第三節(jié)電場強(qiáng)度教案

第三節(jié) 電場強(qiáng)度 一．教育目標(biāo) （一）知識教學(xué)點(diǎn) 1．知道電場的概念。 2．理解電場強(qiáng)度概念。 3．掌握點(diǎn)電荷的場強(qiáng)及電場的疊加 4．理解電場線 （二）能力訓(xùn)練點(diǎn) 通過用比值定義物理量、類比方法等重要研究方法的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力。 （三）德育滲透點(diǎn) 使學(xué)生初步認(rèn)識“場”是一種客觀存在的物質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生對物質(zhì)的認(rèn)識觀。 （四）美育滲透點(diǎn) 通過對場強(qiáng)公式的推導(dǎo)，讓學(xué)生體會物理學(xué)公式推理過程展示的邏輯美。 二．學(xué)法引導(dǎo) １．教師應(yīng)通過磁場力的存在類比電場力的存在進(jìn)行教學(xué)，采用問題教學(xué)法引入電場強(qiáng)度定義式。 ２．學(xué)生應(yīng)用心體會磁場力看不見卻客觀存在的事實(shí)，類比理解電場力的存在，積極思考、討論老師提出的問題，準(zhǔn)確理解場強(qiáng)的定義。 三．重點(diǎn)·難點(diǎn)·疑點(diǎn)及解決辦法 １．重點(diǎn) 電場強(qiáng)度是描述電場性質(zhì)的物理量。 ２．難點(diǎn) 理解E=F／q 和 E=kQ／r2這兩個公式的含義、區(qū)別和聯(lián)系。 ３．疑點(diǎn) (1)場是一種客觀存在的物質(zhì) (2)場具有力的性質(zhì)，而場強(qiáng)用比值F／q來定義。 ４．解決辦法 電場概念抽象，看不見，摸不著，電場強(qiáng)度很難定量測量，針對這些特點(diǎn)，用舉例、類比等手段將抽象的概念形象地顯示出來。 四．課時安排 （略） 五．教具學(xué)具準(zhǔn)備 感應(yīng)起電機(jī)、系有絲線的包有鋁箔的乒乓球、鐵架臺。 六．師生互動活動設(shè)計(jì) 教師通過類比引入電場力、電場的存在，通過提問啟發(fā)，使學(xué)生理解掌握電場強(qiáng)度的定義，注意對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究方法的指導(dǎo)和培訓(xùn)。 七．教學(xué)步驟 （一）明確目標(biāo) 1．正確認(rèn)識電場，知道電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)。 2．理解電場強(qiáng)度的概念及定義式，會根據(jù)定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算，認(rèn)識電場強(qiáng)度的矢量性。 3．能根據(jù)為庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式，并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。 4．知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這原理進(jìn)行簡單的計(jì)算。 （二）整體感知 電場強(qiáng)度是電學(xué)的最基本概念之一，是掌握靜電學(xué)的基礎(chǔ)，電場強(qiáng)度描述的是電場的力的性質(zhì)，因此通過比較同一電荷在電場中的不同點(diǎn)受到的電場力的大小來比較各點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，因而采用比值定義法，并通過類比方法，加深對電場強(qiáng)度的理解。 （三）重點(diǎn)、難點(diǎn)、的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程 1．電場 [提出問題]在我們所學(xué)的和各種性質(zhì)力中，哪些是需要物體直接接觸才能產(chǎn)生的？哪些是不直接接觸也能產(chǎn)生的？ [分析]彈力、摩擦力需物體直接接觸才能產(chǎn)生，而重力、電力、磁力不直接接觸也能產(chǎn)生。 [提出問題]力的作用離不開物質(zhì)、重力、電力、磁力是否通過空氣作用？ [分析]在真空中這些力也存在，這些力不是通過空氣來作用的。 [提出問題]重力、電力、磁力是通過什么物質(zhì)作用的？ [演示]如圖14-6所示，讓屏蔽的起電機(jī)與導(dǎo)體A相連，開始A不帶電，帶電小球B不偏離，然后讓A帶電，觀察帶電小球B偏離，再介紹起電機(jī)。 [分析]帶電小球B偏離原位置是因?yàn)槭茈娏ψ饔茫穗娏κ峭ㄟ^一種特殊物質(zhì)——電場發(fā)生的，電場盡管看不見摸不著，但它是實(shí)際存在的，并表現(xiàn)在一定的性質(zhì)，其基本性質(zhì)是它對放入其中的電荷有力的作用，這種力叫做電場力。同樣，重力、磁力也分別是通過引力場、磁場而發(fā)生的。 [提出問題]請用場的觀點(diǎn)分析電荷A和B 間的相互作用。 [分析]如圖14-7所示，電荷A對電荷B的作用，實(shí)際上是電荷A的電場對電荷B的作用；電荷B對電荷A的作用，實(shí)際上是電荷B對電荷A的作用，實(shí)際上是電荷B對電荷A的作用。 2．電場強(qiáng)度 [提出問題]如圖14-8所示，電荷+Q周圍存在電場，將一點(diǎn)電荷放在電場中A、B兩點(diǎn)，點(diǎn)電荷要受到電場力FA、FB作用，反映了電場具有力的性質(zhì)，點(diǎn)電荷在A、B兩點(diǎn)受到的作用力FA、FB大小是否相等？ [分析]根據(jù)庫侖定律F=KQ1Q2/r2 可知，點(diǎn)電荷在A點(diǎn)受到的作用力FA比在B點(diǎn)受到的作用力 FB大（FA ＞FB） [提出問題]同樣的點(diǎn)電荷q在電場中不同點(diǎn)（A、B）受到的電場力大小不等，反映了電場中A、B各點(diǎn)（不同點(diǎn)）的電場強(qiáng)度不同，那么怎樣來表示電場的強(qiáng)弱呢？能否直接用電場力的大小來表示電場的強(qiáng)弱？ [分析]對電場中某點(diǎn)來說，電場的強(qiáng)弱是一定的，但把不同的點(diǎn)電荷放在電場中同一點(diǎn)時所受到的電場力不同，說明電場力并不能反映電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)弱，就像做勻速直線運(yùn)動的物體的速度，不能直接用s來表示一樣，人們是用來表示勻速直線運(yùn)動的快慢的。實(shí)驗(yàn)表明，在電場中的同一點(diǎn)， 這一比值是不變的，在電場中的不同的點(diǎn)，這一比值一般是不同的點(diǎn)，這一比值由電荷q在電場中的位置決定，跟電荷q無關(guān)，能反映電場的強(qiáng)弱。 [結(jié)論]放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q 的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)，公式是E= 單位： N/C. [提出問題]如圖14-9所示，在電荷+Q周圍跟+Q跟距離相等的不同點(diǎn)A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度是否相同？ [分析]點(diǎn)電荷在A、B兩點(diǎn)所受的電場力大小相等，但方向不同。A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度不相同。 教師指出：電場強(qiáng)度、電場力都是矢量，規(guī)定電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場力的方向相同。當(dāng)q為負(fù)時，E與F方向相反。 點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng) 電場的疊加 [提出問題]在點(diǎn)電荷形成的電場中的不同點(diǎn)，場強(qiáng)不同，場強(qiáng)大小由什么因素決定？ [分析推導(dǎo)]在點(diǎn)電荷Q的電場中，放一點(diǎn)電荷q，點(diǎn)電荷q受到的庫侖為F=k×Q.q /r2 ,點(diǎn)電荷q放置點(diǎn)的電場強(qiáng)度為：E==k×Q/r2 [分析]在點(diǎn)電荷Q形成的電場中，在距離Q為r的p點(diǎn)的場強(qiáng)大小與放在點(diǎn)電荷q無關(guān)，只與Q和r有關(guān)，p點(diǎn)的場強(qiáng)方向如圖14-10所示。 [提出問題]一個物體，如果同時受到幾個不同方向的外力作用，如何求物體所受的合力？如果有向個點(diǎn)電荷同時存在，在幾個點(diǎn)電荷共同形成的電場中，如何求求某點(diǎn)的場強(qiáng)？ [分析]力的合成用平行四邊形定則，所有矢量合成都必須遵循這一定則，在幾個點(diǎn)電荷共同形成的電場中，某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和。這叫做電場的疊加原理。如圖14-11所示。 應(yīng)用分析 閱讀講解研究方法 3．怎樣“看見”電場 是人們畫出來的，用來形象地描述電場分布的一簇曲線，不是客觀存在的，而是假想的. 畫法規(guī)定及性質(zhì) （1）電場線上每點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致. （2）電場線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷；在正電荷的電場中，電場線起于正電荷，延伸到無限遠(yuǎn)；在負(fù)點(diǎn)電荷的電場中，電場線起于無限遠(yuǎn)處，止于負(fù)電荷. （3）電場線不閉合，不中斷，任何兩條電場線在無電荷的地方不會相交，每一點(diǎn)場強(qiáng)方向是唯一的. （4）電場線某點(diǎn)切線方向表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，電場線越密表示電場越強(qiáng)，電場線越疏表示電場越弱、勻強(qiáng)電場的電場線是間距相等，彼此平行的直線. 注意：電場線不是電荷運(yùn)動的軌跡，電場線上各點(diǎn)的切線方向是單位正電荷受電場力方向；而帶電粒子運(yùn)動軌跡的切線方向是表示速度方向. 在特殊情況下帶電粒子運(yùn)動方向，可與電場線重合. （1）電場線是直線，帶電粒子從靜止開始運(yùn)動，或初速度方向與電場線方向一致. （2）帶電粒子只受電場力作用. 理解、掌握幾種特殊情況下電場線的分布情況，點(diǎn)電荷電場，等量同種電荷，等量異種電荷，點(diǎn)電荷與帶電平行板間的電場線分布情況，參考課本上的（12-13）頁. 4．總結(jié)、擴(kuò)展 1．重要的科學(xué)研究方法 （1）用比值定義物理量 E是用比值來定義的，E=F/q，以往學(xué)習(xí)過的物質(zhì)的密度r=m/V,比熱容c=導(dǎo)體的電阻R=速度v=等都有是物理量的比值來定義的，它們有共同的特點(diǎn)，凡是用比值定義的物理量只與比值有關(guān)，而與比值中的兩物理量無關(guān)，若比值為恒量，則反映了物質(zhì)的某種性質(zhì)。 （2）類比的方法 E= F/q 的定義是類比于v=、r= m/V……,類比方法是科學(xué)研究的重要方法之一，其優(yōu)點(diǎn)利用已學(xué)過的知識去認(rèn)識有類似特點(diǎn)或規(guī)律的未知抽象的知識。 2，電場力和電場強(qiáng)度的對比較   電場強(qiáng)度E 電場力F 1 是反映電場中各點(diǎn)的力的性質(zhì) 強(qiáng)弱的物理量 定義公式 E= F/q 指電場對其中電荷的作用力 計(jì)算公式F=qE 2 E的大小只決定于電場本身，與電荷q無關(guān)。。 F的大小由放在電場中某點(diǎn)的電荷q和該點(diǎn)的場強(qiáng)E的共同決定 3 E是矢量，其方向與正點(diǎn)電荷（+q）在該點(diǎn)受到的電場力的方向相同。對于確定的電場，其中各場強(qiáng)都有確定的方向。 F是矢量，其方向?qū)τ谡姾桑?q），F(xiàn)與E同向?qū)τ谪?fù)電荷（－q） ，F(xiàn)與E反向。同電荷受力的方向因在電場中的位置而異；同一位置則因受力電荷的電性而異。 4 E的單位 牛/庫 F的單位 牛 背景知識與課外閱讀 用測電筆檢測電場的存在 中學(xué)物理中學(xué)生接觸的場有三種，即重力場、磁場、電場。對前兩種場，學(xué)生可以直接從生活經(jīng)驗(yàn)中體驗(yàn)到，容易感知。而電場的概念是從電荷間相互作用力引入，且靜電實(shí)驗(yàn)效果不夠明顯，即使學(xué)生記住概念，但由于缺乏真實(shí)感知，對它的存在學(xué)生總抱有一種神秘感 應(yīng)用測電筆可以方便的讓學(xué)生直觀的感知到電場的存在。方法是：用靜電感應(yīng)起電機(jī)等靜電高壓發(fā)生源，通過輸電線使兩個相隔一定距離（不發(fā)生為花放電）的金屬體帶電，這時就像通常使用測電筆那樣手持測電筆，在帶電體附近的空間檢則，這時盡管測電筆學(xué)有接觸到帶電體，但測電筆中氖管仍然發(fā)光，這說明帶電體周圍存在著電場。這是因?yàn)闇y電筆中氖管就是一個短小的放電管。它的起輝電壓約在60V左右，而通常靜電實(shí)驗(yàn)儀器產(chǎn)生的對地電壓約為數(shù)百伏、數(shù)千伏、幾萬伏，這樣的電壓是以使氖管起輝發(fā)光。 隨堂練習(xí) 1，如圖14-12中A、B、C各點(diǎn)的場強(qiáng)方向及放上點(diǎn)電荷+q 或－q 所受到電場力的方向，并判斷點(diǎn)電荷在哪點(diǎn)受到的電場力最大，哪受到的電場力最小。 2，一質(zhì)量為m，帶電量為－q 的微小塵埃，在地面附近處于懸浮狀態(tài)，不計(jì)空氣浮力，求該處的電場強(qiáng)度E的大小和方向。 3，電荷間的相互作用是通過＿＿＿而發(fā)生的，這些物質(zhì)的最基本特征。＿＿＿＿ 4由電場強(qiáng)度公式E=F/q可知，在電場中同一點(diǎn) （ ） A．E 跟F成正比，跟q成反比。 B．無論檢驗(yàn)電荷 的值如何變化，G、F/q 的值不變。 C，先后用+ q和－q 作為檢驗(yàn)電荷放在電場中同一點(diǎn)，所受電場力大小相同，則電場強(qiáng)度分別為E和－E D．若 ≠0而F=0，則E=0 5．對公式E=Kq/r2的理解正確的是 ( ) A當(dāng) →0時，E→∞ B當(dāng) →∞時，E→0 C．某點(diǎn)場強(qiáng)跟點(diǎn)電荷Q無關(guān)，只跟該點(diǎn)位置r有關(guān) D．以點(diǎn)電荷Q為圓心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)場強(qiáng)相同 6．如圖14-13等量異號電荷﹣Q、Q連線上跟Q相距 的一點(diǎn)A，中垂足跟垂足相距的另一點(diǎn)B，試根據(jù)圖給條件，求出EA、EB 的表達(dá)式。 答案：1.略 2.mg/q 方向豎直向下一步 3.電場對放入其中的電荷有力的作用 4.BD 5.B 6.EA=kQ[1/x2+1/(L-x)2] EB=kQL/(L2/4+y2)3/2 單位：金太陽教育　姓名：劉占想　E_mail：lzx4149999@