电场强度教案.docx

“电场强度”教学设计江苏省盱眙县马坝中学周峰【教材】人教版普通高中课程标准实验教科书物理选修31第一章第三节【教学时间】一课时【教学目标】一、知识与技能1粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。2知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊的形态。3理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。4能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。5知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。二、过程与方法1经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。2领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。三、情感态度与价值观1体验探究物理规律的艰辛与喜悦。2学习科学家严谨科学的态度。【教学重点】1探究描述电场强弱的物理量。2理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。【教学难点】探究描述电场强弱的物理量。【教学用具】多媒体课件【设计思路】以“电荷间相互作用如何发生”、“如何描述电场的强弱”两大问题为主线展开，具体操作思路是：1学生自学电场，培养学生阅读、汲取信息的能力。2通过实验模拟和定量分析的方法探究描述电场强弱的物理量。3通过练习巩固加深对电场强度概念的理解，探讨点电荷的电场及场强叠加原理。【教学设计】一、复习提问、新课导入（5分钟）教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的内容是什么？学生回答：略教师：我们不免会产生这样的疑问：投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离这种相互作用是如何产生的呢？难道能够不需介质超越空间？投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片（121）。教师：这幅图大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，说明了什么？学生回答：库仑力的大小与距离有关。教师：其本质原因又是什么呢？（投影展示问题2）教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习第三节电场强度。（板书课题）二、新课教学（35分钟）（一）电场教师：请同学们带着以下问题自学“电场”内容。（1）电荷间的相互作用是如何发生的？这一观点是谁提出来的？（2）请用自己的语言描述一下什么是电场？（3）电场有什么本领？学生自学，师板书“一、电场”。学生回答：（1）略；教师：法拉第同学们曾记否？学生（集体）回答：电磁感应现象。教师：法拉第是英国物理学家、化学家，对事物的本质有着非常敏锐的洞察力，在电学上有着突出的贡献。依据法拉第的观点，我们如何描述电荷A、B之间的作用力。师生共析。（2）略；教师启发引导：场是“物质”它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，电视机、收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播；“特殊”看不见、摸不着；“存在于电荷周围”并板书。（电场是）存在于电荷周围的一种特殊的物质。教师：场与实物是物质存在的两种不同形式。（3）学生回答：对放入其中的电荷有静电力的作用。（二）科学探究描述电场强弱的方法教师：下面我们再来探讨第二个问题。依次投影问题：相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，其本质原因是什么呢？（对照“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片说明）学生回答：电场强弱不同。那么如何来描述电场的强弱呢？教师启发：像速度、密度等寻找一个物理量来表示。如何来研究电场？（学生思考）教师启发引导：电场的本领是对场中的其他电荷具有作用力，这也是电场的最明显、最基本的特征之一。因此在研究电场的性质时，我们可以从静电力入手。（板书研究方法）教师：对于像电场这样，看不见，摸不到，但又客观存在的物质，可以根据它表现出来的性质来研究它，这是物理学中常用的研究方法。教师：还需要什么？学生回答：电场及放入其中的电荷。多媒体依次展示，教师简述：“探究影响电荷间相互作用力的因素”中的试探电荷；场源电荷。师生共析对试探电荷的要求。教师：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说明了什么。多媒体动画模拟：不同位置偏角不同；增加试探电荷带电量偏角均增加。学生回答：不同位置受力不同；同一位置试探电荷带电量增加，受力增大，但不同位置受力大小关系不变。教师：下面我们再通过表格定量地来看一看：将表格填完整，并分析、比较表格中的数据有什么特点和规律，看你能否得出如何来描述电场的强弱。多媒体展示表格，学生回答后依次填入：F1、F2、F3及F1F2F3；2F1、3F1、4F1、nF1等。表一：（P1位置）试探电荷q2q3q4qnq静电力F12F13F14F1nF1表二：（P2位置）试探电荷q2q3q4qnq静电力F22F23F24F2nF2表三：（P3位置）试探电荷q2q3q4qnq静电力F32F33F34F3nF3（学生思考并交流讨论）学生回答：（1）不同的电荷，即使在电场中的同一点，所受静电力也不同，因而不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱；（2）电场中同一点，比值F/q是恒定的，与试探电荷的电荷量无关；（同一张表格）（3）在电场中不同位置比值F/q不同。（三张表格比较）师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小无关，它才是反映电场性质的物理量。教师：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书。（三）电场强度1定义：教师：以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的？学生回答：略。教师：从它的定义，电场强度的单位是什么？学生回答：N/C教师介绍另一种单位并板书。2单位：N/C或V/m，1N/C1V/m教师结合板画：在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢量还是标量？学生（集体）回答：矢量教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同，如何确定场强的方向呢？教师：在物理学中作出了这样的规定。（板书）3方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。教师：按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？学生回答：与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。投影练习：练习1（加深对场强的理解，探讨点电荷的场强大小与方向）点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为+Q，与之相距为r的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。（1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向；（2）若所放试探电荷为-2q，结果如何？（3）如果移走所放的试探电荷呢？（请两位同学板演前两问后，共同完成第三问）师生共同归纳总结：1点电荷电场的场强大小与方向。（多媒体动画演示方向的确定方法）2电场强度是描述电场（力的）性质的物理量，在静电场中，它不随时间改变。电场中某点的场强完全由电场本身决定，与是否放入电荷，放入电荷的电荷量、电性无关！辨析和的关系，强调的适用条件。练习2（探讨场强的叠加，巩固对场强的理解及公式的灵活运用，加强计算能力培养）如图所示，真空中有两个点电荷Q1+3010-8C和Q23010-8C，它们相距01m，A点与两个点电荷的距离r相等，r01m。求：（1）电场中A点的场强；（2）在A点放入电量q110-6C，求它受的电场力。教师：题中场源电荷不止一个，如何来确定电场中某点的场强？学生：平行四边形定则（请两位同学板演）教师：根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产生电场的场强如何确定？学生思考后回答：无限等分成若干个点电荷。教师：根据以上方法，同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）外部产生电场的场强，如何求解？学生思考后回答：等效成电荷量集中于球心的点电荷。三、小结（多媒体依次投影，并简述）通过本节课的学习，我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用。正是利用电场的这一特性，我们通过研究试探电荷的所受静电力特点，引入了描述电场强弱的物理量电场强度。电场强度是用比值法定义的，它是矢量，有方向。电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一，它的研究方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法。四、板书设计 一、电场客观存在的一种特殊的物质形态二、电场强度1定义：EF/q2单位：3方向：跟正电荷在该点所受静电力的方向相同三、点电荷的电场1推导：2大小：3方向：四、电场强度的叠加五、布置作业教材P16-171、2、7思考题：完成课本P173，比较电场强度EF/q与重力加速度gG/m有什么相同点和不同点六、教学反思探究描述电场强弱的物理量是本节课的重难点内容之一，应给学生充分的思考时间，并让学生相互交流讨论，教师还可进行适当启发引导。另外，探究时间很难控制，在内容处理上应做到详略得当，发挥学生的主动性，如对电场及练习题的处理，尽可能由学生完成。教学目标 知识目标1知道什么是电场.2理解电场强度的概念，掌握电场强度点的定义式、单位和电场强度方向的规定.能力目标能够认识电场的物质性，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，可以根据它表现出来的性质研究、认识这是物理学中常用的研究方法，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，是本节难点初学者要注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，要注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知识中最基本的概念之一，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知识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讨论的，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，改变检验电荷的电量，检验电荷所受到的作用力的大小也成比例的变化，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注意电场强度与电场力的区别与联系项目电场强度E电场力F区别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决定因素在电场中某一点，E是一个恒量用E=F/q来量度，它决定于电场本身，而与检验电荷的存在与否无关力的大小决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木开物质，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？答：物质形式 例如可见光波长由，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Qe、单位：牛库 NC借助于点电荷场强推出，可适用于任意电场（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 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（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（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