电场强度.doc

第一章 静电场 第三节 电场强度
【教材分析】
教材从电荷在电场中受力入手，引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。本节主要由“电场强度”“点电荷的电场 ，电场强度的叠加”“匀强电场”几部分内容组成。
【教学目标】
一、知识与技能
1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊的形态。
2．理解电场强度的概念及其定义。知道电场强度是矢量及其方向是怎样规定的。
3. 会根据电场强度的公式进行有关的计算。
4.利用电场线描述电场，知道匀强电场的特点。
二、过程与方法
1．电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。
2.推导场强的大小，会用矢量叠加原理进行计算。
三、情感态度与价值观
1．粗略了解物理学史上对电场的认识过程。
2.类比法建立场，体现辩证唯物主义的思想，证明场的客观存在。
3．体验探究物理规律的艰辛与喜悦，学习科学家严谨科学的态度。
四、教学重难点
1．用比值法定义电场强度这个物理量。
2．判断场强的方向，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。
3.用电场线描述电场。
【学生情况】
电场看不见摸不着，十分抽象，难于理解。学生在初中阶段学习过磁场，可用类比的方法引入电场的概念。
【新课教学】
一、复习提问
教师：上一节课我们学习了库仑定律，知道电荷与电荷之间有相互作用，这种相互作用与我们之前所学的三种性质力相同吗？
学生：似乎和重力有些接近。
二、新课教学
（一）电场
1.通过比较发现：电荷间的相互作用不需要接触，类似于万有引力。
地球
重力场
物体

重力场

对比理解
电荷A
电场
电荷B

电场

法拉第的观点：电荷周围存在电场，电荷通过场发生相互作用。
2.电场是物质存在的一种客观形势——体现场的物质性

（二）电场强度
1.对电场强弱和方向的认识
①不同带电小球在相同的位置受力方向？
②相同带电小球在不同位置的受力情况？
教师实验演示：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说明了什么。多媒体动画模拟。
结论：电场的强弱和方向与位置及电荷的正负有关。
2.描述电场性质的物理量E

表一：（P1位置）
试探电荷
q
2q
3q
4q
nq
静电力
F1
2F1
3F1
4F1
nF1

表二：（P2位置）
试探电荷
q
2q
3q
4q
nq
静电力
F2
2F2
3F2
4F2
nF2

表三：（P3位置）
试探电荷
q
2q
3q
4q
nq
静电力
F3
2F3
3F3
4F3
nF3
（交流讨论）
（1）不同的电荷，即使在电场中的同一点，所受静电力也不同；
（2）电场中同一点，比值F/q是恒定的，与试探电荷的电荷量无关；（同一张表格）
（3）在电场中不同位置比值F/q不同。（三张表格比较）
教师：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。
3．定义：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。
4.定义式：E=F/q （比值法来定义）
5．方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。
单位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m

例1：点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为+Q，与之相距为r的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。
（1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向；
（2）若所放试探电荷为-2q，结果如何？
（3）如果移走所放的试探电荷呢？
归纳总结：
1．点电荷电场的场强大小与方向。
2．电场强度是描述电场（力的）性质的物理量，在静电场中，它不随时间改变。电场中某点的场强完全由电场本身决定，与是否放入电荷，放入电荷的电荷量、电性无关。
注意：辨析和的关系，强调的适用条件。
（三）场强的叠加
教师：根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产生电场的场强如何确定？
学生思考后回答：无限等分成若干个点电荷。
教师：根据以上方法，同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）外部产生电场的场强，如何求解？
学生思考后回答：等效成电荷量集中于球心的点电荷。
（四）电场线
（一）电场也是看不见摸不着的，但我们坚信：它既然是一种客观存在的物质，那它的规律就一定是可以被我们认识的。电场也可以像磁场那样，用一组曲线来形象直观地描述它的分布规律——这就是我们今天要研究的“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跟该点的场强方向一致，这样的曲线叫做电场线．
注意：电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描述电场的假想的线，电场虽然抽象但它是客观存在的物质，电场线虽然形象但它仅是假想的线．
2．电场线的特点
（1）在静电场中，电场线起始于正电荷，终止于负电荷．
对孤立的正电荷，可认为负电荷在无穷远处，电场线由正电荷出发伸向无穷远；对孤立的负电荷，可认为正电荷在无穷远处，电场线由无穷远处伸向负电荷．
（2）电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致．
过电场线上某点的切线方向是指跟电场线的行进方向一致的那个方向，如图所示．
（3）电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小．
（4）两条电场线不能相交
电场中某处的场强大小和方向是惟一确定的，如果两条电标场线相交就不能惟一地确定出场强方向，同时在相交点处由于电场线密不可分，因而也不可能反映出场强的大小．
（二）几种常见的带电体周围的电场线分布
1．点电荷的电场线分布：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，负电荷的电场线无限远处延伸到负电荷，如图所示．

2．两个等量点电荷的电场线分布：等量异种电荷的电场线从正电荷出发到负电荷终止；等量同种电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，或从无限远延伸到负电荷，如图所示．

3．点电荷与带电平板的电场线分布，如图所示．

4．带等量异种电荷两靠近的平行金属板间的电场线分布．如图所示．

上述几种电场中的电场线分布情况可以由感应起电机使静电羽带电，根据静电羽丝线的分布情况来演示、模拟出电场线的大致分布情况．
（三）匀强电场
1．匀强电场：电场强度的大小和方向处处相同的电场，叫做匀强电场．
2．匀强电场的电场线：是一组等间隔的平行线．
3．匀强电场的实例：两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间电场除边缘附近外是匀强电场．

【课堂小结】
通过本节课的学习，我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用。正是利用电场的这一特性，引入了试探电荷，研究其所受静电力特点，来探究描述电场强弱的物理量──电场强度。电场强度是用比值法定义的，它是矢量，既有大小，又有方向。用电场线形象描述电场，理解匀强电场的特点。

【板书设计】

一、电场
客观存在的一种特殊的物质形态
二、电场强度
1．定义：E＝F/q
2．单位：N/C
3．方向：跟正电荷在该点所受静电力的方向相同
三、点电荷的电场
1．推导：
2．大小：
3．方向：正的场源电荷方向向外，负的场源电荷向内。
四、电场强度的叠加：平行四边形定则

【教学反思】
探究描述电场强弱的物理量是本节课的重难点内容之一，应给学生充分的思考时间，并让学生相互交流讨论，教师还可进行适当启发引导。另外，探究时间很难控制，在内容处理上应做到详略得当，发挥学生的主动性，如对电场及练习题的处理，尽可能由学生完成。
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