高中物理第十三章电场新课全部教案-磁场专题复习.doc

中小学教育资源交流中心 提供高二物理问题驱动教案 姚维明第十三章 电场本章知识结构:本章典型例题示范图14121例1一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q的电荷，另一电量为+q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷所受的力为零。现在球壳上挖出半径为r(r R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小 (已知静电力常量为k)，方向 .解析：挖去的小圆片上带的电量.设想它仍在球面上原处，由于r R，对球心O而言可以把它看成点电荷.根据库仑定律，可以求出它对q的作用力，方向沿q与q的连线背离q.把它挖去后，失去了该分力，q受球面上剩余电荷的作用力与F等大反向.即图14122，方向沿小孔与球心的连线指向小孔.说明：注意体会分析解决该题的思想方法.图14123例2如图14122所示，虚线方框内为一匀强电场，A、B、C为该电场中的三个点，已知A=12 V，B=6 V，C=-6 V.试在该方框中作出该电场的电场线分布示意图，并要求保留作图时所用的辅助线(用虚线表示).若将一电子从A点移到C点，电场力做多少电子伏的功?解析：因B=6 V, C=-6 V，根据匀强电场的特点，在BC连线的中点处D的电势必为零；同理，把AC线段等分成三份，在分点F处的电势也必为零.连线DF即为该匀强电场中的一条等势线，根据电场线与等势线垂直，可以画出电场中的电场线如图14123中的实线所示，由沿场强方向电势降低可确定出场强的方向.将一电子从A移到C，电场力做功 V=18 eV.说明：利用等分法在电场中找等势点，是解决此类问题的最基本的也是比较行之有效的方法.图14124例3如图14124所示，在真空室中有两个水平的金属板，板间的距离为h，有一质量为m的小油滴，带电量为q，自上极板的下表面处从静止开始自由下落，当它运动到两极板间距离的中点时，给两极板加电压U，使电荷受到向上的力，电压等于多大，才能使小油滴在刚好接近下极板时，开始向上运动.解析(1)：电荷自由落体至两板间中点时速度大小由得：加上电压后所受合力 油滴向上的加速度大小 经h/2距离速度减为零，即： 由式解得：解析(2)：分析油滴运动的整个过程可知，前半程的加速度与后半程的加速度大小相等、方向相反.即： 解析(3)：前半程由动能定理得： 后半程由动能定理得： 由得：解析(4)：油滴从上极板到下极板整个运动过程：，对全过程应用动能定理得即： 图14125说明：一道题目，特别是综合题，往往有不同解法.但不论应用什么方法解题，关键是把物理过程搞清楚.通过本题，可以看出用能量的观点解题，往往比较简捷.例4如图14125所示，一条长为L的细线，上端固定，将它置于一匀强电场中，场强大小为E，水平向右，已知当细线离开竖直位置的偏角为时，小球处于平衡状态.(1)小球带何种电荷?电量是多少?(2)如果使细线的偏角由增大到，然后由静止释放，则应为多大，才能使细线达到竖直位置时，小球的速度刚好为零?(3)如果将小球向左方拉成水平，此时线被拉直，那么放手后小球将做怎样的运动?小球开始运动后经多长时间线又被拉直?图14126解析：(1)分析小球受力如图14126所示，由力的平衡知小球带正电，且：解得：(2)小球从细线偏角的位置运动到竖直位置时，拉力T不做功，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得：即：则：(3)小球受力分析如图14127所示.由于小球所受重力、电场力均为恒力且由静止释放，故小球将沿合力方向做初速度为零的匀加速直线运动，当线被拉直时，小球运动的位移为：图14127小球的加速度为：由得：说明：此题第(2)问也可由能量的转化和守恒来解.参与做功的力有重力和电场力，因此，在运动过程中相互转化的能量是重力势能、电势能和动能.由初末位置的动能相等、皆为零可知重力势能的减少等于电势能的增加，因此 1 电荷 库仑定律本节教材分析两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已学过，本节重点是讲述静电感应现象.做好演示实验，使学生清楚知道什么是静电感应现象，知道起电的实质，进而说明电荷守恒定律.本节的库仑定律是这一章的基本规律，对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性演示实验，进而得出结论.库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点.教学目标一、知识目标1.知道摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开.2.知道电荷守恒定律.3.知道什么是元电荷.4.掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念.理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量.5.会用库仑定律的公式进行有关的计算.二、能力目标培养学生对实验的观察和分析的能力.三、德育目标使学生学到抓住主要因素，忽略次要因素是物理学中研究问题的常用的科学方法. 教学重点库仑定律 教学难点物体带电的实质，电荷守恒.教学方法实验教学法教具准备有机玻璃棒两根、丝绸一块、细丝线一条、枕形导体两个、球形导体（均带绝缘柄）大小各一个. 课时安排一课时教学过程用投影片出示本节课的学习目标：1.知道自然界只有两种电荷.2.知道事实表明电荷守恒.(1)知道使物体带电就是使物体中的正负电荷分离.(2)知道一个电子或质子的电荷量e叫做元电荷.3.掌握真空中的库仑定律.（1）知道点电荷概念.(2)知道库仑定律的文字表述.（3）会用库仑定律求解和判断点电荷间静电力的大小和方向.学习目标完成过程 一、复习提问，引入新课问题初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？学生答自然界只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引.电荷的多少是用电荷量来表示.问题一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？如何使物体带电？学生答不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负电荷，在物体内中和，对外不显电性.用摩擦的方法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电.问题摩擦起电的实质是什么？学生答一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电.(教师用多媒体模拟，验证学生回答）过渡语在复习初中内容基础上，进一步再来看有没有别的方法使物体带电？电荷间相互作用的引力和斥力究竟和什么量有关，是何关系？今天这节课就来学习这些问题：板书电荷 库仑定律.二、新课教学（投影片出示板书）电荷：1.自然界中只存在两种电荷：正电荷，负电荷.同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引.2.电荷量：电荷的多少.单位：1C=1As3.使物体带电的方法及其实质：a.摩擦起电实质：使自由电子从一个物体转移到另一个物体.问题是否有其他方法使物体带电？演示取有绝缘支柱的两个不带电枕形导体A、B，使它们彼此接触.用丝绸摩擦过的有机玻璃棒反复多次接触球形导体C，使之带正电.将C移近A，用与有机玻璃棒摩擦过的丝绸分别靠近A、B.现象线绸靠近B，而远离A.学生得出B带正电，A带负电.问题如将A、B分开，再移走C，A、B带电情况如何？学生答A仍带负电，B仍带正电.演示证明将A、B分开，用与玻璃棒摩擦过的丝绸检验，学生回答正确.问题将A、B接触，它们是否带电？这说明什么？学生答不带电，说明接触前A、B带等量异种电荷，接触后等量异种电荷中和.演示证明使A、B接触，仍用与玻璃棒摩擦过的丝绸检验，学生回答正确.问题若先把C移走，再将A、B分开呢？学生答A、B不带电.演示证明把C移走，将A、B分开，用与玻璃棒摩擦过的丝绸检验，学生回答正确.追问为什么？学生答因为将C移走，A上负电荷、B上正电荷不受C上电荷作用，而使A、B所带电荷重新恢复原状，在导体内中和而不带电.学生分析前面结论，教师总结，并用投影片出示板书b.静电感应：将电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应.利用静电感应使物体带电，叫感应起电.结论不仅摩擦起电可以使物体带电，静电感应也可使物体带电.问题静电感应的实质是什么？学生分析得当带电球C移近不带电导体A、B时，导体上自由电子被吸引过来，使导体A、B带上了等量的异种电荷，即使电荷从物体一部分转移到另一部分.问题联系摩擦起电的实质，学生考虑使物体带电的实质？学生讨论得使物体带电，不是创造了电荷，而是使物体中的正、负电荷分开.教师引导学生得，并用投影片出示板书电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变.过渡语这是物理学中重要的基本定律之一.通过前面的学习，清楚了物体带电的本质，而一个带电体究竟带多少电？经过大量实验证明，所有带电体的电荷量或者等于电荷量e或者是电荷量e的整数倍.投影片出示板书电荷量e:指电子（或质子）的电荷量，叫元电荷.e=1.601019C指出e的这个数值最早是美国科学家密立根用实验测得的.电子电荷量e和电子质量me之比，叫电子的比荷.问题电荷间相互作用力跟什么有关，有何关系？演示用与丝绸摩擦过的有机玻璃棒反复多次使球带正电，再用丝线将小球悬于铁架台上，使较大的球靠近小球放在不同位置.现象位置不同，偏角不同，且距离越近，偏角越大.学生得偏角越大，说明小球所受电力越大，即两球距离越大，电力越大.演示将较大球放在同一位置，增大或减小其所带电量.现象带电量越大，偏角越大.学生得带电量越大，电力越大.教师总结且出示板书与电荷间相互作用力有关的因素:a.两电荷间距离：距离越近，电荷间相互作用力越大.b.两电荷电荷量：电荷量越大，电荷间相互作用力越大.过渡语早在我国东汉时期已经掌握了电荷间相互作用的定性规律，定量讨论电荷间相互作用，则是两千年之后的法国物理学家库仑.库仑做了大量实验，于1785年得出了库仑定律.投影片出示板书大小：方向：同性相斥，异性相吸库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力 ，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上.式中，F、Q1、Q2，r均取国际单位，由实验测得：k=9.0109Nm2/C2.电荷间相互作用的电力F叫做静电力或库仑力.让学生从文字表述中提炼出库仑定律的适用条件出示板书适用条件：a.真空 b.点电荷教师指出通常在干燥的空气中也适用.提问大家类比以前所学知识，能否说出点电荷指什么？学生讨论，教师总结，且出示板书点电荷：是一种理想模型.当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时，带电体可视为点电荷.教师指出应用库仑定律解题时应注意：a.先看所给题中是否满足真空（或干燥空气）中点电荷的适用条件.b.大小：F=k,Q1、Q2仅带电荷量的绝对值，各物理量均取国际制单位.方向：同性相斥，异性相吸.例题试比较电子和质子间的静电引力和万有引力.已知电子的质量m1=9.11031kg，质子的质量m2=1.671027 kg，电子和质子的电荷量都是1.601019C.解：电子和质子的静电力F1和万有引力F2分别是F1=k F2=G指出从例题中看出，电子和质子的静电引力F1是它们间万有引力F2的2.31039倍.正因如此，以后在研究带电微粒间相互作用时，经常忽略万有引力.库仑定律和万有引力定律都遵从二次平方反比规律，人们至今还不能说明它们的这种相似性，物理学家还在继续研究.希望大家能学有所成，以后在这方面的研究有所突破.引导学生分析如何求出带电体间的静电力的大小和方向？库仑定律是电磁学的基本定律之一.任一带电体均可看成由许多点电荷组成，如果清楚带电体的电荷分布，依据库仑定律和平行四边形定则即可求得.三、巩固练习1.两个相同的均匀带电小球，分别带Q1=1 C，Q2=2C，在真空中相距r且静止，相互作用的静电力为F.(1)今将Q1、Q2、r都加倍，问作用力变化？（2）只改变两电荷的电性，作用力如何？（3）只将r增大两倍，作用力如何？（4）将两个球接触一下后，仍放回原处，作用力如何？（5）接（4）题，为使两球接触后，静电力的大小不变，应如何放置两球？答：（1）作用力不变.（2）作用力不变.（3）作用力变为F/9，方向不变.（4）静电力的大小变为F/8，方向由原来的相吸变为相斥.（5）将两带电体间的距离变为r/.2.两个相同的金属小球，一个带电Q1=4.01011C,另一个带电Q2=6.01011C.a.两球相距50 cm时，它们之间的静电力？b.把两球接触，分开后使它们仍相距50 cm，它们之间的静电力？解：a.两球相距50 cm时静电力大小：N=8.61011N两球带异种电荷而相吸.b.两球接触后，部分电荷中和，净电荷为2.01011C,因两球相同，分开后各带1.01011C的电荷量，故它们之间的静电力大小：N=3.61012N两球带同种电荷而相斥.四、小结通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：使物体带电的实质：不是创造了电荷，而是使物体上正、负电荷分开.电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分.转移中，电荷总量不变.库仑定律：a.适用条件：真空（干燥空气）中，点电荷b.大小：,Q1、Q2带电荷量的绝对值.方向：同种相斥、异种相吸.五、作业阅读本节内容练习一：4题，习题A组：1题，B组：1题.预习电场、电场强度六、板书设计转移过程中电荷总量不变库仑定律内容：真空中两个点电荷间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上.公式：适用条件：真空 点电荷应用：大小：,Q1、Q2代电荷量的绝对值.方向：同斥异引2 电场 电场强度教学目标：(一)知识目标：1.知道电场的概念.2.理解电场强度的概念.3.掌握点电荷的场强及电场的叠加.(二)能力目标：通过类比方法、比值法定义物理量，提高学生研究问题的能力.(三)德育目标：通过电场的教学，培养学生对物质的认识观. 教学重点：电场和电场强度教学难点：关于和的理解.教学方法：归纳推理法、讲授法.教学过程：(一)引入：1：复习：库仑定律的内容和表达式. 在什么情况下，带电体可当作点电荷处理？2：引入电荷之间的相互作用是怎样发生的呢？(二)新课教学：1.电场：(1)电荷周围存在电场（场是物质存在的一种特殊形态）.(2)基本性质：放入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用.电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象.2.电场强度：(1)定义：在电场中某位置处一电荷q,它在该点所受电场力F与其电荷量q的比值叫做该点的电场强度，简称场强.(2)定义式：(3)方向：在某点的正电荷受力方向为该点的场强方向.(4)电场中每一点的电场强度与是否放入电荷无关.(5)在同一空间，如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强矢量和.(6)点电荷的场强公式：点电荷Q在真空中某点产生的场强公式为：.Q是产生电场的场源电荷的大小.r是所研究点到场源电荷的距离.3.实例分析：把一个电荷量q=106 C的电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两处，受到的电场力大小分别是FA=5103 N，FB=3103 N画出电荷q在A、B两处的受力方向.求出A、B两处的电场强度.若在A、B两处分别放上另一个电荷为C的电荷，受到的电场力多大？解：电荷在A、B两处的受力方向沿它们与点电荷Q的连线向内.A、B两处的场强大小分别为：N/C；N/C电场强度的方向决定于正电荷的受力方向，如图所示：当在A、B两点放上电荷时，受到的电场力分别为：N，N其方向与场强方向相同.(三)小结：通过本节课的学习，我们认识了物质存在的一种形式场，并学会了用场的性质来研究它，要体会这种研究方法.(四)作业：P97练习二(五)板书设计电 电场电荷周围存在的一种特殊物质场 定义式：E=F/q 电场强度的大小电 真空中点电荷的场强E=kQ/r2场强 电场强度的方向 就是正电荷所受电场力的方向度 3 电场线本节教材分析电场线是为形象描述电场而引入的假想的线，并不真实存在，但它的形状可以显示出来.基于这一点，对电场线的教学，采取了实验，多媒体模拟的手段，使学生能直观地清楚几种电场线的分布，总结出电场线的特点.电场线虽不是本章重点，但它可以形象描述电场强度、电势，对本章的重点概念电场强度、电势的理解有很大作用，故本节的教学也是很关键的.教学目标一、知识目标1.知道什么是电场线，知道用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱.2.知道一个点电荷，两个等量点电荷、点电荷与带电平行板间的电场线的分布.3.知道什么是匀强电场，以及匀强电场的电场线的分布.4.知道两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场（除边缘附近外）是匀强电场.二、能力目标培养学生实验能力，分析推理能力.三、德育目标使学生从一些特殊事物找出它们的共性而得到一般的规律.教学重点电场线教学难点电场线不是真实存在的线教学方法分析推理法，归纳总结法教具准备感应起电机一台，盛有蓖麻油与木屑混和物的玻璃培养皿一个，一对电极球，一对平行板电极.课时安排1课时教学过程用投影片出示本节课的学习目标1.知道电场线是假想的线，知道用电场线如何描述电场的方向和强弱，电场线的特点.2.知道几种常见电场线的分布.3.知道什么是匀强电场，及匀强电场的电场线的特点.学习目标完成过程一、复习提问，引入新课提问电场强度的定义？电场强度是否由试探电荷与其所受电场力决定？学生答放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量Q的比值，叫做该点的电场强度.E=F/q,E不由F、q决定.提问那电场强度由什么决定？学生答E=k，E由场源电荷、研究点到场源电荷的距离决定.提问简述场强叠加原理.学生答如果几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场，即某点的场强等于各个电荷在该处引起场强的矢量和.过渡语电场强度是很重要的物理量.如果知道了电场中各点E，便可由F=Eq很方便地求出任意电场中各点所受电场力的情况，即掌握了电场的力的性质.在电场中不同点的场强的大小、方向一般是不同的，即场强在空间的分布是很复杂的.怎样才能方便地了解电场中各点场强的情况呢？最好用一个图象来直观地表示.英国物理学家法拉弟首先引入了电场强度的图象.这就是本节要学习的电场线.板书：电场线.二、新课教学投影片出示板书电场线：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线.板书问题如电场线是直线，场强E方向如何？学生答E的方向即为电场线方向.板书过渡语电场线究竟如何分布、形状如何，可以用实验模拟.演示将蓖麻油内的木屑搅拌均匀，把培养皿放在投影仪上.在油中央放一个电极球，将它与感应起电机的一个放电杆接通，摇动起电机.现象木屑按一定方向排列起来.提问木屑按什么方向排列？如何显示电场线的分布情况？学生思考得木屑由于受带电球电极所激发电场的力的作用，将沿场强方向排列起来.故木屑排列而成的形状，可表示出场强方向，即可显示出电场线的分布.教师指出此实验只是模拟电场线的分布，而不是证实电场线的存在.举例彩图4，带电人体的头发竖起散开，其形状即显示出电场线的分布.提问电场线是否真实存在？学生答电场线不是真实存在的线，实验和举例中并没有实际画出的电场线，只是木屑，头发排列而成的一条线的形状.教师总结，且出示板书电场线是为形象描述电场而引入的假想的线，而不是真实存在的线.问题刚才清楚了电场线可以表示场强方向，是否可以表示出场强的强弱？学生讨论得在离场源电荷越近的地方，场强越强，从上述实验可看出，在离场源电荷越近的地方，电场越密，所以可用电场线的疏密表示场强的强弱.投影片出示板书物理意义过渡语清楚了电场线如何描述场强，接下来要求要熟悉几种典型的电场线的分布.前面实验、例子中显示的木屑，头发排列成的形状就是点电荷电场线的分布.投影片出示板书点电荷的电场线：引导电场线的方向（箭头指向）即场强的方向，故对正的场源电荷，箭头向外；对负的场源电荷，箭头向内.演示将蓖麻油中木屑搅拌均匀，再将两个电极球对称放入油中，用导线将它们与起电机两个导电杆分别连接，摇动起电机.投影片出示等量异种点电荷的电场线：演示重复上述实验，只是将两球电极与起电机的同一个导电杆连接.投影片出示等量同种点电荷的电场线:师生共同分析由以上几种电场线的分布图找出电场线的特点：电场线是假想的线.始于正电荷，终于负电荷，即不闭合.不相交.学生板演证明点若两条电场线交于一点，则交点处存在两个场强方向，而确定电场中的一个确定位置，场强惟一，故任两条电场线不相交.师生共同评析提问电场线是否一定与电荷的运动轨迹重合？学生讨论不一定.根据物体做直、曲线运动的条件，由F与v0确定.追问有没有电场线与电荷的运动轨迹重合的时候？学生讨论得当电荷仅受电场力，且初速与电场力同直线时，电场线与电荷的运动轨迹重合.提问由上边讨论结果，是否可以说电场线可能是电荷的运动轨迹？学生思考得不可以，电场线是假想的线，虽说电场线可能与电荷的运动轨迹重合，但它不是电荷的运动轨迹.投影片出示板书电场线的特点电场线不是电荷的运动轨迹.演示将蓖麻油中的木屑搅拌均匀，将平行金属板放于其中，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.投影片出示带等量异种电荷的平行金属板间的电场线：提问平行板间的电场线有何特点？说明什么？学生答电场线是间距相等的平行直线.说明场强的大小、方向都相同.投影片出示板书匀强电场：场强的大小、方向都相同的电场.电场线的特点：间距相等的平行直线.用多媒体模拟以上几种电场线的分布，使学生进一步熟悉电场线的分布，体会电场线的特点.三、巩固练习1.如图所示，是某电场区域的电场线分布，A、B是电场中的两个点，问：A、B两个点，哪点的场强大.画出A点的场强方向.画出负电荷在B点的受力方向.解：电场的强弱可通过电场线的疏密来确定，从图中可看出，B点处在电场线较A密的地方，故B点的场强大于A点的场强，即EBEA. 过A点作曲线的切线，切线方向即是该点的场强方向.（如图）过B点作曲线的切线，负电荷在该点的受力方向与该点的场强方向相反.2.如图所示，在真空中等量异种电荷的电场中有A、B、C三点，比较A、B、C三点场强的大小，（B、C为中垂面上的两点）解：在图中画出等量异种电荷电场的几条电场线，如图，根据A、B、C所处的电场线的疏密可得EAEBEC.四、小结通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：电场线如何形象描述场强:电场线的方向场强的方向电场线的疏密场强的大小.几种典型的电场线的分布：正、负点电荷，同种（异种）等量点电荷，匀强电场.电场线的特点：a.电场线是假想的线，不是电荷的实际运动轨迹.b.起于正电荷，终于负电荷.c.不相交.匀强电场及其电场线特点：匀强电场各点的场强大小和方向均相同，其电场线为间距相等的平行直线.五、作业阅读本节内容练习三（5）、（6）题预习电场中的导体.六、板书设计概念：在电场中画出的一些曲线，其上每一点的切线方向表示该点的场强方向物理意义：几种典型的电场线特点：假想的，不是电荷的运动轨迹不闭合：起于正、终于负不相交匀强电场 电场线的特点：电场线是为了形象地描述电场而假想的线，并不真实存在；电场线起于正电荷，止于负电荷;电场线上每一点的切线方向跟这一点的场强方向一致.电场线越密的地方，场强越大，电场线越稀的地方，场强越小.电场线在空间不能相交.电场线不闭合电场线不一定是带电粒子的运动轨迹注意电场线不是带电粒子运动的轨迹，在特殊情况下，带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合.这些特殊情况是 电场线是直线；电荷的初速为0或初速方向与电场线方向在同一直线上；带电粒子只受电场力作用.匀强电场：(1)用感应起电机使两平行正对的金属板带等量异种电荷，通过悬浮在蓖麻油里的头发屑排列模拟电场线的分布.(2)结合模拟画出平行板间的电场线分布.(3)带电平行板之间的电场线是距离相等的平行直线，表明这一区域的场强大小和方向都相同.(4)得到：在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这一区域的电场叫匀强电场.4 静电屏蔽本节教材分析静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点是本节的关键.对这点的教学，教材重视了两方面的处理：一是重视推理的过程，教学中务必使学生清楚地知道推理过程，这样才能做到，不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解；二是重视实验，使学生在理论和实际的结合中理解知识.对静电屏蔽的讲解，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识.在使学生理解把导体挖空这个推理过程的同时要做好实验，让学生清楚地看到静电屏蔽现象.教学目标一、知识目标1.知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态.2.理解静电平衡时，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上.3.知道静电屏蔽及其应用.二、能力目标培养学生逻辑推理的能力，分析问题的能力.三、德育目标使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义教学重点静电平衡下导体的特点教学难点空腔导体静电平衡时空腔内的场强处处为零.教学方法实验法，推理法教具准备验电器两个、法拉第圆筒一个、有绝缘柄的金属小球一个，带绝缘支架的金属球一个、金属网罩一个.课时安排1课时教学过程用投影片出示本节课的学习目标：1.知道静电感应产生的原因.2.理解静电平衡状态及静电平衡下导体的特点.3.知道静电屏蔽及其应用.学习目标完成过程一、复习提问，引入新课问题电场线是如何描述场强的？学生答电场线的疏密表示场强的大小，电场线上每一点的切线方向即为该点的场强方向.问题什么是静电感应现象？学生答将不带电的导体靠近带电体时，导体上就带电了，靠近带电体的一端异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应现象.过渡语知道了电场中的导体会发生静电感应现象，那为什么会产生静电感应现象呢？产生静电感应现象会导致怎样的结果，导体又有何特点呢？今天这节课就来学习这些问题，板书：电场中的导体.二、新课教学提出问题为什么会产生静电感应现象呢？学生分析得将一不带电导体靠近带电体时，导体即处于带电体所形成的电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，逆着电场线定向移动，使导体一侧集聚负电荷，而导体另一侧则集聚等量的正电荷.教师总结并板书提问不带电导体上的自由电子还没来得及运动的瞬间，导体内的电场强度为零吗？学生答不为零.正因为有场强，才导致自由电子定向移动而使导体带电.追问自由电子移动的结果，对导体中的电场强度有何影响？学生分析得导体上自由电子移动的结果，使导体一端带上负电，另一端带上正电.此时，导体中的电场已不是场源带电体单独产生的了，而是场源带电体产生的电场E和由导体两端出现的正负电荷在导体内部产生的反方向的电场E,E与E方向相反而互相抵消，使导体内的电场强度减弱.只要导体中的电场强度不为零，导体中的自由电子就会受电场力作用而定向移动，使E增强，导致E与E的合电场再减弱.最后，当导体中合电场为零时，导体中的自由电子不再受电场力而移动.板书教师指出，出示板书静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态.用多媒体模拟静电感应至最后导体达到静电平衡状态的过程.提问通过以上分析，处于静电平衡状态的导体，其内部场强有何特点？学生答，出示板书特点一：处于静电平衡状态的导体，E=E,故内部的场强处处为零.学生思考、讨论长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图，达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大？方向如何？学生解答达静电平衡后，O点处场强为零，则E感=E源=k），E感方向与E源方向相反，即指向点电荷+q.提问处于静电平衡状态的导体，其内部会不会有电荷？提示学生可用反证法分析学生分析处于静电平衡状态的导体，其内部如有电荷，则此电荷必然产生电场，因而导体内部的电场强度就不为零，导体内部的自由电子会受电场力而移动，这与静电平衡是矛盾的.故内部不会有电荷.演示证明取两个验电器A和B，在B上装一个几乎封闭的金属圆筒C（叫法拉第圆筒），使C带电，B的箔片张开，用有绝缘柄的金属小球D先与C外表面接触一下，再让D与A的金属球接触一下，如此重复多次，发现A的箔片渐渐张开.学生得出说明C的外表面上有电荷.演示2证明重做上边实验，让D与C的内表面接触一下，再与不带电的A的金属球接触一下，如此反复多次，发现A的箔片始终闭合.学生得出说明C的内表面不带电.教师指出刚才实验中的C带电后，属于一孤立的带电体，稳定后也处于静电平衡状态.学生分析实验结论，总结静电平衡下的导体，电荷只分布在导体的外表面，且由于内表面不带电，故导体壳C内无电场，E=0，即静电平衡下的空腔导体的内部场强也处处为零.投影片出示板书静电平衡状态的导体，特点二：静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上.提问通过前面学习，将验电器放在带正电的金属球A的附近，验电器上的箔片会张开吗？学生答会张开.因为验电器的金属杆处于金属球A的电场中，由于静电感应，它的金属球将带负电，而它的另一端箔片将带正电，因而两箔片相斥而张开.追问若用金属网罩将验电器罩住，验电器的箔片还会张开吗？学生答不会.因为金属网罩处于A上正电荷产生的电场中，网罩上的电荷将重新分布，最后达到静电平衡.此时，网罩内部的电场强度为零，验电器上将不带电，因而箔片合拢.演示3证明演示刚才两次提问中的实验，学生回答正确.教师引导总结且出示板书静电屏蔽：金属网罩能将外电场遮住，使其内部不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽.应用：电子仪器外套金属网罩，通讯电缆外包一层铅皮等.指出静电屏蔽是电场中的导体达到静电平衡时，其内部场强为零的理论的直接应用.三、巩固练习1.回答下列问题（1）两导体B与C接触后，B与带正电的A靠近放置，由于静电感应，B上带负电，C上带正电.此时若用手摸一下导体C，什么电流过人身而入地？（2）若不用手摸C，而是摸一下B，问什么电荷通过人体而入地？答：当手摸C时，导体B、C、人体、地球就组成一个导体，此导体处于A的电场中，由于静电感应，靠近A的一端带负电，而远离A的一端地球带正电.所以C上的正电荷入地.当手摸B时，情况同上，仍是正电荷入地.2.在演示1的实验装置中，怎样才能使已带电的金属小球D上的电荷全部传给法拉第圆筒C呢？答：只需将D与C筒的内壁接触一下即可.因为当D与C的内壁接触时，D变为筒的内壁的一部分.当C与D组成的整个导体达到静电平衡时，导体内部不可能有电荷，所以D上的电荷全部移到导体外表面上.四、小结通过本节课的学习，主要学了以下几个问题：1.静电感应现象的原因：当不带电导体处于电场中时，导体内的自由电子在电场力的作用逆电场线而定向移动，使导体一侧带负电，而另一侧带上正电.2.静电平衡状态的导体的特点：内部场强处处为零.电荷只分布在导体的外表面上.3.静电屏蔽：金属网罩将外电场遮住，而使其内部不受外电场的影响，是静电平衡下的导体其内部场强为零的理论的应用.五、作业1.阅读本节内容.2.预习下节内容：电势差、电势.六、板书设计静电感应产生原因：不带电导体内的自由电子因在外电场的电场力作用下而移动，使导体两端带上等量异种电荷.静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态.静电平衡导体特点：内部场强处处为零 电荷只分布在导体的外表面静电屏蔽：金属网罩能将外电场遮住，而使其内部不受外电场的影响电场中的导体5 电势差 电势本节教材分析电势、电势差的概念是本节的重点，因为他们描述了电场的能的性质.恰当地选择概念的引入方式，能够帮助学生理解概念.教材先从电势差入手，而后引入电势的概念，并得出二者关系UAB=AB,先讲电势差，开始可以不涉及零电势的选取，便于学生接受.对电势差、电势概念的引入，教材用类比的方法，类比于力学中重力做功，通过电场力作功来引入的，这样使学生在已有知识中逐步理解，能帮助学生真正掌握电势，电势差的概念.另外，本节的电场力做功与电势能的关系虽不是重点，在高考考查频率较高，因它与力学知识结合，能测试学生的综合能力.教学目标一、知识目标1.理解电势差的概念及其定义式UAB=，会根据电荷q在电场中移动时电场力所做的功WAB计算电势差UAB,会根据电势差UAB计算电荷q在电场中移动时电场力所做的功WAB=qUAB.2.理解电势的概念，知道电势和电势差的关系UAB=AB.知道电势的值与零电势的选择无关.3.知道在电场中沿着电场线的方向，电势越来越低.4.知道什么是电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系.二、能力目标培养学生的分析能力，综合能力三、德育目标使学生能从类似的事物中找出共性.教学重点电势、电势差的概念教学难点电势、电势差的概念引入教学方法类比法教具准备投影仪课时安排1课时教学过程用投影片出示本节课的学习目标：1.知道电势差和电势是从电场力做功，电场有能量来描述电场的物理量.2.理解电势差的物理意义.会用电势差的公式及其变形W=qU进行计算.3.理解电势的物理意义.会用电势的差值表示电势差，会比较电场中各点电势高低.学习目标完成过程一、复习提问，引入新课问题电场的两个基本性质是什么？学生答电场的两个基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用（电场的力的性质），并使之具有能（电场的能的性质）.引言前面已经学习了电场的力的性质.用场强来描述，今天我们来学习电场的能的性质，板书：电势差 电势二、新课教学提出问题电场的能的性质用什么物理量描述？引导要考虑电场的能的性质，必涉及到电场力的做功.对它的讨论可类比于重力场中的重力做功.问题重力做功有什么特点？学生答重力做功与路径无关，仅跟物体的重力，物体移动的两位置的高度差有关.对同一物体，两位置的高度差越大，重力做功就越多.只要两位置确定，即高度差确定，移动同一物体重力做功就相同.问题同样为场力做功，电场力做功是否也具有同样的特点呢？引导学生推理在匀强电场E中，电荷从A经任意路径运动到B，则WAB=Eqs其中s为A、B间沿电场力方向的位移.结论电场力做功也与路径无关，仅跟电荷电量、电荷在电场中移动的两位置有关.指出对非匀强电场，也可证明电场力做功与路径无关.投影片出示板书总结，出示板书电势差：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场上所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q，叫做A、B两点间的电势差.在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功WAB.问题这是采用什么方法定义的？答比值定义法.出示板书定义式：UAB=问题UAB由什么决定？由WAB、q决定吗？WAB由q、UAB决定吗？学生答UAB仅由电荷移动的两位置A、B决定，与所经路径，WAB、q均无关，但可由UAB=计算UAB. 而WAB却由q，UAB决定.这些也可由比值定义法定义概念的共性规律中得到.引导学生得出电势差UAB与q、WAB均无关，仅与电场中A、B两位置有关.故电势差反映了电场本身的性质.出示板书物理意义：电势差反映了电场本身的性质.引导学生讨论，出示板书单位：伏特 符号V 1V=1 J/C矢量性：标量电场力做功可正可负，故两点间电势差也可正可负.正负表示大小.指示应用WAB=qUAB时的两种思路：可将q,UAB，连同正负号一同代入.将q,UAB的绝对值代入.功的正负依据电场力的方向和位移（或运动）方向来判断.应用UAB=求UAB时，将WAB,q正负号一同代入.例题在如图所示的电场中，把点电荷q=+21011C，由A点移到B点，电场力做功WAB=41011J.A、B两点间的电势差UBA等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？ 解：由电势差定义式，得练习如图所示的电场中，A、B两点间的电势差UAB=20 V，电荷q=2109C由A点移到B点，电场力所做的功是多少？解：电场力所做的功WAB=UABq=20(2109)=4.0108J或：电场力所做功WAB=UABq=202109=4108J.因F电方向从B到A，s方向由A到B，故电场力做负功.问题大家知道，一个物体所处的高度如何确定？学生答先确定一参考平面的高度为零，物体与参考平面的高度差即为物体的高度.一般选地面为参考平面.问题能否由此确定电场中某点的电势？学生思考回答选择一参考平面的电势为零，研究点与参考平面间的电势差即为该点的电势.指出一般点电荷形成的电场中取无穷远处电势为零；电器接地时，取接地点、电势为零.教师总结，引导，出示板书电势：电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移到参考点（零电势点）时电场力所做的功.指出有了电势的概念，即可用两点的电势的差值来表示两点间的电势差.UAB=AB UBA=BA引导得出电势也为一标量，可正可负，正负表示大小.问题某点电势与零势点选取有关，那两点间电势差与零势点选取有关吗？学生答类比于两位置的高度差与零位置选取无关，两点间的电势差也与零势差选取无关.问题既然某点电势与零势点选取有关，那电场中某点的电势是否是可以变化的？引导学生分析某位置的高度与零位置的选取有关.但我们知道这仅是说这一高度的数值，而这一位置的高度是确定的，跟在此处是否放置物体等无关.类似地，某点电势虽与零势点选取有关，但同样也仅是说这一电势的数值，而这一点的电势是确定的，跟在此是否放置电荷等无关.故电势也是描述电场性质的物理量.出示板书物理意义：电势是描述电场的能的性质的物理量.过渡电势既然描述电场的性质，故不同点的电势不同，有高低之分，如何判断电势高低呢？引导学生分析只要两点间的电势差的情况了解了，电势高低即可清楚，故可取一电荷在电场中移动讨论电场力做功.如WAB0,q0AB=UAB=0,即ABWAB0,q0,AB=UAB=0,即AB结论，出示板书沿电场线方向，电势越来越低.过渡刚才讨论了电场力做功，这一过程必对应能的转化，类比于重力做功对应使重力势能转化，电场力做功对应也是一种势能的转化，称之为电势能.问题那电场力做功，对应的电势能怎样转化？学生分析重力做多少功，重力势能减少多少？重力做多少负功，重力势能增加多少？类比：电场力做多少功，电势能就减少多少.电场力做多少负功，电势能就增加多少.练习电场中A、B两点的电势是A=800 V,B=200 V,把电荷q=1.5108C由A点移到B点，电场力做了多少功？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？解：UAB=AB=