高三物理教案：《電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)線》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　教學(xué)目標(biāo)：

　　（一）知識(shí)目標(biāo)

　　1．知道電荷間的作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的，知道電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊的物質(zhì)形態(tài)。

　　2．理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義，會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及其變形公式的進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，

　　3．知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，知道電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的。

　　4、知道什么是勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布

　　5、知道兩塊互相靠近，帶等量異種電荷的平行金屬板之間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)

　�。ǘ�）能力目標(biāo)

　　通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，理解建立電場(chǎng)線的思想過程，并通過概括出典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線特點(diǎn)的過程，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和概括能力；

　�。ㄈ�）德育目標(biāo)

　　通過對(duì)有關(guān)問題的生生討論學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和發(fā)散性思維；

　　重點(diǎn)：電場(chǎng)強(qiáng)度

　　難點(diǎn)：電場(chǎng)強(qiáng)度概念的建立

　　教具：

　　教學(xué)過程：

　　〔復(fù)習(xí)引入〕

　　問：庫侖定律的內(nèi)容、表達(dá)式、適用條件？

　　電荷之間存在相互作用力，這種相互作用是怎么發(fā)生的呢？人們對(duì)這個(gè)問題的認(rèn)識(shí)在歷史上曾有過兩種不同的觀點(diǎn)。在法拉第之前，人們認(rèn)為兩個(gè)電荷之間的相互作用力是一種超距作用，也就是一個(gè)電荷對(duì)另一個(gè)電荷的作用是隔著一定空間直接給予的，不需要中間有什么媒介做傳遞，這種方式可表示為：

　　在19世紀(jì)30年代法拉第提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場(chǎng)，另外一個(gè)電荷受到這個(gè)電荷的作用力就是通過這個(gè)電場(chǎng)給予的，這種作用方式可以表示為：

　　近代物理學(xué)的理論和實(shí)踐已經(jīng)完全證明了場(chǎng)的觀點(diǎn)的正確性。電場(chǎng)以及將要學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)已被證明是一種客觀存在的物質(zhì)形態(tài)，電視臺(tái)和無線廣播電臺(tái)就是靠激發(fā)電磁場(chǎng)的方式發(fā)送各種節(jié)目信號(hào)的。雖然電磁場(chǎng)“看不見”、“摸不著”，但是我們卻可以在遠(yuǎn)離發(fā)射塔的地方，用電視機(jī)和收音機(jī)接受它們發(fā)送的節(jié)目信號(hào)，這就是電磁場(chǎng)客觀存在的很好的例證。這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)描述電場(chǎng)的重要概念。

　　〔新課教學(xué)〕

　　一、電場(chǎng)

　　1.存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用力的一種特殊物質(zhì)。

　　2.基本性質(zhì)：

　　力的性質(zhì)：對(duì)放入其中的電荷有力的作用，這種電場(chǎng)對(duì)電荷的靜電力稱為電場(chǎng)力。

　　能的性質(zhì)：使放入其中的電荷具有能。

　　質(zhì)疑：同一電荷q在電場(chǎng)中不同點(diǎn)受到電場(chǎng)力的方向和大小一般不同，這是什么因素造成的？因?yàn)殡妶?chǎng)具有方向性，而且各個(gè)點(diǎn)強(qiáng)弱不同，所以同一電荷q在電場(chǎng)中不同點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向和大小不同，我們用電場(chǎng)強(qiáng)度來表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。

　　二、電場(chǎng)強(qiáng)度（E）

　　指出：雖然可以用同一電荷q在電場(chǎng)各點(diǎn)所受電場(chǎng)力F的大小來比較各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)弱，但是電場(chǎng)力F的大小還和電荷q的電量有關(guān)，所以不能直接用電場(chǎng)力的大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。實(shí)驗(yàn)表明：在電場(chǎng)中同一點(diǎn)，電場(chǎng)力F與電荷電量q成正比，比值F/q由電荷q在電場(chǎng)中的位置所決定，跟電荷電量無關(guān)，是反映電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，所以我們用這個(gè)比值F/q來表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。

　　1．大小；電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。

　　公式：E＝F/q    單位：N/C 或 V/m

　　2．方向：物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同。

　　指出：負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反。

　　E的物理意義：表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，反映了電場(chǎng)力的性質(zhì)。

　　思考：E由F、q決定嗎？

　　E表示電場(chǎng)本身的屬性，不由F、q決定，即E跟電場(chǎng)這某電有無試探電荷和試探電荷的電荷量的多少、電性如何、所受電場(chǎng)力均無關(guān)。但可用E＝F/q來計(jì)算E。

　　思考：F由E、q決定嗎？（是的）

　　這是任何采用比值法定義的物理量的共同特點(diǎn)。

　　例：+Q的電場(chǎng)A處，放入一電荷q＝－4C，受到力F＝8N，則E＝？（2N/C）

　　若q＝8C，則E＝？（2N/C）

　　若不放電荷，E＝？（2N/C）

　　3．E由電場(chǎng)本身決定，與放入場(chǎng)中的電荷無關(guān)。

　　思考：E有電場(chǎng)本身的哪些因素決定呢？

　　例：電場(chǎng)中的某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為4.0×104N/C，電荷量為5.0×10-8 C的點(diǎn)電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力是多大？

　　例：真空中有一個(gè)電荷量為Q的點(diǎn)電荷，求離它距離為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度

　　思考與討論：書上的問題

　　三、電場(chǎng)線——為形象地描述電場(chǎng)而假想的曲線

　　1．在電場(chǎng)中畫出的一些曲線，其上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。

　　演示：用感應(yīng)起電機(jī)使一個(gè)靜電羽帶電，帶領(lǐng)學(xué)生觀察絲線分布情況后，給出點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)線的畫法。由點(diǎn)電荷電場(chǎng)的計(jì)算公式可知：距點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度越小。從實(shí)驗(yàn)可看出在離場(chǎng)源電荷越近的地方，電場(chǎng)線越密，所以可以用電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱。

　　2．電場(chǎng)線的疏密程度反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱

　　清楚了電場(chǎng)線如何描述場(chǎng)強(qiáng)，接下來要求熟悉幾種典型的電場(chǎng)線的分布。

　　3．幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線

　　1) 正電荷的電場(chǎng)線向外發(fā)散，離電荷近處，電場(chǎng)線密集，電場(chǎng)強(qiáng)度大

　　2) 負(fù)電荷的電場(chǎng)線向里聚集，離電荷近處，電場(chǎng)線密集，電場(chǎng)強(qiáng)度大

　　3) 等量異種電荷

　　演示：用感應(yīng)起電機(jī)使兩個(gè)靜電羽帶上等量異種電荷，給出靠近等量異種電荷周圍的電場(chǎng)線的畫法。

　　4) 等量同種電荷

　　演示：用感應(yīng)起電機(jī)使兩個(gè)靜電羽帶上等量同種電荷，給出靠近等量同種電荷周圍的電場(chǎng)線的畫法。

　　演示：用感應(yīng)起電機(jī)使一個(gè)靜電于和一個(gè)金屬平行板帶上異種電荷，使它們靠近。給出靠近的點(diǎn)電荷和金屬平行板帶上異種電荷時(shí)周圍的電場(chǎng)線的畫法。

　　4．電場(chǎng)線的特性：電場(chǎng)線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷，中途不中斷

　　兩條電場(chǎng)線不閉合、不相交、不相切

　　說明：電場(chǎng)中任一點(diǎn)的E的方向是唯一的，如相交則該處出現(xiàn)兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向，所以不能相交；電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，如相切，則在切點(diǎn)電場(chǎng)線密度無窮大，這種情況不可能，所以不能相切。

　　注意：電場(chǎng)線在空間上是立體分布的。

　　5．勻強(qiáng)電場(chǎng)：電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向處處相同

　　演示：用感應(yīng)起電機(jī)使兩個(gè)金屬平行板帶上異種等量電荷，使它們靠近，并相互正對(duì)，給出靠近的兩個(gè)金屬平行板帶上異種電荷時(shí)周圍的電場(chǎng)線的畫法。

　　勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線：間距相等的平行線

　　產(chǎn)生條件：兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對(duì)，分別帶有等量的正負(fù)電荷，它們之間的電場(chǎng)除邊緣附近外就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。

　　練習(xí)：

　　1、電場(chǎng)中有一點(diǎn)P，下列說法是正確的是（      ）

　　A、若放在P點(diǎn)的試探電荷的電量減半，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半

　　B、若P點(diǎn)沒有試探電荷則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零

　　C、P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越大

　　D、P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)樵囂诫姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向

　　2、下列關(guān)于電場(chǎng)說法中正確的是（      ）

　　A、只要有電荷存在，電荷周圍一定存在著電場(chǎng)

　　B、在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，無論試探電荷q的值如何變化，F(xiàn)和q的比值始終不變

　　C、電場(chǎng)中某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，則放在該點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力一定為零

　　D、由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=F/q可知，E與F成正比，E與q成反比

　　4、關(guān)于電場(chǎng)線的說法正確的是（    ）

　　A、電場(chǎng)線既能描述電場(chǎng)的方向，也能描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱

　　B、電場(chǎng)線就是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡

　　C、電場(chǎng)線是人們?yōu)榱诵蜗蠡�而假設(shè)的曲線，它不是實(shí)際存在的線

　　D、電場(chǎng)線是假想出來的一組曲線，所以不能用實(shí)驗(yàn)的方法來模擬