20212022高中物理人教版选修31教案第一章第3节电场强度3

《电场强度》 教学目标 (-)知识与技能 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. (二) 过程与方法 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；知道电场叠加的一般方法。 (三) 情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 重点：电场强度的概念及其定义式 难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算 教学过程 (-)引入新课 问题引入：电荷间的相互作用力是怎样产生的？ (-)新课教学一-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14-5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，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质量和能量. (2)基本性质：主要表现在以下几方面 ① 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. ② 电场能使引入其中的导体产生静电感应现象. ③ 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，所以靠成同一电荷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 ① 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Pi3 提出问题：电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢? ② 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. 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、电场强度的叠加 （1）点电荷周围的电场 ① 大小：E=kQ/r2（只适用于点电荷的电场） ② 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Ei和Q2在该 点产生的场强E2的矢量和.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Q1= + 3.0X10%和Q2=- 3.0 x10-8C,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Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E］和E2,它们大小相等， 方向如图所示，合场强E在Ei和E2的夹角的平分线上，此平分线跟Q］和Q2的连 线平行. 解：E=E1cos60° + E2cos60° =2E1cos600=2kQ1cos60°/r2 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： ① 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） ② 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 ① 电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向. ② 电场线的疏密反映电场强度的大小（疏弱密强）. ③ 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，也不在无电 荷处中断. ④ 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 场. (