高中物理《电场强度》教学设计.docx
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1、高中物理电场强度教学设计电场电场强度 教学目标 学问目标1、知道什么是电场;2、理解电场强度的概念,驾驭电场强度点的定义式、单位和电场强度方向的规定; 实力目标能够相识电场的物质性,理解物理学上利用比值来定义物理量的方法; 情感目标电场,虽然看不到、摸不到,但是它实际存在的,可以依据它表现出来的性质探讨、相识这是物理学中常用的探讨方法,学习它同时帮助建立科学的方法论 教学建议 重点难点分析 1、重点是使学生理解电场强度的概念及驾驭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,是本节难点初学者要留意不要将电场强度和电场力混淆 关于电场强度定义的教材分析 电场强度虽然由检验电荷所受到的
2、电场力与电荷量的比值来定义的物理量,但与检验电荷无关,场强与检验电荷所受到的电场力不存在正比关系,与检验电荷的电荷量之间不存在反比关系也就是说电场中某点的电场强度与放在该点的检验电荷大小、电荷的正负、以及该点是否存在检验电荷无关,电场强度与产生电场的源电荷有关,与这点在电场中的位置有关 关于讲解电场概念的教法建议 在讲解电场概念时,要留意强调电场的物质性,也就是说电荷之间的相互作用是通过电场这一媒介完成的,由于电场是看不见、摸不到的,但是却客观存在,讲解时可以对比重力场进行讲解,也可以联系现代科技,例如卫星信号的传送是通过电磁场这一媒介完成的。 关于电场强度讲解的教法建议 电场强度是电学学问中
3、最基本的概念之一它是描述电场的力的属性的物理量,电场强度的学习是本章学问的难点内容 电场强度是描述电场属性的重要物理量,是教学的重点,教材中以一个点电荷产生的电场来讲解探讨的,同一个检验电荷在电场中的不同位置受到的电场力的大小不同,而电场强度的表述是用检验电荷在电场不同位置所受到的电场力的大小与检验电荷的电荷量的比值来定义的也说明电场中不同位置上电场对电荷的作用不同在教学中可以说明:在电场中的同一点上,变更检验电荷的电量,检验电荷所受到的作用力的大小也成比例的改变,检验电荷所受到的电场力与电荷量的比值是一恒量由此引出电场强度的概念 留意电场强度与电场力的区分与联系 项目 电场强度E 电场力F
4、区分 物理意义 反应电场本身的力的性质 指电荷在电场中所受的力 确定因素 在电场中某一点,E是一个恒量用E=F/q来量度,它确定于电场本身,而与检验电荷的存在与否无关 力的大小确定于放在电场力的电荷的电量q,以及电场中这一点的电场强度E的大小,即FqE 矢量的方向 场强方向与正电荷放在电场里所受电场力的方向相同 正电荷受电场力方向与场强的方向相同,负电荷受电场力方向与场强方向相反 单位 牛/库或者伏/米 牛 联系 F=Eq 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、驾驭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驾驭电场强度的计
5、算方法 2、电场强度是描述电场性质的物理量之一,这是难点初学者简单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 任何力的作用都离木开物质,脚踢球,脚对球的力干脆作用在球上;狗拉雪橇,狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的;地球对地表旁边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干脆接触,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、电荷四周存在
6、一种特别物质 提问:既然场是物质,为什么我们看不到呢? 答:物质形式 例如可见光波长由,但还有许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、则它们分别受电场力为: 看看上式,我们可发觉场电荷Q对不同的
7、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 若换到B点,则 从上面分析看出:Q固定则电场的空间分布固定,对于场中某固定点,值仅与Q、r有关,与检验电荷无关,它反映的是电场的性质,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(NC) 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
8、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NC 借助于点电荷场强推出,可适用于随意电场 (3)一个点电荷电场的场强 a、真空中:(与检验电荷q无关,仅与场电荷Q及r有关) 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,在正点电荷与负点电荷产生的电场中有一点A,求A点的电场强度,由电场强度的定义可知,在数值上为1C点电荷在A点所受的电场力今在A点放C
9、,q将同时受到和的作用,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点的合场强为与单独在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随意多个点电荷产生的电场强度,任何一个带电体不管 其电荷分布多么困难,都可以视为由很多点电荷组成,因而可以用场强叠加原理求出它的场 强可以看出,真空中随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 素确定,而与检验电荷无关 (5)比较:和 a、是场强的定义式,适用于任何电场 b、是点电荷电场中场强的计算式 (
10、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、放哪种电荷、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 b、场强 (7)例题 例1场电荷C,是正点电荷;检验电荷C,是负电荷,它们相距m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 (3)只将q换为C的正点电荷,再求受力及B点的场强 (4)将受力电荷拿去后再求B点场强 解(1)库仑定律:N方向在A与B的连线上,且指向A (2)由电场强度的定义:所以NC方向由A指向B (3)由库仑定律:N方向由A指向BNC方向
11、由A指向B (4)因E与q无关,自然也不会影响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; (2)求场强为0的点位置 解(l)在A点放C,它受力状况如图5(c)所示,F为q对的作用力,9F为 9q对的作用力,而合力为8F方向指向q,所以 (2)先分析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作用力肯定等大反向,因而两力共线,由此可以断定的点在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,因而不行能抵消,所以的点肯定在两点电荷中间的连线上 令的
12、点O距q为,如图(b)所示,1C电荷在O点受力为零,所以有 (无意义,舍去) 答:(1)方向指向q (2)的点在q与9q之间,距q为r4 四、说明 1、对于电场强度概念的理解留意: (1)定义电场强度 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、我们探讨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 电场强度教学反思 电场强度教学反思 教科书从电荷在电场中受力入手,引入了电场强度的概念,明确它是表示电场强弱的物理量。本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强度的叠加”“电
13、场线”“匀强电场”几部分组成。下面我将从这几个部分谈谈关于上完这节课后的一些反思。 首先,“场”是物理学中的一个重要概念,但由于“电场”看不见、摸不着,非常抽象,难于理解。因此,在课堂上我把静电力与磁极间的磁力进行类比,因为学生在初中学习过磁场的概念,这样处理比较充分地利用了学生已经学习过的学问,建立电场的概念会更加自然一些。 在讲电场强度这一部分时,我将这部分内容的教学设计分为了三部分: (1)对电场强弱和方向的相识 探讨电场的性质从静电力入手。缘由是,电场最明显的特征是它对电场中的电荷有静电力的作用。 (2)找寻描述电场性质的物理量 首先,让学生明确摸索电荷所受的静电力(电场力)不能描述电
14、场的强弱,或者说不能描述电场的性质。缘由是,依据库仑定律,不同的摸索电荷在电场中同一点所受的电场力不同。 其次,要找寻的描述电场性质的物理量必需与摸索电荷无关,这一物理量应当与场源电荷和距场源电荷的距离有关。 用比值定义物理量是一种特别重要的科学方法,在这节课的教学过程中充分展示了比值的物理意义,引导学生体会这种方法的精辟和严谨。学生尽管已经接触过密度、速度等用比值定义的物理量,但是对用比值定义物理量的相识还比较肤浅,他们经常从数学的角度去相识这个比例式。简单出现像“速度越大加速度越大”之类的错误。因此,本节课充分引导学生相识这个比例式的物理意义,让学生在多次接触中逐步体验用比值定义物理量的方
15、法。 (3)电场强度方法的规定 本节课,通过订正如“摸索电荷在电场中某点受到的静电力的方向就是该点的电场强度方向”的错误相识,帮助学生理解电场强度方向的规定。 而关于电场强度的叠加问题,做到了点到为止。 最终是“电场线”这一部分,本节课在教学过程中,通过电场线的学习,让学生感悟到了科学家是如何用虚拟的图线来描述抽象的物理概念的。 总的来说,本节课的教学达到了以下几个教学目标: 1、知道电荷间的相互作用是通过电场实现的。知道场与实物是物质存在的两种不同形式。 2、体会用比值定义物理量的方法,理解电场强度的定义式、单位、方向。 3、能推导点电荷的电场强度公式,并能进行有关计算。知道电场强度的叠加原
16、理,并能应用这一原理进行简洁的计算。 4、知道电场线的定义和特点,会用电场线描述电场的大小和方向。 1.3.1电场强度 1.3.1电场强度 教学三维目标 (一)学问与技能 1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种特别物质形态 2理解电场强度的概念及其定义式,会依据电场强度的定义式进行有关的计算,知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的 3能依据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能用此公式进行有关的计算 4知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简洁的计算 (二)过程与方法 通过分析在电场中的不同点,电场力F与电荷电量q的比例关系,使学生理解比值
17、F/q反映的是电场的强弱,即电场强度的概念;知道电场叠加的一般方法。 (三)情感看法与价值观 培育学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 重点:电场强度的概念及其定义式 难点:对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简洁的计算 教学过程 (一)引入新课 问题引入:电荷间的相互作用力是怎样产生的? (二)新课教学-第3节电场电场强度 1、电场: 启发学生从哲学角度相识电场,理解电场的客观存在性,不以人的意识为转移,但能为人的意识所相识的物质属性利用课本图145说明:电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用电荷A对电荷B的作用,事实上是电荷A的电场对电荷B的作用;电荷B对电荷A的作用,事实上是电
18、荷B的电场对电荷A的作用 (1)电荷之间的相互作用是通过特别形式的物质电场发生的,电荷的四周都存在电场. 特别性:不同于生活中常见的物质,看不见,摸不着,无法称量,可以叠加. 物质性:是客观存在的,具有物质的基本属性质量和能量. (2)基本性质:主要表现在以下几方面 引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用,且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样. 电场能使引入其中的导体产生静电感应现象. 当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体做功,这表示电场具有能量. 可见,电场具有力和能的特征 提出问题:同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同,这是什么因素造
19、成的?引出电场强度的概念:因为电场具有方向性以及各点强弱不同,所以靠成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同,我们用电场强度来表示电场的强弱和方向 2、电场强度(E): 由图1.2-1可知带电金属球四周存在电场。且从小球受力状况可知,电场的强弱与小球带电和位置有关。引出摸索电荷和场源电荷- (1)关于摸索电荷和场源电荷-(详见P12) 留意:检验电荷是一种志向化模型,它是电量很小的点电荷,将其放入电场后对原电场强度无影响 指出:虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱,但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关,所以不能干脆用电场力的大小表示电场的强弱试验
20、表明:在电场中的同一点,电场力F与电荷电量q成正比,比值F/q由电荷q在电场中的位置所确定,跟电荷电量无关,是反映电场性质的物理量,所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱 (2)电场强度 定义:电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强用E表示。 公式(大小):E=F/q(适用于全部电场) 单位:N/C意义P13 提出问题:电场强度是矢量,怎样表示电场的方向呢? 方向性:物理学中规定,电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同 指出:负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反 带领学生探讨真空中点电荷四周的电场,说明探讨方法
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