“电场·电场强度”教案设计

“电场·电场强度”教案设计【教学的】1知道电荷周围存在电场；2理解电场强度的概念；3理解场强的定义式和点电荷在真空中产生的电场中场强计算式的区别和联系；4知道电场可以叠加。【教学程】1．创设情景教师引导启发我们知道在地球上同一地点物体受到的重力大小是和物体质量成正比的果在高山上物体受到的重力就要比它在地面时受到的重力小些，这是因为重力实际上就是由于万有引力的存在而产生的，离地心距离远了，引力将减小如果某物体能离开地球表面到达离地面高的地点由万有引力定律可知，它受到的引力将减小为原来的多少呢？学生可能回答：2；1／（后一答案是正确的）教师又问：在离地心距离r=R的地点放有质量不同的物体，它们受到的引力大小是否也和质量成正比呢？不

变的表明物体在地球周围的某一确定地点受到地球引力的大小是跟它自身的质量有关的。教师接着启发库仑定律和万有引力定律很相似空中一个电量为点电荷在另一个电量为Q点电荷周围的某一确定地点A受到的库仑力的大小跟什么因素有关呢？启发学生认识：式中k、Q均为不变的量，对于给定的点，距离rA点放入不同电量的电荷，它受到的库仑力的大小是跟它自身的电量成正比的。2．教师讲述（1引入电场的初步概念将上述两个不同例子进行类比一个是地球和物体间的引力一个是电荷间的库仑力可以发现它们不仅在力的计算公式上有相似的形式更是反映了这两种力具有相似的共同特点。理论研究指出由分子原子组成的物质是物质存在的一种形式场是物质存在的另一种形式在地球周围存在着地球的引力场地球和物体之间的相互作用是通过引力场发生的同样在电荷的周围存在着电场电荷之间的相互作用是通过电场发生的。（关于电场的初步概念用投影薄膜显示）（2电场强度E矢量

电场是客观存在的一种物质它的基本特性之一就是能对放入其中的电荷发生力的作用了电场的初步概念们对库仑力的理解和表述可以深入一步，即电荷间的相互作用并不是像两个物体由于直接接触而产生的弹力那样是由于处在电场中而受到电场的作用。我们现在只研究静止的点电荷产生的电场的性质。这样的电场叫做静电场。在点电荷Q生的电场中有AB点（图2，电荷qA点受到的电场力F正比于它所带的电量，即FA∝q电荷qB点受到的电场A的强弱。放入电场中某一点的电荷受到的电场力和它的电量的比值做这一点的电场强度。用公式表示可以写成E=F／q图2电场强度定义及其公式用投影薄膜显示）指出：

①电场强度简称场强。在国际单位制中，场强的单位是牛／库。②电场强度是矢量场中某点的场强方向跟放在这一点的正电荷受到的电场力方向相同。③电场强度是描述电场具有的能对电荷施加力的作用的这一特性场中某点场强的大小和方向跟放在这一点的电荷的电量和所带电荷的性质无关在这一点是否放有电荷也无关（打个譬喻：电影院里有许多座位，有楼下的也有楼上的有比较正对银幕的也有比较靠近旁侧的在这些不同座位上看电影听到的声音响度和清晰程度和看到的画面视角并不完全相同就是说声波反射叠加的强度和散射光的强度只决定于这些座位所在的空间位置跟在这些座位上是否有观众是无关的）。（3点电荷在真空中产生的电场中场强的计算式在电量为Q的点电荷产生的电场中的某点放入一个电荷q将库仑定律代入电场强度的定义式上式表明场强决定于产生电场的电荷（场源电荷）以及这一点离电荷的距离r，而与放在这一点的电荷无关。（4电荷q电场中受到的电场力的计算F=qE（用投影薄膜显示）上式表明电荷在电场中某点受到的电场力，决定于该点场强和电荷的电量。讨论：如果已知电场中某点的场强102牛／库，则电量q=410库的电荷放在这一点时所受到的电场力的大小和方向如何？若换成电量相等的负电荷，则又如何？（讨论题用投影薄膜显示）答案：F=qE=0.12，方向与E相同。若换成负电荷，F=0.12牛，方向与E反。（5电场的叠加指导学生阅读课本第有关内容。

指出若在真空中有两个固定的点电荷和Q则在电场中某点的场强应等2于这两个点电荷单独存在时在这一点产生的场强和E的矢量和（符合平行四边形法则）。指出这就是场和实物的不同之处空间的同一点两个由分子原子组成的物体不可能同时占据它，但电场在空间的同一点可以叠加。3．应用分析讨论（1上一课在学习库仑定律所做的演示实验中，为什么带电小球在离带电玻璃棒远近不同的地点，所受到的电场力大小不同？学生可能回答因距离不同因为带电玻璃棒产生的电场中离玻璃棒远近不同的地点的电场强度不同。教师肯定第二种回答更好，应该学会应用场强这一概念来解释。电、场度案例、库仑定律复习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．、引入新课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对地表附近物质的作用力是通过重力场——物质的；地球与月亮间有万有引力作用力也是因有万有引力场——质荷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．、教学过程设计（1电场a电荷周围存在一种特殊物质

例如可见光波长由场有能和力的特性，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．如图所示，在＋Q电场中点别放入电荷、、

则它们分别受电场力为：我们可发现场电荷对不同的检验电荷有不同的电场力，但只要点置不变F与q的比值就不变．若换到点则：从上面分析看出Q定则电场的空间分布固定，对于场中某固定点，

值仅与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义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．．定义式：F—电场力国际单位：牛）——电量国际单位：库C）E——电场强度国际单位：牛／库Nc．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．．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－受力方向不同，场强只能有一个方向，规定以q的力方向为正．例：在图中出AB、C、四的电场强度的方向．

正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向Q．e单位：牛／库，／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：（检验电荷关，仅与场电荷Q及r有）．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，方向均相同的强电场）（4两个点电荷产生的电场的叠加原理如图所示在点电荷

与负点电荷

产生的电场中有一点求点电场强度由场强度的定义可知，

在数值上为＋1C点荷在点受的电场力今点放

，q将同时受到

和

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点合场强为

与

单独在A产生的场强的矢量和这就是电场强度的叠加原电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一个带电体不管电荷分布多么复杂可以视为由许多点电荷组成而

可以用场强叠加原理求出它的场强以看出真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．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场自身的性质与外界因素无关对确定的电场来说在点放单位正电荷时，它受电场力的大小和方向是确定的第十四章二节电场电场强度

教案一、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对地表附近物质的作用力是通过重力场——物质的；

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（）场a、荷周围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，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可对物体做功，说明其能量．电场对放入其中的电荷Q也力的作用，对做功，说明其有能量．b、电场的基本性质：电场对放入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．场有能和力的特性们看电场中力的性质是本章的重要内容以点电荷为例．如图1所，在＋Q电中点分别放入电荷、、静电场电场电场强度·教

则它们分别受电场力为：一、教目标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、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不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？为转移的客观存在。例如可见光波长由

～4000

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可对物体做功，

说明其能量。电场对放入其中的电荷也有力的作用，可对做功，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示，在+Q场中A点分别放入电荷q、q、则它们分别受电场2力为：看看上式，我们可发现场电荷对不同的检验电荷不同的电场力，但只要A点位置不变，与q的比值就不变。从上面分析看出：固定则电场的空间分布固定，对于场中某固定

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/（N/C）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+q的受力方向为正。例在图2中标A、、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-Q。e单位：牛/N/C（3一个点电荷电场的场强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示，在正点电荷Q与负点电荷Q产生的电场中有一点求A点的电场强度E，由电场强度的定义可知E在数值上为+1C点电荷在A点所AA受的电场力。今在A放q=+C，同时受到Q和Q的作用，每个作用力都2能单独用库仑定律求出就像另一个电荷不存在一样的合力为各分力的矢量和，又q1C正电荷，所以它受的电场力在数值上等于场强，也就是说

A点的合场强为与Q单独在A产生的场强的矢量和就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。（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、放那种电荷、放多大检验电荷无关是电场自身的性质外界因素无关确定的电场来说，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。

（7例题例1场电荷Q=2×10－4C正点电荷验电荷q=2105C负电荷，它们相距r=2m而静止且都在真空中如图4示。求：（1q的电场力。（2q在的B点的强E。B（3只q为q=4×10

5C的正点电荷，再q受力及B点的场强。（4将受力电荷拿去后再求B点场强。在A与B的连线上，且指向A。

=4.510

N/C方向由A指向B（4因Eq关，自然q=0也不会影响E的大小与方向，所以拿走q后场强不变。例2如图5（所示，点电荷q与9q静于真空中，相距r，它们均为正电荷，求：（1连线中点A的场强E；A（2求场强为0点位置。解（1在A放q＇，它受力情况如图5c）所示，F为q对q的作用力，9F9q对q＇的作用力，而合力为8F方向指向，所以

（2先分析E=0的点可能的位置范围，因在该点放1C时，它受力为零，所以q9q对1C作用力一定等大反向，因而两力共线，由此可以断定E=0的点在q9q的连线上，+1C放于q左及9q以右的连线上时，它受的两个力都同向，因而不可能抵消，所以E=0点一定在两点电荷中间的连线上。令E=0的点O距q为，如图（b）所示，＋1C电荷在点受力为零，所以有（2E=0的点q与之间，距qr/4。四、说明1对于电场强度概念的理解注意：

无论放正、负检验电荷，方向定义为+q受力方向，类似于电流方向定义为正电荷移动方向，无论是谁移动形成电流。（2电场强度为自身性质，与检验电荷无关。2我们研究的电荷均处于真空中如处于空气中也可近似认为是在真空中静电场电场电场度·教（时）一、教目标1在物理知识方面的要求：（1通过对电场概念的学习，使学生明确场的特点，描写场的方法，并能在头脑中建立起场的模型和图象。（2理解场电荷、检验电荷的概念，理解和掌握电场强度的概念。（3掌握点电荷的电场强度公式。（4理解和掌握电场的叠加原理，会计算简单的点电荷组产生的电场。2在物理研究方法上要求：（1树立“场”在空间上有分布的观念，并培养学生的空间想象力。（2通过“检验电荷”的概念，使学生明确物理测量的有效性的观念。（3对点电荷场强公式的分析，使学生明确理想模型建立的条件。

二、重、难点分析1“场”是物理学中的重要概念场”的概念比较抽象，在中学物理中，本章又是初次较深入地研究“场”，所以“场”概念的引入念的建立，既是本节的重点也是本节的难点。2电场强度的概念、场的叠加原理也是本节的重点。三、教过程设计（一）习提问两个点电荷电量分别为+4Q-Q固定在相距为L两点在何处放一个什么样的第三点电荷可使第三点电荷保持静止？在两点电连线延长线上，的一侧-Qx=L处（复习库仑定律）。与第三个电荷电量无（为建立场强与检验电荷无关及由力的合成向场的叠加过渡做铺垫）。（二）入新课两个电荷间存在着相互作用力一节我们定量地研究了两个点电荷之间的相互作用力的规律——库仑定律。提出问题：在力学中，我们所学过的弹力、摩擦力均是接触力，只有相互接触的两个物体之间才有可能产生弹力摩擦力两个电荷之间并不接触它们之间的相互作用力是如何实现的呢？（三）要教学过程计1在同学回答的基础上总结出：两个电荷之间的相互作用力是通过电场实现的。任何一个电荷在其周围空间产生电场，另一个电荷处在它产生的电场中，另一个电荷受到电场对它的作用力——称为电场力。

（如同学提出重力、引力，顺便提出重力场、引力场的概念，如无人提出暂不引入重力场、引力场。）电荷在其周围空间产生电场静止的电荷产生的电场是静电场电场对处在场中的其他电荷有力的作用。2对任何事物的认识和理解都要从它与其他事物的相互关（相互作用）入手，从中找出它的基本性质，对电场的认识也应如此。为了认识电场，找到描写电场性质的物理量，我们先引入两个基本概念：场电荷和检验电荷。场电荷：产生电场的电荷。提出问题什么样的电荷能产生电场？什么样的电荷不能产生电场？为什么还要提出场电荷呢？在总结同学的回答时，强调指出这与以前在力学、热学中研究问题时一样，是研究对象的选取的问题。检验电荷：放在我们所研究的电场中，用来检验该电场的性质的电荷。检验电荷必须具备的条件：（1）点电荷；（）电量足够小，使得当将检验电荷引入电场中时不改变场电荷的分布。提出问题：为什么检验电荷必须具备以上两个条件？先总结必须满足第二个条件的原因强调对于任何物理测量只有当测量工（仪器的引入不改变被测对象的性质时或对被测对象的影响小到可以忽略不计时，这种测量才有意义，否则这种测量是无意义的。对于必须满足第一个条件的原因，留在以后解决。3引入电场强度的概念（1将同一个检验电荷q分别放在电场中的不同点，它所受的电场力的大小和方向一般说来是不同的。提问：这一实验结果，说明了什么问题？总结同学回答的情况强调同一电场中不同点的性质是不同的研究电场必须一点一点地研究即电场在空间有分布同时回答检验电荷必须是点电荷的原因。

（2集中研究电场中的某一点。将电量为q的检验电荷放在，测得它所受的电场力大小为；将电量1为q的检验电荷放在点，测得它所受的电场力大小F；„将电量为q的n检验电荷放在P，测得它所受的电场力的大小为F。实验发现在电场中的同一点检验电荷的电量q发生变化它所受的电场力的大小F也随之变（成正比的变化而电场力的大小与检验电荷电量q的比值不变，即这个比值不随检验电荷电量变化说明它与检验电荷无关它只与电场中这点（有关，它只由电场中这一点决定，所以这个比值可以用来描写电场中该点的性质，将它叫做电场中该点的电场强度的大小。4电场强度的定义电场强度（简称场强）是描写电场有关力的性质的物理量，它是矢量。检验电荷在电场中某点所受电场力的大小与检验电荷的电量q比值F/q叫做电场中该点的电场强度的大小，即在国际单位制中，电场强度的单位是牛/库。5请同学根据库仑定律和电场强度的定义，推导场电荷为点电荷的电场强度的表达式。

（1先求距场电荷Q为r的一定点的场强大小和方向。（2再将r看成是变量（P点为动点），可得出点电荷的电场中任意一点的电场强度的表达式。大小和方向与检验电荷无关，完全由场电荷和该点的设置所决定。（4正的点电荷与负的点电荷在空间各点产生的电场强度的方向（为以后引入电场线做准备）。6研究点电荷所产生的电场强度，从力的叠加（力的合成）引出场的叠加。（1两个等值异号的点电荷Q、-Q，相距L求连线中点的场强；连线延长线距-Qx点处的场强成的垂直分线上距中点为处点的场强xL，后两点的场强。（2在正方形（边长a）的四个顶点处各固定一电量+Q的点电荷，在过四边形对角线中心O直于平面的轴线上距Ox处的场强。

对顶的两个点电荷在该点产生的场，在垂直于轴上的分量相互抵消。（3半径为r的均匀带电圆环，电量为q在其轴线上距环心距离为的一点的场强方向沿轴线，其指向由电荷种类确定。小结有了点电荷的场强公式和场的叠加原理原则上可求任意电荷分布的电场各点的电场强度。强调点电荷的场强公式的重要性。思考题：1场强E描写电场有关力的性质的物理量。为什么不直接用检验电荷所受的电场力F来描写，而要引入电场强度这个物理量？目的：进一步巩固场强的概念，明确场强与电场力的联系与区别。0的场强？结果如何？为什么？目的：进一步使学生明确，点电荷（理想模型）建立的条件。

〔如时间富裕，在课堂上讨论，如时间不够，请学生在下面思考、讨论，下节课再做总结〕（四）堂小结1电场的性质：电荷在其周围空间产生电场，电场对处在场中的其他电荷有力的作用。2“场”的特点：在空间有分布，同一电场中的不同点，电场强度的大小和方向不同。3电场强度的定义4点电荷的场强公式5叠加原理（五）置作业四、说如学生基础较好，场的叠加全讲；如不好，只讲第一个问题即可。看看上式，我们可发现场电荷不同的检验电荷q有同的电场力，但只要A点位置不变的值就不．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、

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．（）场强度a定义入场中某一点的电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：—电场力国际单位：牛N）q—电量国际单位：库C）——电场强度国际单位：牛／库N／C）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，规定场强方为正电荷在该点所受电场力方向．电场中同一点，＋、力方向不同，场强只能有一个方向，规定以的力方向正．例在2中出ABC四的电场强度的方向．正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离Q负点电荷电场某点电场强度方向沿连线指向Q．e、单位：牛／库NC借助于点电荷场强推出，可适用于任意电场．（）个点电荷电场的场强a、真空中：（检验电荷无，仅与场电荷Q及r

有关）

b、向：正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）（）个点电荷产生的电场的叠加原理如图3所，在正点电荷

与负点电荷

产生的电场中有一点，求的电场强度放

，由电场强度的定义可知，C，同时受到

和

在数值上为＋点荷A点受的电场力．今在的作用，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，q受合力为各分力的矢量和，又q是1C正荷，所以它受的电场力在数值上等于场强就说点合场强为强的矢量和，这就是电场强度的叠加原理．

与

单独在A点生场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一带电体不管其电荷分布多么复杂可视由许多点电荷组成而可以用场强叠加原理求出它的场强．可以看出空中任意多个点电荷产生的电场强度仅由场电荷电中的位置两个因素决定，而与检验电荷无关．（）较：ab、

和是场强的定义式，适用于任何电场．是点电荷电场中场强的计算式．（）场强度小结a、电场中某点场强大小和方向，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场自身的性质与外界因素无关对确定的电场来说在点放单位正电荷时，它受电场力的大小和方向是确定的．b、强

（）题例1场荷

C，正电荷；检验电荷C，是负电荷它们相距

m而止且都在真空中如图4示．求：（）受电场力．（）所的B点场强（）将换

．C的点电荷再求

受力及点的场强．（）受力电荷拿去后再求点强．解（）库仑定律：连线上，且指向A（2）由电场强度的定义：以N／方由指向B．3）库仑定律：

N方向在与的所N方向由A指B

N／方向由指B．（因E与无自

也不会影响的小与方向以拿走q后强不变．例2如（所点电荷与9q静止于真空中距r它们均为正电荷求：（）线中点的强