电场线教案

1 / 8 电场线教案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址13 3 电场线 一、教学目标 1掌握用电场线表示电场强度的方法； 2掌握常见电场的电场线画法； 3掌握匀强电场。 二、教学重点、难点： 1电场线的概念及其特点是本节课的重点。 2学会用电场线描述电场是学习的重点也是难点。 三、教学方法：实验演示、计算机辅助教学 四、教具： 1实验演示：感应起电机一个、验电羽两个，两块带有验电羽的绝缘铝板。 2课件演示：计算机、投影仪、大屏幕、自制 cAI 课件 五、教学过程： （ 一）复习提问 1电场强度的定义及其物理意义是什么？ 2电场强度的决定因素是什么？ 3及有什么联系与区别？ 4简述电场强度的叠加原理。 （二）引入新课 电场看不见，摸不着，想个什么样的方法来形象地描述它2 / 8 呢？ 在初中，同学们学过磁场，磁场也看不见摸不着；当时用什么方法来形象地描述它呢？用磁感线。 磁感线是真实存在的呢？不存在，是假想的。用它来形象、直观地描述磁场强弱和方向。 磁感线在条形磁体外部由 N 极指向 S 极，内部由 S 极指向 N极，是闭合曲线，且外部稀疏内部稠密。磁感线有走向，磁感线上某 点切线方向为该点磁场方向，也是该点所放小磁针的 N 极指向，即 N 极受力方向。磁感线不相交（如图 1 所示）。 形象直观地描述磁场用磁感线，形象直观地描述电场呢？ （三）教学过程设计 1电场线概念引入 英国物理学家法拉第首先引入了电场强度的图象，他在电场中画了一些线，使这些线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，并使线的疏密表示场强的大小。这些线称为电场线。 2几种常见电场的电场线匀强电场 （ 1）点电荷电场的电场线 如图 2（ a）所示，在 A 点放正电荷 Q，研究该电场的电场线。为此在 Q 的周围 B 点放 上 +1c 的点电荷 q，它受到的电场力方向在 A 与 B 连线上，并且由 A 指向 B，再在 A 与 B 连线上3 / 8 取任一点 c，放 +1c点电荷 q，它受的电场力方向仍在连线上，方向由 A 向 c，由于电场线在 B 与 c 的切线共线，所以射线Ac为一条电场线。同理，由 A 点出发的所有射线都可以是电场线，但考虑到对电场线的另一要求，它的疏密应表示 E 的大小，再考虑到空间对称，所以每对相邻电场线间的夹角应该相同，所以电场线应是图 2（ b）所示的样子。 对负电荷 Q的电场线，只需将正点电荷 Q的电场线反向即可。如图 2（ c）所示。 （ 2）等量异号点电荷的电场线 如图 3（ a）所示，在 A 点与 B 点分别放上点电荷 +Q 与 -Q，并研究它们的电场线的形状。 首先研究直线 AB 上的情况，在 A 与 B 之间的连线的任一点放上 +1c的点电荷 q， q 受到两个电荷同时作用，而合力方向在 A 与 B 的连线上，由此可知，线段 AB 是一条电场线，方向由 A 指向 B，再将 q 放于 B 点右侧直线上的任一点，发现q 受的合力方向也在 AB连线上，并指向 B，所以终止于 B 点的这条射线也是一条电场线，方向指向 B。再将 q 放于 A 点左侧直线上的任一点，发现 q 受的合力方向也在 AB直线上，方向由 A 向外，所以从 A 点出发的，方向背向 A 点的这 条射线也是一条电场线。 A 与 B 连线上的电场线情况如图 3（ a）4 / 8 所示。 再研究线段 AB 的垂直平分线 oo上的情况。为此在其上任一点放上 +1c 的点电荷 q，它受到的两个点电荷的作用力等大，而合力都垂直 oo，如图 3（ b）所示。所以通过 oo的所有电场线都应与 oo垂直。 再在直线 oo的两侧取 D 与 D，使它们对 oo直线成轴对称。将 +1c的点电荷 q 放于 D 点，它所受的合力指向斜上方；将 q 放于 D点，它受的合力指向斜下方。可以看出，从 A点出发，经过 D、 D回到 B 的一条曲线是一条电场线，如图3（ c）所示。同理，在直线 AB 的上边与下边可以画出许多这样的电场线，但考虑到电场线的疏密应对应场强的弱强的要求，电场线只能画成图 3（ d）所示的形状。 最后应指出，电场线并不只存在于纸面上，而是分布于整个立体空间。要想研究空间某一点的场强情况，只需将纸平面以 AB线为轴转动到该点即可。 （ 3）等量同号点电荷电场的电场线 用上述的方法也可以得到等量同号点电荷的电场线，如图 4所示。分析方法略去。 （ 4）均匀带电的无限大平面电场的电场线 图 5（ a）所示为均匀带正电的无限大平面，在平面上任一5 / 8 点 A 放 +1c 点电荷 q，它所受电场力方向如何？由于空间对称，可以肯定 q 受力的方向一定垂直平面 a 向上，所以垂直平面 a 的所有向上的、向下的直线，都可能是电场线，但考虑到电场线的疏密应该表示场强的强弱，又考虑到空间对称，因而电场线各处的疏密相同，所以电场线只能画成图 5（ b）的形状，即电场线是疏密均匀的平行线。对于无限大均匀带负电的平面，电场线形状图 5（ c）所示。电场线仍是疏密均匀的平行线，只是指向平面。 这说明在无限大均匀带电平面的两侧场强大小、方向相同。这种电场称为匀强电场。 （ 5）带有等量异号电荷的无限大平行金属板的电场的电场线 如图 6（ a）所示，带有等量异号电荷的两个无限大平面平行放置，由于对称，每个平面上电荷的分布是均匀的。 由场的叠加原理可知，每个带电平面都在它的周围独立地产生电场，而总的电场应为两个分电场的矢量和。图 6（ b）画出了每个带电平面的电场线，实线代表正电荷的电场线，虚线代表负电荷的电场线。由于它们都是匀强电场，各分场场强大小处处相等，只是方向有差别。在两板之间两场方向相同，叠加后场强增大；在两板外侧，两场方向相反，互相抵6 / 8 消，场强为 0，整个电场电场线的形状如图 6（ c）所示。 3电场线的演示 （ 1）点电荷电场线的演示 如图 7（ a）所示将验电羽与感应起电机的一个放电杆接通，摇动电机，验电羽上丝线会按场强方向排列，因而显示出电场线。可以看出，电场线形状与图 2（ b）相似。 （ 2）演示等量异号点电荷电场线 放好两个验电羽，如图 7（ b）所示，再用导线将它们分别与起电机的两个导电杆相连，摇动电机，丝线排列在电场方向上，形成类似图 3（ d）的形状。 （ 3）演示等量同号点电荷电场线 如图 7（ b）所示，再用导线将同一个导电杆与两个验电羽相连，摇动起电机，丝线排成形成类似图 4 的形状。 （ 4）演示带有等量异性电 荷平行金属板的电场线 如图 7（ c）所示用导线将两板分别与起电机的两个放电杆连接，并摇动起电机，丝线就排列在电场线方向上。可以观察到，在两板的中央部分，电场线是平行的，其余边缘部分电场线不平行，如图 8 所示。这是因为平行金属板并非无限大所致，且非正对面上的丝线不动，原因是外侧 E=0。 4总结电场线的性质 （ 1）电场线是假想的，不是真实的。 7 / 8 （ 2）电场线起于正电荷止于负电荷，电场线不闭合。 对于单个点电荷，正电荷假想无穷远处有负电荷，电场线终止于那里；负电荷同理。 （ 3）电场线的疏密表示电场的强 弱。 （ 4）电场线不能相交。 因为在电场中的任一点处只有一个电场强度，方向唯一，如相交则该处出现两个场强方向，所以不能相交。 （ 5）电场线不能相切。 原因：电场线疏密表示强弱，如相切则在切点电场线密度无穷大，这种情况不可能，所以不会相切。 （四）作业 1复习本节课文，分别画出正点电荷，负点电荷，等量异性电荷，等量同性电荷，无限大均匀带电平面，带有等量异性电荷的无限大平行平面的电场线。 2思考课本练习三的（ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 4）、（ 5）题、 3将练习三