電場及其描述

1、第3節(jié)電場及其描述(2課時)一、教學(xué)目標(biāo)：1 .知識與技能目標(biāo)(1) .知道電荷間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(zhì)形態(tài).(2) .理解電場強(qiáng)度的概念及其定義式，會根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式 進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算，知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī) 定的.(3) .能根據(jù)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，并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.(4) .知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這個原理進(jìn)行簡單的計(jì)算.2 .過程與方法目標(biāo)通過分析在電場中的不同點(diǎn)，電場力 F與電荷電量q的比例關(guān)系，使學(xué) 生理解比值F/q反映的是電場的強(qiáng)弱，即電場強(qiáng)度的概念；知道電場疊加的一 股

2、方法。3 .情感態(tài)度價值觀培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會分析和處理電場問題的一般方法 。二、教材認(rèn)識1 .教學(xué)重點(diǎn)：理解電場強(qiáng)度，會計(jì)算電場強(qiáng)度.理解其矢量性與疊加性，但不 要求作復(fù)雜的疊加運(yùn)算.知道電場線的物理意義.會用電場線描述電場的強(qiáng)弱和 方向，了解點(diǎn)電荷電場和勻強(qiáng)電場等幾種電場線的分布特征2 .教學(xué)難點(diǎn)：了解電場，了解場是一種物質(zhì).場和實(shí)物是物質(zhì)存在的不同形式. 電場存在于電荷周圍，電荷通過電場這種物質(zhì)間接對另一電荷施加靜電力的作 用3 .關(guān)鍵三、教學(xué)準(zhǔn)備1 .教具選擇：有水龍頭的實(shí)驗(yàn)室.梳子.絲綢.玻璃棒.帶絕緣座的金屬球. 絕緣細(xì)線.鐵架臺.帶電小球2 .教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)探究、課練、討論3 .輔助手段

3、：課件視頻模擬電場線實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)LASH課件一一模擬電場 線4 .學(xué)情分析：四、教學(xué)過程設(shè)計(jì)：(一)引入新課問題引入：電荷間的相互作用力是怎樣產(chǎn)生的？(二)新課教學(xué)-第3節(jié)電場電場強(qiáng)度1、電場:啟發(fā)學(xué)生從哲學(xué)角度認(rèn)識電場， 理解電場的客觀存在性，不以 人的意識為轉(zhuǎn)移，但能為人的意識所認(rèn)識的物質(zhì)屬性. 利用課本圖 145說明：電荷A和B是怎樣通過電場與其他電荷發(fā)生作用.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的電場對電荷A的作用.(1)電荷之間的相互作用是通過特殊形式的物質(zhì)一一電場發(fā) 生的，電荷的周圍都存在電場.特殊性：不同于生活中常見的物質(zhì)

4、，看不見，摸不著，無法稱量，可以疊加.物質(zhì)性：是客觀存在的，具有物質(zhì)的基本屬性一一質(zhì)量和能量.(2)基本性質(zhì)：主要表現(xiàn)在以下幾方面引入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用，且同一點(diǎn)電荷在電場中不同點(diǎn)處受到的電場力的大小或方向都可能不一樣.電場能使引入其中的導(dǎo)體產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)帶電體在電場中移動時，電場力將對帶電體做功，這表示電場具有能量.可見，電場具有力和能的特征提出問題：同一電荷q在電場中不同點(diǎn)受到的電場力的方向和大小 一般不同，這是什么因素造成的？引出電場強(qiáng)度的概念：因?yàn)殡妶鼍哂?方向性以及各點(diǎn)強(qiáng)弱不同，所以造成同一電荷 q在電場中不同點(diǎn)受到的 電場力的方向和大小不同，我們用電場強(qiáng)度

5、來表示電場的強(qiáng)弱和方向.2、電場強(qiáng)度(E):由圖1.2-1可知帶電金屬球周圍存在電場。且從小球受力情況可知， 電場的強(qiáng)弱與小球帶電和位置有關(guān)。引出試探電荷和場源電荷 -（1）關(guān)于試探電荷和場源電荷-（詳見P12）注意：檢驗(yàn)電荷是一種理想化模型，它是電量很小的點(diǎn)電荷，將其 放入電場后對原電場強(qiáng)度無影響指出：雖然可用同一電荷q在電場中各點(diǎn)所受電場力F的大小來比 較各點(diǎn)的電場強(qiáng)弱，但是電場力 F的大小還和電荷q的電量有關(guān)，所以 不能直接用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱.實(shí)驗(yàn)表明：在電場中的同一 點(diǎn)，電場力F與電荷電量q成正比，比值F/q由電荷q在電場中的位置 所決定，跟電荷電量無關(guān)，是反映電場性質(zhì)的物理

6、量，所以我們用這個 比值F/q來表示電場的強(qiáng)弱.（2） 電場強(qiáng)度定義：電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力 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).用 E表示。公式（大?。篍=F/q （適用于所有電場）單位：N/C意義P13提出問題：電場強(qiáng)度是矢量，怎樣表示電場的方向呢？方向性：物理學(xué)中規(guī)定，電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn) 所受的電場力的方向相同.一指出：負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)所受的電場力的方向跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向 相反.帶領(lǐng)學(xué)生討論真空中點(diǎn)電荷周圍的電場，說明研究方法：將檢驗(yàn)電 荷放入點(diǎn)電荷周圍的電場中某點(diǎn)，判斷其所受的電場力的大小和方向， 從而得出該點(diǎn)場強(qiáng). .唯一性和固定性電場中

7、某一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度 E是唯一的，它的大小和方向與放 入該點(diǎn)電荷q無關(guān)，它決定于電場的源電荷及空間位置，電場中每 一點(diǎn)對應(yīng)著的電場強(qiáng)度與是否放入電荷無關(guān).帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)出真空中點(diǎn)電荷周圍電場的大小和方向.在此過程中注 意引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)公式E=F/q和E=kQ/r2的區(qū)別及聯(lián)系.3、（真空中）點(diǎn)電荷周圍的電場、電場強(qiáng)摩的疊加（1）點(diǎn)電荷周圍的電場大小:E=kQ/r2 （只適用于點(diǎn)電荷的電場）方向：如果是正電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q;如 果是負(fù)電荷：E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q.（參見課本圖14- 7）說明：公式E=kQ/r2中的Q是場源電荷的電量，r是場中某點(diǎn)到場 源電荷的距離.從

8、而使學(xué)生理解：空間某點(diǎn)的場強(qiáng)是由產(chǎn)生電場的場源 電荷和該點(diǎn)距場源電荷的距離決定的，與檢驗(yàn)電荷無關(guān).提出問題：如果空間中有幾個點(diǎn)電荷同時存在，此時各點(diǎn)的場強(qiáng)是 怎樣的呢？帶領(lǐng)學(xué)生由檢驗(yàn)電荷所受電場力具有的疊加性，分析出電場 的疊加原理.（2）電場強(qiáng)度的疊加原理：某點(diǎn)的場強(qiáng)等于該點(diǎn)周圍各個電荷單獨(dú) 存在時在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和.先分析方法（P13-14）后舉例：先在同一直線再不在同一直線。例如：課本圖1.3-3中P點(diǎn)的場強(qiáng)，等于+ Q在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E1 和Q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng) 切進(jìn)矢量和.從而使學(xué)生進(jìn)一步理解到，任何 帶電體都可以看做是有許多點(diǎn)電荷組成的.利用點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算公式 及疊加原理就

9、可以計(jì)算出其周圍各點(diǎn)場強(qiáng).【例題】（課本P9例題演變）在真空中有兩個點(diǎn)電荷 =+ 3.0 X 10-8C和Q2=3.0 X 10-8C,它們相距0.1m,求電場中A點(diǎn)的場強(qiáng).A 點(diǎn)與兩個點(diǎn)電荷的距離相等，r=0.1m分析：點(diǎn)電荷。和&的電場在A點(diǎn)的場強(qiáng)分別為E1和巳，它們 大小相等，方向如圖所示，合場強(qiáng) E在E1和切的夾角的平分線上，止匕 平分線跟。和&的連線平行.解：E=E|COS60° +E2cos60 °=2E1cos60° =2kQcos60° /r 2代入數(shù)值得E=2.7X104N/C可以證明：一個半徑為R的均勻球體（或球殼）在

10、外部產(chǎn)生的電場， 與一個位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場相同，球外各點(diǎn)和 電場強(qiáng)度一樣即：E=kQ/r2組織學(xué)生討論課本中的【說一說】，由學(xué)生討論后歸納：（1）關(guān)于靜電平衡（2）靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部電場的特點(diǎn)：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零（注意：這時 的場強(qiáng)是合場強(qiáng)，即外電場和感應(yīng)電場的疊加）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。4、電場線（1）電場線：電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每 點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。(2)電場線的基本性質(zhì)電場線上每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向 .電場線的疏密反映電場強(qiáng)度的大小(疏弱密強(qiáng)).靜電場中

11、電場線始于正電荷或無窮遠(yuǎn)， 止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn) 它不封閉，也不在無電荷處中斷.任意兩條電場線不會在無電荷處相交(包括相切) 介紹各種點(diǎn)電荷電場線的分布情況?！狙菔尽磕M電場線指出：電場線是為了形象描述電場而引入的，電場線不是實(shí)際存在 的線。5、勻強(qiáng)電場、/(1)定義：電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的大小相等、方向相同 11)0 的電場就叫勻強(qiáng)電場.(2)勻強(qiáng)電場的電場線：是一組疏密程度相同 (等間距)的平行 直線.例如，兩等大、正對且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電 場中，除邊緣附近外，就是勻強(qiáng)電場.如圖14.3-1.常見電場的電場線電場電場線圖樣簡要描述正點(diǎn)電荷發(fā)散狀負(fù)點(diǎn)電荷會聚狀等量同號電荷相斥狀等量異號

12、電荷相吸狀勻強(qiáng)電場平行的、等間距的、同向的直線（三）【小結(jié)】對本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)鞏固練習(xí)1 .下列說法中正確的是：ABCA.只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場B.電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存 在的東西C.電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的，電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用2 .下列說法中正確的是：BCA.電場強(qiáng)度反映了電場的力的性質(zhì)，因此場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場力成正比B.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于F/q,但與檢驗(yàn)電荷的受力大小及帶電量無關(guān)C.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向即檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向D.公式E=F/q和E=kQ/r2對于任何

13、靜電場都是適用的3 .下列說法中正確的是：ACDA.場強(qiáng)的定義式E=F/q中，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是放入 電場中的電荷的電量B.場強(qiáng)的定義式E=F/q中，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生 電場的電荷的電量C.在庫侖定律的表達(dá)式F=kqiq2/r 2中kq2/r 2是電荷q2產(chǎn)生的電場在 點(diǎn)電荷qi處的場強(qiáng)大小，此場對qi作用的電場力F=qXkq2/r2,同樣 kq/r2是電荷qi產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q2處的場強(qiáng)的大小，此場對q2 作用的電場力F=c2x kqi/r 2D.無論定義式E=F/q中的q值（不為零）如何變化，在電場中的同一點(diǎn)，F(xiàn)與q的比值始終不變4.討論電場力與電場強(qiáng)

14、度的區(qū)別于聯(lián)系作業(yè)1 .復(fù)習(xí)本節(jié)課文2 .思考課本Pi6問題與練習(xí)第、（3）、（4）、（5）、題.3 .將（2）、（6）題做在作業(yè)本上.參考題1在電場中某一點(diǎn)，當(dāng)放入正電荷時受到的電場力向右，當(dāng)放入負(fù)電荷時受到電場力向左，下列說法正確的是： A.當(dāng)放入正電荷時，該點(diǎn)的場強(qiáng)向右，當(dāng)放入負(fù)電荷時，該點(diǎn)的場強(qiáng)向 左B 只有在該點(diǎn)放入電荷時，該點(diǎn)才有場強(qiáng)C .該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一定向右D 以上說法均不正確2 .真空中，兩個等量異種點(diǎn)電荷電量數(shù)值均為q,相距r.兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的大小為： A B 2kq/r 2C 4k/r 2D 8kq/r 23 .真空中，A, B兩點(diǎn)上分別設(shè)置異種點(diǎn)電荷 C1、C2,已知兩點(diǎn)電荷問 引力為10N, C1=1.0X10-2C，Q=2.0 X10-2C.則 Q在A處產(chǎn)生的場強(qiáng) 大小是 N/C,方向是;若移開C2,則Qi在B處產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小是 N/C,方向是.說明1 電場強(qiáng)度是表示電場強(qiáng)弱的物理量， 因而在引入電場強(qiáng)度的概念時，應(yīng)該使學(xué)生了解什么是電場的強(qiáng)弱，同一個電荷在電場中的不同點(diǎn)受到的電場力的大小是不同的，所受電場力大的點(diǎn)，電場強(qiáng)2 應(yīng)當(dāng)使學(xué)生理解為什