2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十三章 電場 二、電場、電場強度(第一課時).doc
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2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十三章 電場 二、電場、電場強度(第一課時) 從容說課 從本節(jié)開始接觸場的概念，由于它的抽象性，故可先把它接受下來，在學習中逐漸加深對它的認識． 本節(jié)的主要內容包括電場及其力的性質，這也是研究電場的主要途徑．還有就是定義了電場強度來反映電場的強弱及其特點(如疊加性)． 本節(jié)的主要特點是抽象性很強，場的概念較難理解，再就是引入電場強度這個物理量的時候采用了比值定義法，有方法論的介紹總結．另外關于場的疊加要通過類比(類比波的疊加)進行探究．所以說本節(jié)還有方法性強的特點． 結合本節(jié)的特點和地位現定位本節(jié)的教學目標如下： 1．使學生能初步接受場的客觀存在的特殊物質性． 2．能夠深入理解電場強度的物理意義、定義式、矢量性，也能應用其來分析計算一些簡單問題． 3．通過知識的學習掌握科學的思維方式和研究問題的方法． 本節(jié)的教學重點是對電場強度的理解． 本節(jié)的教學難點是場的認識和電場強度概念的建立． 在本節(jié)的教學過程中，為了使大家能夠切實掌握知識，采用類比分析法、互動探究法、問題解決法等多種方法來從多角度、多方位認識電場、了解電場． 本節(jié)的教學程序如下： 提出問題→實驗探究→建立概念(場) →深入探究→討論歸納電場強度的各個特性→實際應用推導點電荷的場強公式→電場的疊加性探究→拓展應用→小結本節(jié)知識． 教學目標 一、知識目標 1．知道電荷問的相互作用是通過電場發(fā)生的，知道電場是客觀存在的一種特殊物質形態(tài)． 2．理解電場強度的概念及其定義，會根據電場強度的定義進行有關的計算，知道電場強度是矢量，知道電場強度的方向是怎樣規(guī)定的． 3．能根據庫侖定律和電場強度的定義推導點電荷場強的計算式，并能用此公式進行有關的計算 4．知道電場的疊加原理，并應用這個原理進行簡單的計算． 二、能力目標 培養(yǎng)學生分析、總結、語言表達的能力． 三、德育目標 使學生學會由個別事物的個性來認識一般事物的共性，這是認識事物的一種重要的科學方法． 教學重點 電場強度． 教學難點 電場強度概念的建立． 教學方法 類比分析法、問題解決法、實驗分析法． 教學用具 有機玻璃棒一根、絲綢一塊、絕緣導體球(一個帶電一個不帶電)兩個、細絲線一條、鐵架臺一個． 投影儀、投影片 課時安排 1課時 教學過程 [投影本節(jié)的學習目標和學法指導] (一)學習目標 1．知道電荷的周圍存在電場，電場是物質、電荷通過它的電場對其他電荷發(fā)生作用． 2．理解電場強度概念． (1)知道電場強度是描述電場強弱的物理量． (2)會用電場強度的公式和它的變形F=qE進行計算． 3．理解點電荷的場強公式． 4．知道電場的疊加原理，且能進行簡單計算． (二)學法指導 1．實驗分析法引入場的力的性質，建立場的概念． 2．比例定義法定義電場強度E 3．問題解決法討論點電荷的場強及場的疊加問題． [學習目標完成過程] 一、課題引入 1．[投影]思考題 下列哪些力是接觸力?哪些力是非接觸力? 拉力、重力、壓力、支持力、摩擦力、磁力． [學生活動] 回顧以前知識，討論作答． 2．[過渡設疑] 上節(jié)我們學習的靜電力是接觸力還是非接觸力? [學生思考作答] 非接觸力． 3．[引入]接觸力是通過接觸使物體間有相互作用而產生，那非接觸力又是通過什么產生的呢?本節(jié)課我們來探討這個問題． 二、新課教學 (一)電場 [提問復習] 初中學過磁體之間的作用力，需要接觸產生嗎? 若不需要，磁力又如何產生? [學生活動] 討論回顧回答． [結論]磁極問的作用力是通過磁場發(fā)生的，并不需要接觸． [類比引入] 經過科學研究，電荷間的相互作用也是通過一種場發(fā)生的，叫做電場． [學生活動] 閱讀課本相關內容，了解電場的性質． [投影]有關電場的問題 1．電場在哪兒存在? 2．電場能看得見嗎?借助顯微鏡可以嗎? 3．電場的基本性質是什么? [學生活動] 結合自己的閱讀理解，分析回答上面的問題． [教師拓展點撥，實驗驗證] 1．在電荷周圍存在電場． 2．電場是客觀存在的一種特殊物質形態(tài)，是不可以通過儀器觀察到的． 方法滲透： 電場的客觀存在是通過它表現出來的性質證實并對電場進行研究的． [電場的基本性質]對放人電場中的電荷有力的作用． [演示實驗] 在桌面上放一個有絕緣支座的帶電體A，在A的附近懸掛一個不帶電的玻璃球和一個帶屯的球B，觀察現象． [學生探究活動1] 在教師介紹實驗的時候猜想可能出現的現象并思索其原因． [學生探究活動2] 觀察現象，結合閱讀情況解釋現象，理解知識． [學生匯報現象及結論] [現象]不帶電的玻璃球沒有發(fā)生偏離，帶電的小球偏離了豎直方向． [教師拓展] 3．電場的性質是對放人其中的電荷產生力的作用，這種力叫做電場力． [CAI課件展示] [學生活動] 請大家口頭表述課件圖表的含義． [抽查或請大家主動回答，激勵評價] 第一個圖示過程(—)：電荷A周圍產生電場，電荷B處于電場中，受到電場力． 第二個圖示過程(一)：電荷B周圍產生電場，電荷A處于電場中，受到電場力． [拓展]原來描述的同種電荷相斥，異種電荷相吸作用就是如上述過程產生的． (二)電場強度 [方法介紹] 因為電場的基本性質是對放入其中的電荷有力的作用，所以必須在電場中放入電荷才能研究電場． [提出問題] 對放入電場的電荷有什么要求嗎?為什么? [學生探究活動] 思考教師投影的分析提示． [分析提示] 1．放入的電荷能否影響原來的電場? 2．為了研究電場中各點的情況，電荷體積能否很大? [學生敘述自己的思考結果，激勵評價] [學生活動] 請大家閱讀課本歸納． [結論] [實驗探究] 1．在一個帶電體的周圍不同距離處懸掛相同的帶電小球，觀察現象． 2．在一個帶電體的周圍相同距離處懸掛相同的帶電小球，觀察現象． 注：懸掛的帶電小球是試探電荷． [學生活動] 觀察現象，思考問題． [投影]實驗思考 1．懸線偏角的不同，說明受到的電場力一樣嗎? 2．不同位置同一試探電荷偏角的不同，說明受到的電場力一樣嗎?為什么? 3．相同距離處不同試探電荷偏角的不同，又說明什么情況?反映什么特點? [師生互動歸納] 1．偏角的不同，說明受到的電場力不同． 2．不同位置同一試探電荷偏角的不同，說明同一電荷在同一電場的不同位置受到的電場力不同，也說明不同位置的電場強弱不同(一般)． 3．同一位置不同試探電荷受電場力的不同導致懸線偏角不一樣，說明電場力跟試探電荷的電荷量有關，電荷量越大，受力越大． [深入思考] 電場的強弱不一樣，該如何表示呢? [學生探究活動] 提出猜想方案并討論方案的可能性． [學生可能猜想] 方案一：電荷在某點所受的電場力的大小可用來表示電場的強弱． [討論該方案的可行性] 對于一給定的電場，各點的電場強弱是一定的，但是把q1和q2兩個不同的電荷放到電場中的同一點所受的電場力是不同的．表明電場的強弱并不能用電荷在某點所受的電場力的大小來表示． 方案二：可以用點電荷在某點所受的電場力跟點電荷電荷量的比值來表示某點電場的強弱。 [師生討論方案是否可行] 如圖：在電荷Q產生的電場中的A點放置不同的點電荷q1和q2，它們所受的電場力為： F1= F2= 由此可得： ； 即不同的點電荷在電場中的同一點所受的電場力與所放點電荷q的比值是相同的，由此可知方案二可行． [引入定義] 類似密度定義(比值定義法)． [定義]放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量的比值，叫做該點的電場強度，簡稱場強，用E表示． (1)表達式：E=F/q (2)單位：l牛／庫(N/C)=1 V／m (3)物理意義：反映電場性質(強弱)的物理量，場強大電場強；場強小，電場弱． (4)矢量性：物理學中規(guī)定，電場中某點正電荷受力的方向就是該點的場強方向。 [思考]那么負電荷受力的方向呢? [互動探究]由吸引和排斥可推出負電荷受力方向與場強方向相反． [深入探究]投影思考題： 1．某點的場強同試驗電荷有關嗎?該點場強由什么決定? 2．某一點的場強當不放試探電荷時將變?yōu)榱愕挠^點是否正確? [學生探究活動] 結合本身的知識結構互動探究，得出結論． [學生匯報探究結果，教師點撥拓展] 某一點的場強由產生電場的電荷決定，與放不放試探電荷，放什么試探電荷無關． [實例分析] 分析如圖A、B兩點的場強是否相同． (大小相等，方向不同) (三)點電荷的場強、電場的疊加． [學生活動] 由庫侖定律和場強公式推導點電荷的場強公式． [抽查學生的推導結果并投影展示] [示范推導] 在研究電場強度時，我們得到了： 即：在點電荷形成的電場中的不同點，場強是不同的．據場強公式得到： E= 學生描述該公式中各物理量及對應的字母： E→點電荷產生的場強→N/C k→靜電力恒量→Nm2/C2 Q→產生電場的電荷→C r→電場中的某點到Q的距離→m 場強方向： 如果Q是正電荷,E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q； 如果Q是負電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q． [問題討論] 如果有幾個點電荷產生電場，那么空間某點的電場又是如何的呢?場強呢? [學生探究活動] 請大家結合電場強度的矢量性分析討論． [師生互動歸納] 如果有幾個點電荷同時存在，它們電場就互相疊加，形成合電場． (類比波的疊加) 合電場中某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該點產生的場強的矢量和．用平行四邊形定則進行運算． [實例分析] 課本例2． [課本例2的變形] Q1、Q2都為+3.O10-8C時,A點電場強度多大,方向如何? Q1、Q2都為-3.OlO-8C時,A點的場強大小、方向又如何呢? [學生探究活動] 結合例題動手求解． [抽查學生探究結果投影,激勵評價] [結論] 當Q1=Q2=+3.0l0-8C時,A點的場強大小為E=l04V/m，方向豎直向上． 當Q1=Q2=-3.0l0-8C時，A點的場強大小為E=l04V/m，方向豎直向下． [學生探究活動] 請大家分析E=F/q和E=k的關系． [投影]E=F/q和E= k的關系． ①為定義式, k是具體表達式，是E=F/q的特例． ②E=F/q適用于一切電場的場強運算，E=k只適用于點電荷產生的電場的場強運算． [拓展應用] 1．下列說法中正確的是( ) A．在非勻強電場中，各點的場強大小必定不等 B.電場強度是反映電場的力的性質的物理量 C．電場強度是矢量，它的方向就是電荷在該點的受力方向 D．電場線準確描述了電場的形狀,是電場客觀存在的實物表現形式 2．如圖所示，在正電荷Q的電場中距Q為r的P點放一個很小的點電荷q(q遠比Q要小)，測得q受到的電場力為F．則P點的電場強度的大小為( ) A.E= B.E=k C.E= D.E=k 3．如圖所示，M、N為兩個等量同種電荷,在其連線的中垂線上的P點放一個靜止的點電荷q(負電荷)．不計重力,下列說法中正確的是( ) A．點電荷在從P到0的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大 B．點電荷在從P到0的過程中,加速度越來越小,速度越來越大 C．點電荷運動到O點時加速度為零，速度達最大值 D．點電荷越過O點后，速度越來越小,加速度越來越大,直到速度為零 [參考答案] 1．B 2．AB 3．C 三、小結 1．學生對照板書自結． 2．對照學習目標檢查自己的學習情況． 3．抽查學生的小結情況,激勵評價． 4．[投影]示范小結． 四、作業(yè) 1．回顧復習本節(jié)內容． 2．課后作業(yè)． 3．預習下節(jié)． 五、板書設計 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計 1．在電場中某點放一檢驗電荷，其電荷量為q，檢驗電荷受到的電場力為F，則該點電場強度為E=F/q．那么下列說法正確的是（ ） A．若移去檢驗電荷q，該點的電場強度就變?yōu)榱? B．若在該點放一個電荷量為2q的檢驗電荷，該點的場強就變?yōu)镋/2 C．若在該點放一個電荷量為-2q的檢驗電荷，則該點場強大小仍為E，但電場強度的方 向變?yōu)樵瓉硐喾吹姆较? D．若在該點放一個電荷量為一的檢驗電荷，則該點的場強大小仍為E，電場強度的方向也還是原來的場強方向 2．對于由點電荷Q產生的電場，下列說法正確的是( ) A．電場強度的表達式仍成立，即E=F/Q，式中的Q就是產生電場的點電荷 B．在真空中，電場強度的表達式為E=kQ/r2，式中Q就是產生電場的點電荷 C．在真空中E=，式中q是檢驗電荷 D．上述說法都不對 3．當放入正電荷時電場中某點受到的電場力向右；當放入負電荷時它受到的電場力向左．下列說法正確的是( ) A．當放人正電荷時，該點場強方向向右；當放入負電荷時，該點場強方向向左 B．只有在該點放入電荷時，該點才有場強 C．該點場強方向一定向右 D．以上說法均不正確 4．由電場強度的定義式E=F/q可知，在電場中的同一點( ) A．電場強度E跟F成正比，跟q成反比 B．無論檢驗電荷所帶的電荷量如何變化，F/q始終不變 C．電場中某點的場強為零，則在該點的電荷受到的電場力一定為零 D．一個不帶電的小球在P點受到的電場力為零，則P點的場強一定為零 5．在點電荷Q形成的電場中，已測出A點場強為l00N/C，C點場強為36N/C，B點為A、C兩點連線的中點(如圖所示)．那么B點的場強為________N/C． 6．如圖所示，在真空中相距為l的A、B兩點分別放置電荷量大小均為Q的正負點電荷，那么在離A、B兩點距離都等于l的點的電 場強度方向為__________．該點的場強大小為__________． 7．如圖所示，在x軸坐標為+1的點上固定一個電荷量為4Q的點電荷，坐標原點O處固定一個電荷量為-Q的點電荷．那么在x坐標軸上,電場強度方向為x軸負方向的點所在區(qū)域應是____________． 8．如圖，兩根長為l的絲線下端懸掛兩質量為m，帶電荷量分別為+q和-q的小球A和B，處于場強為E、方向水平向左的勻強電場之中,使長度也為l的連線AB拉緊,并使小球處于靜止狀態(tài)．求E的大小滿足什么條件才能實現上述平衡狀態(tài)? [參考答案] 1.D 2.B 3.C 4.BC 5.56.25 6．與AB連線平行,指向B的一側； 7．0
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