电场及其描述

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1、第3节电场及其描述(2课时)一、教学目标：1 .知识与技能目标(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 .过程与方法目标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 股

2、方法。3 .情感态度价值观培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法 。二、教材认识1 .教学重点：理解电场强度，会计算电场强度.理解其矢量性与叠加性，但不 要求作复杂的叠加运算.知道电场线的物理意义.会用电场线描述电场的强弱和 方向，了解点电荷电场和匀强电场等几种电场线的分布特征2 .教学难点：了解电场，了解场是一种物质.场和实物是物质存在的不同形式. 电场存在于电荷周围，电荷通过电场这种物质间接对另一电荷施加静电力的作 用3 .关键三、教学准备1 .教具选择：有水龙头的实验室.梳子.丝绸.玻璃棒.带绝缘座的金属球. 绝缘细线.铁架台.带电小球2 .教学方法：实验探究、课练、讨论3 .辅助手段

3、：课件视频模拟电场线实验，FLASH课件一一模拟电场 线4 .学情分析：四、教学过程设计：(一)引入新课问题引入：电荷间的相互作用力是怎样产生的？(二)新课教学-第3节电场电场强度1、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 145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一一电场发 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

4、，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加.物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性一一质量和能量.(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，所以造成同一电荷 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

5、来表示电场的强弱和方向.2、电场强度(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）关于试探电荷和场源电荷-（详见P12）注意：检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其 放入电场后对原电场强度无影响指出：虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比 较各点的电场强弱，但是电场力 F的大小还和电荷q的电量有关，所以 不能直接用电场力的大小表示电场的强弱.实验表明：在电场中的同一 点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电场中的位置 所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理

6、量，所以我们用这个 比值F/q来表示电场的强弱.（2） 电场强度定义：电场中某一点的电荷受到的电场力 F跟它的电荷量q的比 值，叫做该点的电场强度，简称场强.用 E表示。公式（大小）：E=F/q （适用于所有电场）单位：N/C意义P13提出问题：电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点 所受的电场力的方向相同.一指出：负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向 相反.带领学生讨论真空中点电荷周围的电场，说明研究方法：将检验电 荷放入点电荷周围的电场中某点，判断其所受的电场力的大小和方向， 从而得出该点场强. .唯一性和固定性电场中

7、某一点处的电场强度 E是唯一的，它的大小和方向与放 入该点电荷q无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每 一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关.带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向.在此过程中注 意引导学生总结公式E=F/q和E=kQ/r2的区别及联系.3、（真空中）点电荷周围的电场、电场强摩的叠加（1）点电荷周围的电场大小:E=kQ/r2 （只适用于点电荷的电场）方向：如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q;如 果是负电荷：E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q.（参见课本图14- 7）说明：公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场 源电荷的距离.从

8、而使学生理解：空间某点的场强是由产生电场的场源 电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关.提出问题：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是 怎样的呢？带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性，分析出电场 的叠加原理.（2）电场强度的叠加原理：某点的场强等于该点周围各个电荷单独 存在时在该点产生的场强的矢量和.先分析方法（P13-14）后举例：先在同一直线再不在同一直线。例如：课本图1.3-3中P点的场强，等于+ Q在该点产生的场强E1 和Q2在该点产生的场强 切进矢量和.从而使学生进一步理解到，任何 带电体都可以看做是有许多点电荷组成的.利用点电荷场强的计算公式 及叠加原理就

9、可以计算出其周围各点场强.【例题】（课本P9例题演变）在真空中有两个点电荷 =+ 3.0 X 10-8C和Q2=3.0 X 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分析：点电荷。和&的电场在A点的场强分别为E1和巳，它们 大小相等，方向如图所示，合场强 E在E1和切的夹角的平分线上，止匕 平分线跟。和&的连线平行.解：E=E|COS60 +E2cos60 =2E1cos60 =2kQcos60 /r 2代入数值得E=2.7X104N/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

10、相同，球外各点和 电场强度一样即：E=kQ/r2组织学生讨论课本中的【说一说】，由学生讨论后归纳：（1）关于静电平衡（2）静电平衡后导体内部电场的特点：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零（注意：这时 的场强是合场强，即外电场和感应电场的叠加）处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。4、电场线（1）电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每 点的切线方向表示该点的电场强度的方向。(2)电场线的基本性质电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向 .电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强).静电场中电场线始于正电荷或无穷远， 止于负电荷或无穷远 它不封闭，也不在

11、无电荷处中断.任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切) 介绍各种点电荷电场线的分布情况。【演示】模拟电场线指出：电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在 的线。5、匀强电场、/(1)定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同 11)0 的电场就叫匀强电场.(2)匀强电场的电场线：是一组疏密程度相同 (等间距)的平行 直线.例如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电 场中，除边缘附近外，就是匀强电场.如图14.3-1.常见电场的电场线电场电场线图样简要描述正点电荷发散状负点电荷会聚状等量同号电荷相斥状等量异号电荷相吸状匀强电场平行的、等间距的、同向的直线（三）【小结】对本

12、节内容做简要的小结巩固练习1 .下列说法中正确的是：ABCA.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B.电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存 在的东西C.电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用2 .下列说法中正确的是：BCA.电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比B.电场中某点的场强等于F/q,但与检验电荷的受力大小及带电量无关C.电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向D.公式E=F/q和E=kQ/r2对于任何静电场都是适用的3 .下列说法中正确的是：ACDA.场强的定义式

13、E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入 电场中的电荷的电量B.场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生 电场的电荷的电量C.在库仑定律的表达式F=kqiq2/r 2中kq2/r 2是电荷q2产生的电场在 点电荷qi处的场强大小，此场对qi作用的电场力F=qXkq2/r2,同样 kq/r2是电荷qi产生的电场在点电荷q2处的场强的大小，此场对q2 作用的电场力F=c2x kqi/r 2D.无论定义式E=F/q中的q值（不为零）如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值始终不变4.讨论电场力与电场强度的区别于联系作业1 .复习本节课文2 .思考课本Pi6问题与练

14、习第、（3）、（4）、（5）、题.3 .将（2）、（6）题做在作业本上.参考题1在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到电场力向左，下列说法正确的是： A.当放入正电荷时，该点的场强向右，当放入负电荷时，该点的场强向 左B 只有在该点放入电荷时，该点才有场强C .该点的场强方向一定向右D 以上说法均不正确2 .真空中，两个等量异种点电荷电量数值均为q,相距r.两点电荷连线中点处的电场强度的大小为： A B 2kq/r 2C 4k/r 2D 8kq/r 23 .真空中，A, B两点上分别设置异种点电荷 C1、C2,已知两点电荷问 引力为10N, C1=1.0X10-2C

15、，Q=2.0 X10-2C.则 Q在A处产生的场强 大小是 N/C,方向是;若移开C2,则Qi在B处产生的场强的大小是 N/C,方向是.说明1 电场强度是表示电场强弱的物理量， 因而在引入电场强度的概念时，应该使学生了解什么是电场的强弱，同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不同的，所受电场力大的点，电场强2 应当使学生理解为什么可以用比值F/q 来表示电场强度， 知道这个比值与电荷q 无关，是反映电场性质的物理量用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法，应结合学生前面学过的类似的定义方法，让学生领会电场强度的定义3应当要求学生确切地理解E=F/q 和 E=kC/r2 这两个公式的含义，以及它们的区别和联系4 应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂， 一般只限于两个电场叠加的情形通过这种计算，使学生理解场强的矢量性5 电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。