高二物理教案電場(chǎng)-電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)線

1、電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)線的教案示例 一、教學(xué)目標(biāo)1知道電荷周圍存在電場(chǎng)，知道電場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)。2理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)線的概念。3知道電場(chǎng)的疊加原理。4知道幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布。5以電場(chǎng)線描述電場(chǎng)為例，滲透用場(chǎng)線描述矢量場(chǎng)的方法。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義、單位、物理意義；理解電場(chǎng)線的功能。用比值定義電場(chǎng)強(qiáng)度，E與F、q無(wú)關(guān)，只由電場(chǎng)決定。三、教學(xué)儀器大金屬球、鋁箔球、玻璃屏、起電機(jī)、鐵架臺(tái)、電場(chǎng)線投影器、計(jì)算機(jī)、投影儀、實(shí)物展示臺(tái)。四、教學(xué)過(guò)程復(fù)習(xí)提問(wèn)：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)定律庫(kù)侖定律，請(qǐng)大家回顧一下庫(kù)侖定律的內(nèi)容及表達(dá)式。答：略。引入新課：電荷之間存在相互作用力，這

2、種相互作用是怎么發(fā)生的呢？人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)在歷史上曾有過(guò)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)電荷的作用力是隔著一定空間直接給予的，不需要中間什么媒介作傳遞，這種方式可以表示為：在19世紀(jì)30年代，法拉第提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為一個(gè)電荷周圍存在著由它產(chǎn)生的電場(chǎng)，另外一個(gè)電荷受這個(gè)電荷的作用力就是通過(guò)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)以及以后將要學(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(wú)線電廣播電臺(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”“

3、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)接受到它們發(fā)送的節(jié)目信號(hào)，這就是電磁場(chǎng)客觀存在的很好例證。本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)描述電場(chǎng)的重要概念。 第二節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)線 （一）電場(chǎng)：電荷周圍存在電場(chǎng)。我們?cè)鯓友芯侩妶?chǎng)呢？電場(chǎng)能夠?qū)μ幱趫?chǎng)中的電荷施加電場(chǎng)力的作用，這是電場(chǎng)的基本性質(zhì)。所以我們可以選擇一個(gè)帶電量很小、線度也很小的檢驗(yàn)電荷q，分別放入帶電體Q所產(chǎn)生的電場(chǎng)中的不同位置，觀察檢驗(yàn)電荷q受到的電場(chǎng)力有何特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)：如圖（1）所示，使有絕緣支柱的大金屬球帶電作為場(chǎng)源電荷，使絲線吊著的小鋁箔球帶少量電荷，用它代替檢驗(yàn)電荷q。實(shí)驗(yàn)一：把鋁箔球放在電場(chǎng)中不同的方位，注意觀察絲線的傾斜

4、方向?，F(xiàn)象：鋁箔球在電場(chǎng)中不同方位時(shí)，絲線傾斜的方向不同。實(shí)驗(yàn)二：鋁箔球逐漸遠(yuǎn)離場(chǎng)源，注意觀察絲線偏離豎直方向的角度。問(wèn)：看到什么現(xiàn)象了？現(xiàn)象：偏角逐漸減小。投影出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如圖2所示。問(wèn)：由這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)我們能得到什么結(jié)論？學(xué)生答后教師歸納：以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，在電場(chǎng)中不同點(diǎn)，電場(chǎng)對(duì)檢驗(yàn)電荷施加的電場(chǎng)力的大小和方向一般是不同的。比如在A點(diǎn)電場(chǎng)對(duì)電荷施加方向向右的作用力，在D點(diǎn)電場(chǎng)對(duì)電荷施加方向向左的作用力，在A點(diǎn)電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力大，在B點(diǎn)電場(chǎng)對(duì)電荷施加的作用力小，可見不同點(diǎn)電場(chǎng)的性質(zhì)是不同的。怎樣定量的、精確的描述電場(chǎng)的這一性質(zhì)呢？問(wèn)：用檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力，行嗎？（學(xué)生討論）經(jīng)學(xué)生討論后，教師

5、引導(dǎo)到觀察實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)三：把鋁箔球放在電場(chǎng)中同一位置，減小它的帶電量，注意觀察絲線的偏角。學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。結(jié)論：在電場(chǎng)中同一點(diǎn)，檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力隨它所帶電量的減小而減小，所以，電場(chǎng)力不能用于描述電場(chǎng)。要描述電場(chǎng)，需要找一個(gè)與檢驗(yàn)電荷的電量無(wú)關(guān)而只由電場(chǎng)決定的物理量。那我們用什么描述電場(chǎng)呢？如果我們能夠做更精確的實(shí)驗(yàn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)：在電場(chǎng)中同一點(diǎn)，電場(chǎng)力不僅隨檢驗(yàn)電荷的電量的減小而減小，隨電場(chǎng)力的增大而增大，而且跟檢驗(yàn)電荷的電量之間存在這樣的定量關(guān)系：在電場(chǎng)中同一點(diǎn)，比值Fq是一個(gè)與檢驗(yàn)電荷和電場(chǎng)力無(wú)關(guān)的量，而在電場(chǎng)中不同點(diǎn)，比值一般不同，因而比值反映電場(chǎng)的性質(zhì)。所以我們可以用它來(lái)描述電場(chǎng)，并把它

6、定義為電場(chǎng)強(qiáng)度。（二）電場(chǎng)強(qiáng)度1定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力與它電量的比值，叫這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。（1）單位：NC（2）大?。弘妶?chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力。（3）方向：規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向。場(chǎng)強(qiáng)是矢量。一般電場(chǎng)中不同點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)的大小及方向不同，場(chǎng)強(qiáng)大的地方，電場(chǎng)強(qiáng)，場(chǎng)強(qiáng)小的地方，電場(chǎng)弱，通常我們也把場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向叫做電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。以上我們從一般電場(chǎng)出發(fā)引入了場(chǎng)強(qiáng)的定義，們以一個(gè)特殊的電場(chǎng)真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)為例，分析場(chǎng)強(qiáng)的物理意義。2真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)如圖3所示，Q為放在真空中的點(diǎn)電荷。要求：（1）畫出

7、A、 B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。（2）算出A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小。（給出Q、r）（請(qǐng)一名學(xué)生板演，其他學(xué)生自己做）教師講評(píng)并分析：（1）場(chǎng)強(qiáng)的大小與方向跟檢驗(yàn)電荷的有無(wú)、電量、電性沒(méi)有關(guān)系。（2）場(chǎng)強(qiáng)的大小只由場(chǎng)源電荷和場(chǎng)點(diǎn)到場(chǎng)源的距離來(lái)決定。（3）離場(chǎng)源電荷越近的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)越大，離場(chǎng)源電荷越遠(yuǎn)的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)越小。3場(chǎng)強(qiáng)的疊加平行四邊形法則如圖4所示，兩個(gè)電荷+Q和Q同時(shí)存在時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明它們產(chǎn)生的電場(chǎng)互相獨(dú)立、互不影響，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是E1和E2疊加的結(jié)果，遵從平行四邊形法則，如圖4所示。（邊講邊用計(jì)算機(jī)畫出圖4）對(duì)于多個(gè)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，同樣遵從平行四邊形法則。電場(chǎng)強(qiáng)度概念能定量描述各點(diǎn)電場(chǎng)的性質(zhì)。電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大

8、小和方向的分布是非常復(fù)雜的，我們?nèi)绾畏奖愣中蜗蟮亓私怆妶?chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的分布情況呢？最好畫圖。（計(jì)算機(jī)打出圖5）如圖5所示，在正電荷周圍電場(chǎng)中畫了很多場(chǎng)強(qiáng)矢量，從這個(gè)圖上我們可以很方便地了解正電荷周圍各點(diǎn)的電場(chǎng)分布情況，但它還不是最好的，因?yàn)殡妶?chǎng)中有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)，我們不能畫出無(wú)數(shù)個(gè)矢量，法拉第為我們提供了一種很好的方法，就是用電場(chǎng)線來(lái)形象地描述電場(chǎng)。（二）電場(chǎng)線電場(chǎng)線在每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小。（用計(jì)算機(jī)展示幾種典型電場(chǎng)線的分布圖，并介紹它們的特點(diǎn)）問(wèn)：根據(jù)我們所看到的幾種電場(chǎng)線，誰(shuí)能歸納一下電場(chǎng)線的方向有什么特點(diǎn)？教師歸納：電場(chǎng)線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷

9、或無(wú)窮遠(yuǎn)，如果只有負(fù)電荷，則電場(chǎng)線來(lái)自無(wú)窮遠(yuǎn)，終止于負(fù)電荷。問(wèn)：任意兩條電場(chǎng)線都不會(huì)相交，這是為什么？教師歸納：如果相交，則交點(diǎn)就會(huì)有兩個(gè)切線方向，而同一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向是唯一的。實(shí)驗(yàn)?zāi)M以上幾種典型的電場(chǎng)線。歸納：大家要特別注意一個(gè)問(wèn)題：我們雖然可以用實(shí)驗(yàn)?zāi)M電場(chǎng)線的分布，但是，電場(chǎng)線并不是電場(chǎng)中真實(shí)存在的曲線，它只是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶?chǎng)而引入的。大家知道，法拉第首先提出了電場(chǎng)，并用電場(chǎng)線形象地描述電場(chǎng)的分布，這在物理學(xué)中是非常重要的。雖然法拉第當(dāng)時(shí)認(rèn)為電場(chǎng)線是真實(shí)的曲線，這是不對(duì)的，但是，法拉第的場(chǎng)線思想?yún)s是非常寶貴的。用場(chǎng)線來(lái)形象地描繪矢量場(chǎng)的分布這種方法一直被普遍地采用著。課堂練習(xí)

10、題：（投影片）1在真空中有一電場(chǎng)，在這個(gè)電場(chǎng)中的某點(diǎn)P放一點(diǎn)電荷q=1.0×109C，它受到的電場(chǎng)力為 30×104N，求：（1）P點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。（2）若在P點(diǎn)處換q'=2.0×109C的負(fù)點(diǎn)電荷，則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是多大？（3）若將P點(diǎn)的點(diǎn)電荷拿走，則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？（4）負(fù)點(diǎn)電荷q'=2.0×109C，它在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力是多大？2如圖7所示是某區(qū)域的電場(chǎng)線圖，A、B、C是電場(chǎng)中的三點(diǎn)。（1）說(shuō)明哪點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大？（2）標(biāo)出A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。（3）若在C點(diǎn)放一負(fù)電荷，標(biāo)出負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力的方向。小結(jié)：（投影片）電場(chǎng)是