广东省陆河外国语学校高中物理《1.3 电场强度（2课时）》教案 粤教版选修3-1

1 1 31 3 电场强度 电场强度 一 教学目标一 教学目标 1 知识与技能 1 知道电荷间的相互作用是通过电场发生的 知道电场是客观存在的一种特殊物质形 态 2 理解电场强度的概念及其定义式 会根据电场强度的定义式进行有关的计算 知道 电场强度是矢量 知道电场强度的方向是怎样规定的 3 能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式 并能用此公式进行 有关的计算 4 知道电场的叠加原理 并应用这个原理进行简单的计算 2 过程与方法 通过分析在电场中的不同点 电场力 F 与电荷电量 q 的比例关系 使学生理解比值 F q 反映的是电场的强弱 即电场强度的概念 知道电场叠加的一般方法 3 情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法 重点 电场强度的概念及其定义式 难点 对电场概念的理解 应用电场的叠加原理进行简单的计算 二 教学重难点二 教学重难点 1 电场强度的概念及其定义式 2 电场的叠加原理 3 电场线及其特点 三 教学难点三 教学难点 电场线及几种特殊电场的电场线特点 四 教学与教法四 教学与教法 1 用演示复习法引入 注意对比 2 认真观察现象 理解各步的目的 3 掌握解题的思维和方法 而不要一味的强调公式的记忆 五 教学器具 多媒体五 教学器具 多媒体 六 课时安排 六 课时安排 2 课时 教学过程教学过程 第一课时 第一课时 一 新课引入一 新课引入 问题引入 电荷间的相互作用力是怎样产生的 二 进行新课二 进行新课 1 1 电场 电场 启发学生从哲学角度认识电场 理解电场的客观存在性 不以人的意识为转移 但能为人的意识所认识的物质属性 利用课本图 14 5 说明 电荷 A 和 B 是怎样通过 电场与其他电荷发生作用 电荷 A 对电荷 B 的作用 实际上是电荷 A 的电场对电荷 B 的作用 电荷 B 对电荷 A 的作用 实际上是电荷 B 的电场对电荷 A 的作用 1 电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质 电场发生的 电荷的周围都存在电场 特殊性 不同于生活中常见的物质 看不见 摸不着 无法称量 可以叠加 2 物质性 是客观存在的 具有物质的基本属性 质量和能量 2 基本性质 主要表现在以下几方面 引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用 且同一点电荷在电场中不同点处 受到的电场力的大小或方向都可能不一样 电场能使引入其中的导体产生静电感应现象 当带电体在电场中移动时 电场力将对带电体做功 这表示电场具有能量 可见 电场具有力和能的特征 提出问题 同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同 这是什 么因素造成的 引出电场强度的概念 因为电场具有方向性以及各点强弱不同 所以靠 成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同 我们用电场强度来表示 电场的强弱和方向 2 2 电场强度 电场强度 E E 由图 1 2 1 可知带电金属球周围存在电场 且从小球受力情况可知 电场的强弱与小球带 电和位置有关 引出试探电荷和场源电荷 1 试探电荷q 也叫 检验电荷 试探电荷的电量应足够小 不至于影响原电场分布 试探电荷的线度应足够小 可以研究电场中各点情况 2 场源电荷场源电荷Q Q 作为电场源头的电荷 3 静止电荷周围的电场叫静电场 静电场对放入其中的电荷产生的作用力叫静电力 也叫库伦力 电场强度电场强度 1 定义 电场中电荷所受的电场力与带电量的比值叫做电场强度 简称场强 2 定义式 比值定义法 E与F和q完全没有关系 其中q表示试探电荷 q F E 的电量 3 单位 N C 或V m 1N C 1V m 4 物理意义 描述电场的强弱的物理量 5 矢量性 根据公式 矢量式 结合数学中向量的相关知识 可做以F qq F E 1 下规定 正电荷在该点的电场力方向就是该点的电场强度方向 负电荷在该点的电场力方向与该点的电场强度方向相反 6 点电荷的场强公式 适用于真空中的点电荷 22 2 r Q kE r Q k q r Qq k q F E 例题例题 课本 P9例题演变 在真空中有两个点电荷Q1 3 0 10 8C和Q2 3 0 10 8C 它们相距 0 1m 求电场中 A 点的场强 A 点与两个点电荷的距离相等 r 0 1m 3 分析 点电荷Q1和Q2的电场在 A 点的场强分别为E1和E2 它们大小相等 方向如图所 示 合场强E在E1和E2的夹角的平分线上 此平分线跟Q1和Q2的连线平行 解 E E1cos60 E2cos60 2E1cos60 2kQ1cos60 r2代入数值得 E 2 7 104N C 可以证明 一个半径为 R 的均匀球体 或球壳 在外部产生的电场 与一个位于球 心的 电荷量相等的点电荷产生的电场相同 球外各点和电场强度一样 即 2 r Q kE 第二课时 第二课时 电场叠加原理 电场叠加原理 如果在空间同时存在多个点电荷 这时在空间某一点的场强等于各个电荷单独存在时 在该点产生的场强的矢量和 平行四边形定则求矢量和 电场的形象化描述电场的形象化描述 电场线电场线 1 电场线 在电场中画出一些曲线 使曲线上每一点的切线方向都和该处的场强方 向一致 这的曲线就叫做电场线 2 电场线的基本性质基本性质 电场线的切线方向表示该点场强的方向 电场线的疏密程度表示该点场强的大小 电场线越密的地方场强越大 电场线从正电荷或无限远出发 到负电荷终止或者延伸到无限远 电场线永远也不会相交 不然在同一个位置会出现两个切线方向 即两个场强方向 电场线不是闭合曲线 且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系 3 有关电场线认识的两个误区 认为电场线客观存在 或认为是理想化模型 电场中实际上并不存在电场线 电场 线是形象描述电场的有效工具 用虚拟的图线描述抽象的物理概念的做法是科学研 究中一种重要的思想方法 电场线跟 质点 点电荷 这些理想化的模型也不同 质点 点电荷 这些理想 化的模型包含有某些真实的内容 具有一定的客观性 在一定条件下 考虑对实际 物理现象来说是主要的 本质的特性 而忽略次要的 非本质的因素 而 电场线 则完全是假想的 虚构的 但它们都能反映初实际现象的基本规律 为我们的研究 提供方便 认为电场线就是电荷的运动轨迹 两线 内容 电场线运动轨迹 客观性 电场中并不存在 是为研究电场方便而认 为引入的 粒子在电场中运动轨迹是客观存在 的 切线意义 曲线上各点的切线方向即为该点的场强方 向 同时也是正电荷在该点的受力方向 即正电荷在该点产生加速度的方向 轨迹上每一点的切线方向即为粒子 在该点的速度方向 但加速度的方 向与速度方向不一定相同 电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时具备的条件 a 电场线是直线 b 带 电粒子只受电场力作用 或受其它力 但方向沿电场线所在直线 c 带电粒子初速度 为零或初速度方向沿电场线所在的直线 4 常见电场的电场线 常见电场的电场线 正负点电荷形成的电场中 4 的电场线分布及其特点 特点 离点电荷越近 电场线越密 场强越大 以点电荷为球心作个球面 电场线处处与球面垂直 在此球面上场强大小处处相 等 方向不同 等量异种等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布及其特点 沿点电荷的连线 中点处场强最小 越靠近点电荷场强越强 所以场强特点是先 变小后变大 两点电荷连线中垂面 中垂线 上 场强方向均相同 且总与中垂面 中垂线 垂直 在中垂面 中垂线 上 与两点电荷连线的中点O等距离各点场强相等 在两点电荷连线中垂面 中垂线 上 中点O的场强最大 从O点延伸至无限远 处的过程中场强越来越小 在两点电荷连线中垂面 线 上的电荷受到的电场力方向总与中垂面 线 垂直 因此 在中垂面 线 上移动电荷时电场力不做功 等量同种等量同种点电荷形成的电场中的电场线分布及其特点 两点电荷连线中点O处场强为零 此处无电场线 5 两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏 但场强并不为零 而在中点O处的场 强为零 在两点电荷连线中垂面 中垂线 上 两点电荷连线的中点到无限远电场线先变 密后变疏 即场强先变强后变弱 因为中点处和无限远处场强都为零 匀强电场的电场线分布及其特点 匀强电场是大小和方向都相同的电场 故匀强电场的电场线是平行等距的直线 电场线的疏密反映场强大小 电场方向与电场线平行 点电荷与带电平板形成的电场