应用信息技术时间给予课程的单元设计03电场线

1、课题 电场线教学目标1知道电场线的定义及物理意义；2从简单的点电荷入手，通过想象画出点电荷的电场线，并用实验显示电场线的分布情况，熟悉几种常见电场的电场线分布。培养学生的形象思维能力，并进行科学研究方法的教育；3通过观察各种电场线，认识静电场的电场线，培养学生的观察能力。4知道什么是匀强电场，掌握匀强电场的特点；重点难点重点：掌握静电场的电场线的分布 难点：理解电场线的性质 教 具感应起电机、自制的电场线演示器、实物投影仪教学过程复习提问 引入新课通过前面的学习，我们知道，电荷周围存在着一种“看不见”、“摸不着”的特殊物质，那就是电场。 我们是用什么物理量来描述电场的强弱？生：电场强度（ Fl

2、ash显示）师：比如，在真空中的有一正点电荷，电量为+Q，A为Q附近一点，到Q的距离为r （1）A点场强方向如何？ （2）A点的场强大小AB为多少？AB生：A点的场强方向是QA的连线上并背离正点电荷， 大小为师：如何 把A点的场强形象地表示出来？生：画箭头。师：画箭头，这是常用的表示矢量的方法，即在A点画上一箭头，如果电场中还有另一点B，如何同时 把B点的场强也表示出来呢？师：B点的场强比A小，所以画一个短一点的箭头来表示 。师：电荷周围空间都存在场强，如何形象直观地把整个电场的情况表示出来？如果仍然用这种画箭头的方法，结果会怎样呢？同学可以想象一下。这种表示方法好不好呢？比较形象，但是场中布

3、满箭头，杂乱而不清晰；而且还只能表示有限个点的场强； 师：为了改善这种情况我们采用了方便、形象直观的描述整个电场的一种图示方法 -电场线今天我们就来学习 电场线。板书：电场线 新课教学问：什么是电场线呢？1.电场线 在电场中画一些曲线，使曲线上的每一点的切线方向与该点的场强方向一致,这样的曲线叫电场线。下面我们来看看电场线是怎样画的。（动画显示电场线的画法）比如，电场中A、B、C三点的场强方向如图所示，将A、B、C三点连成曲线，使曲线在A点的切线方向与A点的场强方向一致，使曲线在B点的切线方向与B点的场强方向一致，使曲线在C点的切线方向与C点的场强方向一致。使曲线在任意一点的切线方向都与该点的

4、场强方向一致。这样的曲线就是电场线。 下面我们来认识点电荷的电场线。2点电荷的电场线师：点电荷周围的电场特点我们已经知道，请同学们根据电场线的定义想象一下， 点电荷的电场线会是什么形状？并把你想象的形状画出来。投影学生所画。点电荷电场线的形状呈发散状。师：点电荷的电场线的形状还可以想个办法来显示。 (介绍实验装置) 平底玻璃容器里装有变压器油，（变压器油的绝缘性很好）在油里均匀地撒一些头发屑，头发屑就悬浮在油里。这是一台手摇起电机，转动电机，这两个放电杆就带上异种电荷。（演示起电机能起电）实验：将一金属小球与起电机的一个放电杆接通，并将小球放在油里，用投影仪投影到屏幕上，此时看到的头发屑是杂乱

5、无规则的。转动电机，小球带电可以近似看作点电荷，请同学们观察小球带电后头发屑的变化。同学们看到什么现象？现象：头发屑发生有序排列，一根根连成直线呈发散状。问：头发屑为什么会发生有序排列？ （配动画）我们把一根头发屑放大来分析：头发屑原来静止在油中，加电场后，头发屑两端就分别出现正、负电荷，正、负电荷都受电场力，在电场力作用下，头发屑就发生转动，转到与两个力在同一条直线上而平衡。此时，头发屑的方向与该点的场强方向一致。所以头发屑连成的一根根直线就显示了点电荷的电场线的分布情况。我们把这种分布图线画出来，果然与同学们想象的相同。注意如果是负点电荷，场强的方向是指向负点电荷，直线上的箭头应向哪里？向

6、内。这图表示了负点电荷的电场线分布其实电荷周围的空间都存在电场，电场线应该是空间立体分布的。同学们刚才想象的时候是否想到了这一点呢？下面我们来看点电荷电场线的空间立体分布图。（动画显示立体图）。这就是点电荷电场线的空间立体分布图。为了方便，我们平常画的都是电场线的平面分布图。也就是它的一个截面图。对点电荷的电场线分布情况，我们已经很清楚的认识并理解了。其它几种常见的电场线的分布情况怎样？下面我们继续利用头发屑来反映。3其它几种常见电场的电场线首先在这点电荷附近加一个等量的异种点电荷， （1）等量异种点电荷的电场线 实验：仍然将头发屑恢复到原来的无规则形状，将两个相同的金属小球同时放在油中，要得

7、到等量异种电荷，两金属小球应分别与起电机的两个放电杆接通，带电后，两小球可以近似看作等量异种点电荷。转动电机，请同学们观察 。现象：头发屑不再全部是直线排列,而是从一极到另一极连成曲线,大致呈吸引状。 请同学们画出等量异种点电荷的电场线。投影学生所画的。问：你是怎么画的？生：就是按照头发屑的排列画的。你能否解析一下你所画的为什么就是电场线。动画分析：根据前面的分析我们知道，头发屑在电场力的作用下会转到与该点的场强方向一致。按照头发屑的排列连成一根根曲线，曲线上每一点头发屑的方向就是曲线在该点的切线方向。这样头发屑连成的曲线形状就显示等量异种点电荷的电场线分布。 问：等量同种点电荷的电场线形状是

8、怎样的呢？（2）等量同种点电荷的电场线 实验：将头发屑恢复到原来的无规则形状，怎样得到同种点电荷？将两相同的金属小球都与起电机的同一个放电杆接通，两小球可近似看作等量的同种点电荷。转动电机，请同学们观察头发屑的排列。现象:头发屑也排成一根根曲线，且呈相斥状。请同学们画出等量同种点电荷的电场线 。投影出学生画的 电场线分布图问：在点电荷附近放一个带异种电荷的平直金属板，它们的电场线形状又是怎样的呢？ （3）点电荷与带电平板间的电场线 实验：将头发屑恢复到无规则形状，将小球与平直的金属板同时放在油中，并分别与起电机的两个放电杆接通，转动电机，电和板带异种电荷，请同学们观察头发屑的排列。现象：头发屑

9、连成的曲线形成点电荷和平板间的辐射状请同学们画出点电荷与带电平板的电场线分布图。投影出学生画的电场线图说明 ：画电场线要规范，要抓住它们的对称分布特点，再投影出规范的电场线分布图。请同学们观察各种电场的电场线，思考电场线有哪些性质？首先观察电场线的方向。方向是从哪里指向哪里？是从正电荷出发，到负电荷终止，或者从正电荷出发延伸到无穷远。或者从无穷远出发到负电荷终止。这是电场线的一个性质。4电场线的性质（1）静电场的电场线总是从正电荷（或者从无穷远）出发到负电荷终止（或者延伸到无穷远）。 师：电场线可以形象地表示场强方向，还能表示什么？生：表示大小。师：是怎样表示大小的？（我们知道，离电荷越近的地

10、方，场强越大。从图中可以看出，离点电荷越近的地方电场线越密，在同一个电场线分布图上，电场线的疏密还可以大致表示场强的大小：电场线越密的地方场强越大，电场线越稀的地方，场强越小）（2）电场线越密的地方,场强越; 电场线越稀的地方，场强越小师：观察常见的几种电场线的分布，是否发现有电场线相交？(没有).我们能否肯定，电场中任何两条电场线都一定不会相交。说明理由。生：可以肯定。（我们可以肯定，电场中任何两条电场线都不会相交。根据电场线的定义，电场中某点电场线的切线方向是该点的场强方向，如果两条电场线相交，则在交点处出现两个切线方向，即两个场强方向，这是不可能的。）（3）电场中任何两条电场线都不会相交

11、看不见摸不着的抽象的电场用电场线表示出来，为我们研究电场带来了方便。师：在电学中经常用到这样的一种特殊电场，它的场强大小和方向处处相同的电场，叫匀强电场5匀强电场请同学们想想：匀强电场的电场线应该是怎样分布的？并把它画出来。投影出学生画的电场线分布图。问：你为什么这样画？（电场线的密疏表示大小，场强大小处处相同，即电场线的密疏处处相同。方向处处相同，电场线一定是平行直线）所以 匀强电场的电场线特点：距离相等的平行直线通常情况下怎样获得匀强电场？相距很近、互相正对的等量异种电荷的两块平行金属板中部区域的电场就是匀强电场。如图。 总结这节课我们学习了电场线的概念，知道电场线是为了方便、形象直观地描

12、述整个电场而人为的画出来的一族假想曲线。我们从简单的点电荷入手，通过想象画出点电荷的电场线，并用油中的头发屑来显示电场线的分布情况。通过观察几种常见电场的电场线分布，归纳出电场线的性质。并应用电场线的知识来认识匀强电场。说明一点的是显示电场线形状还可以有很多办法，比如金属小球上植一些细绳，通电后细绳呈空间发散状，还可以用植物开花后结成的花籽撒在一大杯油里来显示电场线立体分布形状。为了投影我们用一层油来显示电场线的平面分布形状。巩固练习下面我们来讨论这样一个问题。 如图所示为一条水平向右的电场线，由此能否确定三点的场强方向？（都为水平向右）能否判断a、b、c三点场强的大小？为什么？再在旁边加两条

13、电场线（例举4种情况），请同学们判断各处的场强大小。故一条电场线不能判断场强大小。板书设计：电场线1. 电场线 在电场中画一些曲线，使曲线上的每一点的切线方向与该点的场强方向一致；2点电荷的电场线 3其它几种常见电场的电场线 4电场线的性质（1）静电场的电场线总是从正电荷（或者从无穷远）出发到负电荷终止（或者延伸到无穷远）。（2）电场线越密的地方,场强越大; 电场线越稀的地方，场强越小。（3）电场中任何两条电场线都不会相交。5匀强电场场强大小和方向处处相同的电场叫匀强电场。匀强电场的电场线特点：距离相等的平行直线。备选问题 有同学认为，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹，这种认识对吗？ 不对。电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线。电场线上每一点的切线方向与该点的