高二物理教案《电场-电场强度》(共9页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上高二物理教案电场 电场强度 一、教学目标1了解电场的概念。2理解电场强度的概念。3掌握电场强度的计算方法。二、重点、难点分析1重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。2电场强度是描述电场性质的物理量之一，这是难点。初学者容易把电场强度跟电场力混同起来。三、主要教学过程1复习库仑定律在真空中两个点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。2新课引入任何力的作用都离不开物质，脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的；地球对地表附近物质的作用力是通过重力场物质，作用的；地球与月亮间有万有引力作用力也是因有万有引力场物质；两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。3教学过程设计（1）电场a电荷周围存在一种特殊物质提问：既然场是物质，为什么我们看不到呢？为转移的客观存在。例如可见光波长由7000 4000 ，但还有很多波长的光线我们看不到，但不等于它们不存在。不能以人类感官为标准判定存在与否。场客观存在的证明是它有力、能的特性。例如重力场对有质量的物体有力的作用，且可对物体做功，说明其能量。电场对放入其中的电荷Q也有力的作用，可对Q做功，说明其有能量。b电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，此力称电场力。c静电场：静止电荷的电场。场有能和力的特性，我们先看电场中力的性质，它是本章的重要内容，先以点电荷为例。如图1所示，在+Q电场中A点分别放入电荷q1、q2、q3则它们分别受电场力为：看看上式，我们可发现场电荷Q对不同的检验电荷q有不同的电场力，但只要A点位置不变，F与q的比值就不变。从上面分析看出：Q固定则电场的空间分布固定，对于场中某固定反映的是电场的强弱，称场强。（2）电场强度a定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度，简称场强。b定义式：F电场力国际单位：牛（N）q电量国际单位：库（C）E电场强度国际单位：牛/库（N/C）C物理意义：电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。d电场强度是矢量，规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向。电场中同一点，q、-q受力方向不同，场强只能有一个方向，规定以+q的受力方向为正。例  在图2中标出A、B、C、D四点的电场强度的方向。正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离+Q；负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向-Q。e单位：牛/库N/C（3）一个点电荷电场的场强b方向：正电荷在该点受电场力方向（以后还会遇到各点场强大小，方向均相同的匀强电场）（4）两个点电荷产生的电场的叠加原理如图3所示，在正点电荷Q1与负点电荷Q2产生的电场中有一点A，求A点的电场强度EA，由电场强度的定义可知，EA在数值上为+1C点电荷在A点所受的电场力。今在A点放q=+C，q将同时受到Q1和Q2的作用，每个作用力都能单独用库仑定律求出，就像另一个电荷不存在一样，而q受的合力为各分力的矢量和，又因q是1C正电荷，所以它受的电场力在数值上等于场强，也就是说A点的合场强为Q1与Q2单独在A点产生的场强的矢量和，这就是电场强度的叠加原理。用电场强度的叠加原理可以求得任意多个点电荷产生的电场强度，任何一个带电体不管其电荷分布多么复杂，都可以视为由许多点电荷组成，因而可以用场强叠加原理求出它的场强。可以看出，真空中任意多个点电荷产生的电场强度，仅由场电荷、电场中的位置两个因素决定，而与检验电荷无关。（6）电场强度小结a电场中某点场强大小和方向，均与该点放不放检验电荷、放那种电荷、放多大检验电荷无关，是电场自身的性质，与外界因素无关。对确定的电场来说，在某点放单位正电荷时，它受电场力的大小和方向是确定的。（7）例题例1  场电荷Q=2×104C，是正点电荷；检验电荷q=2×105C，是负电荷，它们相距r=2m而静止且都在真空中，如图4所示。求：（1）q受的电场力。（2）q所在的B点的场强EB。（3）只将q换为q=4×105C的正点电荷，再求q受力及B点的场强。（4）将受力电荷拿去后再求B点场强。在A与B的连线上，且指向A。=4.5×105N/C方向由A指向B。（4）因E与q无关，自然q=0也不会影响E的大小与方向，所以拿走q后场强不变。例2  如图5（a）所示，点电荷q与9q静止于真空中，相距r，它们均为正电荷，求：（1）连线中点A的场强EA；（2）求场强为0的点位置。解  （1）在A点放q=1C，它受力情况如图5（c）所示，F为q对q的作用力，9F为9q对q的作用力，而合力为8F方向指向q，所以（2）先分析E=0的点可能的位置范围，因在该点放+1C时，它受力为零，所以q与9q对+1C作用力一定等大反向，因而两力共线，由此可以断定E=0的点在q与9q的连线上，当+1C放于q以左及9q以右的连线上时，它受的两个力都同向，因而不可能抵消，所以E=0的点一定在两点电荷中间的连线上。令E=0的点O距q为x，如图（b）所示，1C电荷在O点受力为零，所以有（2）E=0的点在q与9q之间，距q为r/4。四、说明1对于电场强度概念的理解注意：无论放正、负检验电荷，E的方向定义为+q受力方向，类似于电流方向定义为正电荷移动方向，无论是谁移动形成电流。（2）电场强度为自身性质，与检验电荷无关。2我们研究的电荷均处于真空中，如处于空气中也可近似认为是在真空中。  （北京二中  许靖华）第二节 电场强度 电场线 一、素质教育目标（一）知识教学点1了解电场的概念，理解电场强度和电场线的概念。2掌握电场强度的定义式。（二）能力训练点1用比值定义物理量、类比方法的重要研究方法的介绍，培养学生的科学研究能力。2用电场线描述电场的性质，帮助理解电场强度抽象概念，以达到运用形象思维上升到抽象思维的境界。（三）德育渗透点使学生初步了解“场”是一种客观存在的物质，培养学生对物质的认识观。二、重点、难点、疑点及解决办法1重点电场强度、电场线是描述电场性质的物理量。2难点电场强度定义的理解，用比值来定义场强。3疑点（1）场是一种客观存在的物质。（2）场具有力的性质，而场强用比值F/q来定义4解决办法电场概念抽象“电场”看不见，摸不着。“电场强度”很难定量测量。“电场线”本身就是假想的模型。针对这些特点，用举例、类比、实验定性演示等手段将抽象的概念形象地显示出来。举例说明场是客观存在着的物质，用类比的方法向学生说明可用比值来定义场强，用模拟方法展示电场线。三、课时安排2课时四、教具准备验电羽，混有发屑的充满蓖麻油的密封的透明塑料扁盒，幻灯机。五、学生活动设计1启发学生议论如何描述电场的强弱，引导学生从熟悉的速度定义，用类比的方法给出场强的比值定义。2通过电场线的模拟演示启发学生观察，帮助学生形象地理解电场强度概念。3巩固训练活动。六、教学步骤（一）明确目标本课教学使学生了解电场的概念，理解场强的定义方法，类比法的介绍，培养学生的科学研究能力、实验观察能力。（二）整体感知电场强度是电学的最基本概念之一，是掌握静电学许多基本概念的基础。电场强度描述了电场的力的性质。但场强概念抽象，通过本课教学使学生对此有初步的认识，完整而深刻地认识场强概念，需待高三选修本的学习之后。（三）重点、难点的学习与目标完成过程第一课时1引入新课手推桌子，有力作用两物体直接作用，声音通过空气（媒介）传递到耳朵，电荷间的作用力是否通过空气传递力？不对，因真空中两电荷间也有力的作用，那是通过什么物质做媒介的？（讨论）这种物质就是电场。2验证电场的存在让起电机（先隐蔽）暗线与球A相连，开始A不带电，带电小球B不偏离，让A带电，带电小球B偏离，然后向学生介绍起电机，说明使带电小球B偏离的是空间存在电场（验证了电场的存在）。经学生讨论分析后，教师归纳指出电荷间作用力是通过一种“场”电场，电场虽然看不见摸不着，但是一种客观存在着的物质。从而引出电场的概念电荷周围存在着电场。电场有哪些特征？学生讨论后，教师归纳出电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。3建立电场强度的概念（1）电场有强弱之分电荷+Q周围产生电场，点电荷q放在电场中A点或B点，要受到电场力FA（或FB）作用，反映了电场具有力的性质。点电荷q在A、B两点受到的作用力FA、FB大小是否相等？加FA比B点受到的作用力FB大（即FAFB）教师引导学生思考分析同样的点电荷q在电场中不同点（A、B）受到的电场力大小不等，反映了电场中A、B各点（不同点）的电场有强弱之分，那么怎样来表示电场的强弱呢？能否直接用电场力的大小来表示电场的强弱？学生讨论片刻（2）电场强弱的描述教师举例启发如做匀速直线运动的物体，怎样描述它运动的快慢？（速度v=s/t），那么能否不考虑时间t这个因素而直接用s来表示物体运动的快慢呢？（显然不能）类比后再经学生讨论必须用单位电荷在该点受到的电场力（即比值F/q，F/q是一个与检验电荷电量大小无关的恒量，说明它反映的是电场本身的属性）物理学中就用这个比值的大小来表示电场的强弱电场强度EE=F/q放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强，单位牛每库，符号N/C，教师进一步用类比的方法向学生说明，在匀速直线运动中，位移跟时间比值叫做匀速直线运动的速度，速度在数值上等于单位时间内的位移大小，速度与位移不是同一种物理量，但是知道了速度v，很容易求出时间t内的位移s（s=vt），同样，我们用比值F/q数值上等于单位电荷所受的电场力来描述电场的强弱，由此定义电场强度。电场强度跟电场力也不是同一种物理量，但是知道了场强就很容易求电荷q所受的电场力了（F=qE）（注：上述内容也可用列表对比用幻灯片打出）关于场强的方向明确指出，电场强度、电场力都是矢量，规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受电场力的方向相同。当q为负时，E与F方向相反。（3）课堂练习判断图中A、B、C各点的场强方向以及放上点电荷+q或-q所受电场力的方向，并判断点电荷在哪点受的电场力最大，哪点受的电场力最小。通过上题的对比分析，深化对电场强度概念的理解。4电场力和电场强度的对比分析下表用幻灯片投影第二课时5电场线电场是看不见摸不着的物质，用电场强度原则上可以描述电场的强弱和方向，但不够直观、形象，若能用图形形象地把电场中各点场强的大小和方向表示出来，有利于更好地认识电场。法拉第（英）首先提出用电场线（假想模型）来形象、直观地表示电场的方法。（1）电场线如下图，在正负两个点电荷之间的空间任取几点（A、B、C），利用叠加原理画出电场强度EA、EB、EC（让A、B、C三点能组成电场线）。如果空间各点都用小箭头标出电场强度的大小和方向，这样空间就布满箭头，显得混乱、拥挤。法拉第（英）设计了一条曲线从正电荷出发到负电荷终止的曲线，曲线上的每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，用曲线的密疏表示场强的大小，这些线叫电场线。（将图中的A、B、C三点用平滑的曲线连接起来一直到正负电荷）（2）电场线的模拟分别用验电羽与悬浮有头发屑的蓖麻油模拟点电荷、等量异种点电荷、等量同种点电荷的电场线。同时让学生画出上述摸拟的电场线增强学生感性认识。（3）电场线特点教师引导，启发学生归纳有关电场线的要点电场线是人们画出来形象描述电场方向的一族曲线，并非真实存在，但实验可以模拟这族曲线的形状。电场线起于正电荷，止于负电荷，不形成闭合曲线。电场线上每一点的切线方向跟这一点的场强方向一致电场线密处电场强，电场线疏处电场弱电场线在空间不能相交（四）总结、扩展1重要的科学研究方法（1）用比值定义物理量E是用比值来定义的，E=F/q以往学习过的物质的密度=m/v，比热容C=Q/mt，导体的电阻R=U/I等都是用两物理量的比值来定义的，它们有共性，凡是用比值来定义的物理量只与比值有关，而与比值中的两物理量无关。若比值为恒量，则反映了物质的某种性质。（2）类比的方法E=F/q的定义是类比于v=s/t等，类比方法是科学研究的重要方法之一，其优点是利用已学过的知识去认识有类似特点或规律的未知抽象的知识。（3）运用形象思维用电场线（图形）形象描述抽象的电场，是研究问题的一种重要方法。2课堂练习（第一课时练习）（1）关于电场强度E=F/q的物理意义是_，其适用范围是_。（2）真空中带电量为Q的点电荷在其周围空间距电荷距离为r的电场强度为_在此处带电量为4q的电荷受力大小为_。由学生推导出上述公式，点电荷周围某点的电场强度表达式E=K场的点电荷电量大小有关，与距离的大小有关，而与检验电荷q的大小无关。（第二课时练习）（3）下面关于电场线的说法中正确的是A在静电场中释放的点电荷，在电场力作用下一定沿电场线运动B电场线的切线方向一定与此处的正电荷运动方向相同C电场线的切线方向一定与该点的正电荷的加速度方向相同D电场线是从正电荷出发到负电荷中止。（4）P8练习二（1）、（4）、（5）七、布置作业1P8练习二（2）、（3）2P21习题（4）、（5）八、板书设计第二节 电场强度 电场线第一课时1电场 电场是一种客观存在着的物质2电场强度放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强，单位牛每库，N/C电场力、电场强度是矢量规定 电场中某点场强方向跟正在该点所受电场力的相同。第二课时1电场线几种典型电场线2电场线特点3重要的科学研究方法比值定义 类比法 运用形象思维专心-专注-专业