浙江省瓯海区高中物理《静电场： 电场强度》教案 选修3-1

用心 爱心 专心 1 课课 题题 浙江省瓯海区三溪中学高中物理选修浙江省瓯海区三溪中学高中物理选修 3 3 1 1 静电场 静电场 电场强度电场强度 教案教案 课课 型型新授课 新授课 2 2 课时 课时 教教 学学 目目 标标 1 知识与技能 知道电荷相互作用是通过电场发生的 理解电场强度的定义 并能用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度 电场叠加及知道叠加求合场强用平行四边形定则 2 过程与方法 能运用已学过的知识来帮助理解 迁移到新知识 体会类比迁移的方法和思路 通过实验及对实验结果的观察 分析 得出对有关现象的本质认识 学会发现问题 提出 问题 讨论问题作出假设并通过推理来总结得出相关结论 3 情感 态度与价值观 激发学生学习兴趣 体验探究的过程与成功的喜悦 教学重点 难点教学重点 难点 1 电场强度的定义 2 电场叠加及知道叠加求合场强用平行四边形定则 教教 学学 方方 法法 探究 讲授 讨论 练习 教教 学学 手手 段段 演示 多媒体课件 用心 爱心 专心 2 教教 学学 活活 动动 一 复习引入 一 复习引入 1 什么是点电荷 2 电荷相互作用有什么规律 二 新课学习 二 新课学习 一起回顾一下上节课的实验 问题问题 1 1 电荷间的相互作用力是怎么产生的呢 学生猜测 讨论 回答 有同学提出是电场的存在 思考题 电场看不见 又摸不着 我们怎样去认识它 研究它呢 学生讨论回答 老师给以引导 电场的基本特征是能对处在其中的电荷有力的作用 我们可以从电场对电荷的 力的效应来研究电场的性质 与磁场类比 初中我们是怎么感受磁场的存在的呢 在磁场中放入小磁针 我们也可在电场中放入一个类似于小磁针的物体 我们称它为试探电荷 而产 生电场的那个电荷称为场源电荷 2 什么是场源电荷 什么是试探电荷 Flash 演示试探电荷在电场中不同位置的受力情况 引入下一个问题 电场强弱 我们先找到形成电场的场源电荷 Q 又引入一个试探电荷 q q 必须很小 可 看成点电荷 而且 q 电量也少 不影响源电荷 Q 的电场 大家观看演示 好 同一 电荷 q 在源电荷 Q 附近 不同位置处 静止时受力有何特点 大小一般不同 我们刚才实验看到的现象也说明了这一点 这又反映了什么呢 电场不同位置强弱不同 这说明电场不同位置对放入其中的点电荷产生作用力的性质的强弱不同 问题问题 2 2 如何表示一个电场不同位置的强弱呢 学生讨论发言 鼓励同学大胆猜想 刚才 试探电荷 q 在不同位置受力不同 那么是否电场力就可用来表示电场的 强弱呢 学生讨论并说明理由 老师创造情境学生分析 1 如果在同一位置引入不同电量的试探电荷 电场力有什么特点 在距场 源 Q 为 r 处 分别测试 q 2q 所受电场力分别为 F 2F 可见同一位置不同电荷受 力却不等 显然不能用试探电荷受的力的大小表示电场 是什么使其受力不同呢 在这个模型中 唯一发生变化的是不影响电场的试探电荷 同时我们发现 尽管试 探电荷不同 电场力不同 但 F q 2F 2q 对电场中的同一位置 比值相等 它 q F 反映了什么呢 怎么不因试探电荷 q 电量及受力 F 大小的影响 情境 2 请比较 A B 两点的电场强弱 q1 1 10 16C q2 2 10 16C F1 3 10 4C F2 4 10 4C 学生计算比较 类比 上学期 我们接触过速度这个概念 要比较两位同学谁跑得快怎么看 乙 看 s t 表示单位时间的位移 从而表示物体运动的快慢 类比 对于电场中的 A B 两点 我们也用 F q 表示单位电荷量受到的电场 学学 生生 活活 动动 用心 爱心 专心 3 力从而表示电场的强弱 用字母 E 表示 即 E 单位 N C 在物理学中 常常 q F 用比值定义物理量 用来表示研究对象的某种性质 请大家课后总结一下你所学过 的用比值法定义的几个物理量 能不能说电场强度 E 和试探电荷所受电场力成正比 与试探电荷的电量 q 成反 比 电场强度 E 与试探电荷有关吗 看一实例 高考资源网 例 真空中有一个场源电荷 Q 1 0 10 8C 在距离它 20cm 的 A 点先后分别放入三 个试探电荷 q1 q2 q3 请分别计算 a 若 q1 1 6 10 18C 则该点电场强度大小是多少 b 若 q2 3 2 10 18C 则该点电场强度大小是多少 c 若 q1 1 10 17C 则该点电场强度大小是多少 几个学习小组将计算结果作对比 得出结论 若在该点不放试探电荷 则该点的电场强度大小又是多少呢 学生总结 电场强度反映的是电场本身的性质 与放入的试探电荷无关 由电场本身决定 问 电场强度有方向吗 怎么确定它的方向 规定正电荷在电场某点受力方向即该点电场 强度 的方向 若试探电荷是负 电荷 则受力方向正好是该点处电场强度的反方向 物理意义是什么呢 表示各点的电场强弱 点电荷是最简单的场源电荷 问题问题 3 3 真空中点电荷的电场强度如何 利用电场强度定义及库仑定律推导正点电荷 Q 产生的电场中在 r 处某点电场强 度 学生推导后 E 2 r kQ 这个表达式也从另一角度反映了电场强度 E 与试探电荷无关 只取决于场源电荷 带电量的多少及在距离场源电荷的位置 例 如果以 Q 为中心 r 为半径画一个圆 则球面上各点的电场强度有什么特点 问题问题 4 4 如果场源电荷不止是一个点电荷 那么如何求电场中某点合场强 与力的合成类比 得出结论 电场叠加原理 平行四边形定则 例 如图所示 真空中有两个点电荷Q1 3 0 10 8C 和Q2 3 0 10 8C Q A r 20cm 用心 爱心 专心 4 它们相距 0 1m A 点与上述两个点电荷的距离r相等 且 r 0 1m 求 a 电场中 A 点的场强 b 在 A 点放入电量q 1 10 6C 求它受的电场力的大小 思考与讨论 思考与讨论 两类常见的电场 等量同种点电荷中垂线的场强 等量异种点电荷中垂线的场强 高考资 源网 在中垂线上场强变化规律如何 学生思考讨论 上图中 在正电荷周围电场中画了很多场强矢量 从这个图上我们可以很方便 地了解正电荷周围各点的电场分布情况 但它还不是最好的 因为电场中有无数个 点 我们不能画出无数个矢量 法拉第为我们提供了一种很好的方法 就是用电场 线来形象地描述电场 电场线在每一点的切线方向表示该点的场强方向 电场线的疏密表示场强的大 小 用计算机展示几种典型电场线的分布图 并介绍它们的特点 问 根据我们所看到的几种电场线 谁能归纳一下电场线的方向有什么特点 Q1Q2 A q q q q 用心 爱心 专心 5 教师归纳 电场线总是从正电荷出发 终止于负电荷或无穷远 如果只有负电 荷 则电场线来自无穷远 终止于负电荷 问 任意两条电场线都不会相交 这是为什么 教师归纳 如果相交 则交点就会有两个切线方向 而同一点场强的大小和方 向是唯一的 实验模拟以上几种典型的电场线 归纳 大家要特别注意一个问题 我们虽然可以用实验模拟电场线的分布 但 是 电场线并不是电场中真实存在的曲线 它只是我们为了形象地描述电场而引入 的 大家知道 法拉第首先提出了电场 并用电场线形象地描述电场的分布 这在 物理学中是非常重要的 虽然法拉第当时认为电场线是真实的曲线 这是不对的 但是 法拉第的场线思想却是非常宝贵的 用场线来形象地描绘矢量场的分布这种 方法一直被普遍地采用着 小结 投影片 电场是电荷周围客观存在的一种物质 它 看不见 摸不着 我们是怎 么认识它的呢 根据电场和其它物质的相互作用来认识电场的 为此我们引入了检 验电荷 用检验电荷是否受到电场力来判断电场是否存在 又用检验电荷受到的电 场力与它的电量的比值即电场强度来定量描述电场的性质 用电场线形象地描述电 场的分布 用心 爱心 专心 6 课堂训练课堂训练 1 关于电场强度 下列说法正确的是 A E F q 若q减半 则该处的场强变为原来的 2 倍 B E kQ r2中 E与Q成正比 而与r平方成反比 C 在以一个点电荷为球心 r为半径的球面上 各点的场强均相同 D 电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向