点电场强度的大小关系满足EA>EB
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息 一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身 体不好哦~
【名师支招】 电场强度及其叠加问题的关键词转化
【素养评价】
1.AB是长为L的均匀带电绝缘细杆,P1、P2是位于AB所在直线上的两点,位置如
图所示。AB上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1,在P2处的场强大小为
a2
【解析】选B。每个点电荷在O点处的场强大小都是E= k q ＝ 3,k画q 出矢量
( 3a )2 a 2
叠加的示意图,如图所示,由图可得O点处的合场强为E合=32E=6 ak 2q ,方向由O 指向C,B项正确。
考点2 电场线及其应用 (难度☆☆☆)
1.电场线是形象描述电场的场强和方向的曲线,由电场的性质决定,与放入电
【名师支招】库仑力作用下平衡问题的关键词转化
静电场及其应用【A卷 素养提升卷】(解析版) —2024-2025学年高二物理单元(人教必修第三册)
静电场及其应用（A卷•素养提升卷）(考试时间：75分钟满分：100分)注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回A．图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电极B上B．图乙中，家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的C．图丙中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣增强了导电能力D．图丁中，工作人员在超高压带电作业时，穿绝缘橡胶服比金属丝编制的工作服更安A．易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同B．易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相同A．F1B．F2根据矢量合成的平行四边形法则，可知合力故选B。
4．（23-24高二上·浙江杭州力的作用下向收尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。
下列说法正确的是（ ）A．电晕极和收尘极间的电场是典型的匀强电场B．尘埃所受电场力的方向总与所处位置的电场强度方向相同C．尘埃所带的电荷量可能为17C8.010--´D．在同一位置，该点电场强度的大小与尘埃受到的电场力成正比【答案】C【详解】A．由图可知，电晕极和收尘极间的电场不是匀强电场，靠近电晕极的电场较强，A．这个电场可能是正点电荷的电场B．这个电场是匀强电场C．负电荷在B时受到的电场力的方向就是D．点电荷在A点时受到的电场力比在【答案】DA．用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒上的部分电子会转移到毛皮上，从而使橡胶棒带正电B．处于静电平衡状态的导体腔，内表面有电荷，导体壳壁壳内空腔C电场强度为0C．通过奎宁结晶在两点电荷的电场中的分布情况，可分析判断两点电荷是等量异种点电荷D．避雷针其实不“避雷”，反而是“接雷”，只不过是化弱为强，避免强雷电的破坏【答案】CA．A受到的库仑力逐渐增大B．地面对斜面C的摩擦力逐渐减小C．物体A受到斜面的支持力一直减小D．物体A受到斜面的支持力一直增大以A和C整体为研究对象，设衡条件得由于F大小不变，θ减小，则知地面对斜面A ．A 点的电场强度是40N/C ，方向沿x 轴正方向B ．B 点的电场强度是2.5N/C ，方向沿x 轴负方向C ．点电荷Q 带正电，所在位置为0.2m x =处D ．点电荷Q 的带电荷量约为114.410C-´【答案】ACD【详解】AB ．根据图象乙的斜率可得出电场强度大小A 点电场强度为A ．在O 点产生的合场强为零B ．在O 点产生的合场强大小为2kQr C ．在P 点的电场强度方向沿x 轴正方向A．a j大于O j，O j大于B．粒子P从c点沿直线运动到C．粒子P从a点由静止释放，可能在A．aO间的电场方向由a→O，根据沿着电场线电势降落，可知j一定大于场线方向从O→c，可知OB．由上面的分析知粒子所受的电场力是变化的，第Ⅱ卷非选择题（1）若带电小球的质量为m，重力加速度为的夹角为q，则带电小球受到的静电力大小为（2）本实验方案采用的物理方法是或“微小量放大法”）。
2024秋季人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用《电荷》
教学设计：2024秋季人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用《电荷》一、教学目标（核心素养）1.物理观念：理解电荷的概念、性质及分类（正电荷、负电荷），掌握电荷守恒定律，理解电荷间的相互作用规律（库仑定律）。
2.科学思维：通过实例分析，培养学生运用电荷概念解释静电现象的能力，提升逻辑思维和抽象思维能力。
3.科学探究：通过简单的实验活动，观察电荷的存在、转移和中和现象，体验科学探究的过程，培养实验设计和数据分析能力。
4.科学态度与责任：激发学生对静电现象的兴趣，培养严谨的科学态度和实事求是的精神，了解电荷知识在日常生活和科技应用中的重要性。
二、教学重点•电荷的概念、性质及分类。
•电荷守恒定律的理解与应用。
•库仑定律的内容及其实验验证。
三、教学难点•理解电荷是物质的一种基本属性，而非简单的物质本身。
•掌握电荷守恒定律在复杂情境下的应用。
•准确理解库仑定律中距离与力的关系，以及力的矢量性。
四、教学资源•多媒体课件（包含电荷示意图、静电现象视频、库仑定律实验演示等）。
•实验器材（如验电器、丝绸、玻璃棒、橡胶棒、毛皮等用于电荷转移和中和的实验材料）。
•教科书、教辅资料及学生预习材料。
•网络资源（如静电现象科普视频、库仑定律模拟实验等）。
五、教学方法•讲授法：讲解电荷的基本概念、性质及分类。
•演示法：通过实验演示电荷的转移、中和现象及库仑定律的验证。
•讨论法：组织学生讨论电荷守恒定律的应用实例，加深对定律的理解。
•探究法：引导学生设计并实施简单的静电实验，培养科学探究能力。
六、教学过程导入新课•生活实例引入：展示日常生活中的静电现象（如梳头时头发竖起、脱毛衣时听到“啪啪”声等），引导学生思考这些现象背后的共同原因——电荷。
•问题引导：提问“什么是电荷？电荷有哪些性质？它们之间是如何相互作用的？”激发学生兴趣，自然过渡到新课学习。
新课教学1.电荷的概念与性质：•讲解电荷是物质的一种基本属性，所有物体都带电，但有的物体显电中性（正负电荷平衡）。
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学科素养提升
科学思维1 三个自由点电荷的平衡问题
1.条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。
2.规律
“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上。
“两同夹异”——正负电荷相互间隔。
“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小。
“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
三个点电荷的电荷量满足q 1q 3＝q 1q 2＋q 2q 3。
[例1] 在真空中有两个相距r 的点电荷A 和B ，带电荷量分别为q 1＝－q ，q 2＝4q 。
(1)若A 、B 固定，在什么位置放入第三个点电荷q 3，可使之处于平衡状态？平衡条件中对q 3的电荷量及正负有无要求？
(2)若以上三个点电荷皆可自由移动，要使它们都处于平衡状态，对q 3的电荷量及电性有何要求？
解析 (1)q 3受力平衡，必须和q 1、q 2在同一条直线上，因为q 1、q 2带异号电荷，所以q 3不可能在它们中间。
再根据库仑定律，库仑力和距离的平方成反比，可推知q 3应该在q 1、q 2的连线上，q 1的外侧(离带电荷量少的电荷近一点的地方)，如图所示。
设q 3离q 1的距离是x ，根据库仑定律和平衡条件列式
k q 3q 1x 2－k q 3q 2（x ＋r ）2
＝0 将q 1、q 2的已知量代入得x ＝r ，对q 3的电性和电荷量均没有要求。
(2)要使三个电荷都处于平衡状态，就对q 3的电性和电荷量都有要求，首先q 3不
能是一个负电荷，若是负电荷，q 1、q 2都不能平衡，也不能处在它们中间或q 2的外侧，设q 3离q 1的距离是x 。
根据库仑定律和平衡条件列式如下：
对q 3：k q 3q 1x 2－k q 3q 2（x ＋r ）
2＝0 对q 1：k q 1q 3x 2－k q 1q 2r 2＝0
解上述两方程得q 3＝4q ，x ＝r 。
答案 (1)在q 1的外侧距离为r 处，对q 3的电性和电荷量均没有要求
(2)电荷量为4q 带正电
方法归纳
三个电荷均处于平衡状态，每个电荷所受另外两个电荷的静电力等大反向，相互抵消；三个电荷一定处在同一条直线上，且必定是两同一异，异种电荷的电荷量最小且位于中间，距离两同种电荷中较小的电荷较近。
科学思维2 巧用“对称法”解电场的叠加问题
1.技巧：对称法求电场强度时常利用中心对称、轴对称等。
2.方法
(1)确定对称性——是电荷对称，还是相对电荷对称。
(2)确定某对称点的电场强度——常利用公式E ＝k Q r 2来确定电场强度大小。
(3)确定对称点的合电场强度——根据对称性确定两电荷在对称点的合场强，或者某电荷在另一对称点的场强，再利用矢量合成的方法求合场强。
[例2] 下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀
分布，各14圆环间彼此绝缘。
坐标原点O 处电场强度最大的是( )
解析 设带电荷量为q 的14圆环在O 点处产生的场强大小分别为E 0，根据对称性
可得四种情况下，O点处的场强大小分别为E A＝E0，E B＝2E0，E C＝E0，E D＝0，选项B正确。
答案 B
科学思维3静电及静电屏蔽在科技生活中的应用
1.命题素材
静电现象及静电屏蔽在科技及日常生活中有着广泛的应用，如静电喷雾、静电除尘和一些精密的电表或电子设备外面所套的金属罩、通信电缆外面包的一层铅皮，都是用来防止外界电磁场的干扰的。
2.信息提取
(1)信息定位：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
这样，导体壳就可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫作静电屏蔽。
(2)物理模型
①任意形状的导体空腔，腔体内场强不受腔外电荷的影响，如图甲。
②接地的导体空腔，外部电场不受腔内电荷的影响，如图乙。
(3)物理知识：静电感应、电场的叠加、静电平衡。
(4)结果讨论：在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体，不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，其内部场强为零。
[例3](多选)如图所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电
源时，金属管内的空气电离，电离出的电子在静电力的作用下运动，
遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排
出的烟就清洁了。
就此示意图，下列说法正确的是()
A.N接电源的正极
B.M接电源的正极
C.电场强度E B＞E A
D.电场强度E B＜E A
解析电子附着在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在
管壁上，说明管壁带正电荷，因此可知N接电源正极。
金属棒与
金属管可看成圆柱电极与圆环电极，电场线分布情况如图所示。
由图可知金属棒附近的B点处电场线较密，而靠近金属管壁的A点处电场线较疏，故B处场强比A处场强大，即E B＞E A。
答案AC。