温州大学教案周次第3.doc

温 州 大 学 教 案周 次第 3 周， 第 1 次课章 节名 称第一章 静电场 3、高斯定理 4、电势及其梯度授 课方 式理论课（）；实践课（）；实习（）教学时数2授课地点2201一、 教学目的及要求：1、 掌握电通量概念及高斯定理；2、 并熟练掌握用高斯定理求场强的方法。3、 理解静电场的保守性，掌握电势差、电势、电势梯度的概念。二、 教学重点难点：重点：高斯定理及环路定理的物理意义。难点：应用高斯定理求解电场分布。三、内容提要： 1、电通量、电场线 2、高斯定理 3、高斯定理的应用4、静电场是保守场，电势及电势差三、 教学方法 多媒体教学；教师讲授，网络教学四、 教学思路及实施方案：1、问题的提出：电荷产生的场具有什么性质？ 期望从不同的角度揭示电场的规律性：通过与流体类比找到用矢量场论来描述电场2、引入电通量的概念：l 任意曲面的电通量。l 闭合曲面的电通量及物理意义。n闭合曲面的电通量: n物理意义: 穿过闭合曲面S的电场线的净根数。a)3、由闭合曲面的电通量给出高斯定理：l 高斯定理的内容:l 高斯定理的证明。l 对高斯定理的说明: a)闭合面内的电荷决定通过闭合面的电通量,只要 S内电荷不为零 ，则通量不为零有源 正电荷 喷泉形成的流速场 源 负电荷 有洞水池中的流速场汇b)闭合面外的电荷虽然对通量没有贡献，但并不意味着不影响闭合面上的电场，高斯面上的场强是空间所有带电体所产生的. c)高斯定理是静电场的一条重要的定理，反映场和源的关系,即有源场，有其重要的理论地位，是静电场基本方程之一 ，它是由库仑定律导出的， 反映了电力平方反比律 ，如果电力平方反比律不满足，则高斯定理也不成立。d)静电力是有心力，但高斯定理只给出了源和通量的关系，并没有反映静电场是有心力场这一特性，它只反映静电场性质的一个侧面.l 高斯定理的应用列举：强调：能够直接运用高斯定理求出场强的情形,都必须具有一定的对称性. 球对称性：绕固定点旋转的不变性。轴对称性：绕固定轴旋转的不变性。平移对称性：沿特定方向平移的不变性。镜像对称性：空间反射变换下的不变性。P465极矢量：与镜面垂直分量反向，平行分量不变，如：位矢、电场强度、电偶极矩等。轴矢量：与镜面垂直分量不变，平行分量反向，如磁感应强度、磁矩等。举例：n球对称的电场 n轴对称的电场 n无限大带电平面的电场4、由库仑定律为有心力得出静电场的环路定理。l 证明静电场力做功与路径无关。l 静电场的环路定理：静电场力沿任意闭合回路做功恒等于零，静电场是一保守力场。ll说明：（1）环路定理是静电场的另一重要定理，可用环路定理检验一个电场是不是静电场。 (2)环路定理要求电力线不能闭合。静电场是有源、无旋场。 5、由静电场是一保守力场引入电势、电势能、电势差的概念。l 与重力做功类比n电场力做正功，电势能将减少n电场力做负功，电势能将增加l 电势(electric Potential)n概念：电场中某点的电势等于把单位正电荷自该点“标准点”过程中电场力作的功。（令“标准点”的电势为零） n电势零点的选择：（1）若带电体系局限在有限大小的空间里，通常选择无穷远处为电势零点。（2）若带电体系电荷分布在无限大的区域内，通常取有限位置