《電場線》教案

1、電場線教案【教材分析】電場線是人教版物理選修3-1第一章靜電場第三節(jié)“電場強(qiáng)度”的第四部分內(nèi)容，它并沒有獨(dú)立成節(jié)，但是其縱觀內(nèi)容和篇幅以及對后面知識學(xué)習(xí)的影響，這一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容是非常重要的，電場線是假象的曲線，它不但能形象地研究電場的各種特性，還給人們研究抽象事物提供的科學(xué)方法【教學(xué)目標(biāo)】1. 知識與技能（1）了解電場線的定義，知道用電場線可以形象的表示電場的強(qiáng)弱與方向（2）了解五種特殊電場的電場線分布特征。2過程與方法（1）通過類比思維，構(gòu)建電場線的意義；（2）觀察電場線的模擬實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建各種電場的電場線。3情感態(tài)度價值觀（1）通過對光線的認(rèn)識，引出電場線的概念，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；（2）

2、通過具體電場問題的研究，了解電場線在研究電場問題中的意義與作用；（3）了解電場線也是認(rèn)識電場的一種科學(xué)手段與方【教具】感應(yīng)起電機(jī)一個、驗(yàn)電羽兩個，兩塊帶有驗(yàn)電羽的絕緣鋁板，自制帽子一頂橡膠板一塊?！窘虒W(xué)過程】（一）復(fù)習(xí)提問1、電場強(qiáng)度的定義及其物理意義是什么？2、電場強(qiáng)度的決定因素是什么？3、及有什么聯(lián)系與區(qū)別？4、簡述電場強(qiáng)度的疊加原理（二）引入新課電場強(qiáng)度能夠精確的描述電場，但不夠形象直觀，電場看不見，摸不著，想個什么樣的方法來形象地描述它呢？引入磁場線為電場線做鋪墊在初中，同學(xué)們學(xué)過磁場，磁場也看不見摸不著；當(dāng)時用什么方法來形象地描述它呢？磁感線磁感線的疏密程度反映了磁場的強(qiáng)弱，磁感線上

3、一點(diǎn)的切線方向就是這點(diǎn)的磁場方向用實(shí)驗(yàn)?zāi)M磁感線（實(shí)驗(yàn)演示）實(shí)驗(yàn)通過小磁針的規(guī)則排列間接反應(yīng)出了磁場的分布是有規(guī)律的為電場規(guī)律的研究提供思路演示實(shí)驗(yàn)：保證絕對安全情況下，用靜電起電器使一學(xué)生帶有電荷，并讓學(xué)生帶上一頂帶有“金屬頭發(fā)”的帽子現(xiàn)象：帽子上“頭發(fā)”很有規(guī)律的豎起來結(jié)論：帶電的頭發(fā)在電場力的作用下很有規(guī)律地豎起來，間接的反應(yīng)出電場的分布是有規(guī)律的類比磁場，電場也可以像電場那樣用一組線來形象直觀的描述，它這就是我們今天要研究的電場線新課教學(xué)1)點(diǎn)電荷電場的電場線畫出電荷周圍各點(diǎn)的場強(qiáng)矢量用直線把同方向場強(qiáng)矢量連起來可反應(yīng)場強(qiáng)的大小和方向，這組線就是正點(diǎn)電荷的電場線對負(fù)電荷Q的電場線，只需

4、將正點(diǎn)電荷Q的電場線反向即可.如下圖2)等量異號點(diǎn)電荷的電場線等量異號點(diǎn)電荷周圍某一點(diǎn)的場強(qiáng)矢量等于正點(diǎn)電荷的場強(qiáng)矢量和負(fù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)矢量的矢量和，畫出等量異種點(diǎn)電荷周圍各點(diǎn)的電場矢量用一組曲線畫出電場線電場線的疏密程度反應(yīng)場強(qiáng)的大小，電場線一點(diǎn)上的切線方向就是該點(diǎn)的場強(qiáng)方向。最后應(yīng)指出，電場線并不只存在于紙面上，而是分布于整個立體空間。觀看電場線的立體結(jié)構(gòu)視頻（3）等量同號點(diǎn)電荷電場的電場線用上述的方法也可以得到等量同號點(diǎn)電荷的電場線，如下圖電場線的演示(1) 正點(diǎn)電荷電場線的演示將驗(yàn)電羽與感應(yīng)起電機(jī)的正極放電桿接通，搖動電機(jī)，驗(yàn)電羽上絲線會按場強(qiáng)方向排列，因而顯示出電場線可以看出，電場線形

5、狀與圖1相似（2）負(fù)點(diǎn)電荷電場線的演示將驗(yàn)電羽與感應(yīng)起電機(jī)的負(fù)極放電桿接通，搖動電機(jī)，驗(yàn)電羽上絲線會按場強(qiáng)方向排列，因而顯示出電場線可以看出，電場線形狀與圖2相似（3）演示等量異號點(diǎn)電荷電場線放好兩個驗(yàn)電羽，所示，再用導(dǎo)線將它們分別與起電機(jī)的兩個導(dǎo)電桿相連，搖動電機(jī)，絲線排列在電場方向上，形成類似圖3的形狀（4）演示等量同號點(diǎn)電荷電場線用導(dǎo)線將同一個導(dǎo)電桿與兩個驗(yàn)電羽相連，搖動起電機(jī)，絲線排成形成類似圖4形狀思考:觀察下圖，關(guān)于A、B兩點(diǎn)的帶電情況能得出哪些確切的結(jié)論學(xué)生討論老師總結(jié)：兩電荷是異種電荷；A電荷的帶電量比B電荷的帶電量大。：兩個點(diǎn)電荷電場線隨電荷電量的變化情況現(xiàn)象:當(dāng)電荷的帶電情

6、況發(fā)生變化時，電場線分布也發(fā)生變化結(jié)論：由電荷我們可以推知電場線分布，由電場線分布我們也可推知電荷的帶電情況，兩者息息相關(guān)，電場線可以很好的反應(yīng)電場的特征我們還有種最簡單的電場要研究勻強(qiáng)電場畫出無限大平面上一點(diǎn)的場強(qiáng)矢量如圖由于空間對稱，可以肯定場強(qiáng)矢量方向一定垂直平面，所以垂直平面a的所有向上的、向下的直線，都可能是電場線，但考慮到電場線的疏密應(yīng)該表示場強(qiáng)的強(qiáng)弱，又考慮到空間對稱，因而電場線各處的疏密相同，所以電場線只能畫成如下圖的形狀，即電場線是疏密均勻的平行線+對于無限大均勻帶負(fù)電的平面，電場線形狀下圖所示電場線仍是疏密均勻的平行線，只是指向平面這說明在無限大均勻帶電平面的兩側(cè)場強(qiáng)大小、

7、方向相同這種電場稱為勻強(qiáng)電場(5) 帶有等量異號電荷的無限大平行金屬板的電場的電場線帶有等量異號電荷的無限大平行金屬板的場強(qiáng)矢量疊加后畫出電場線如圖6(a)所示，帶有等量異號電荷的兩個無限大平面平行放置，由于對稱，每個平面上電荷的分布是均勻的由場的疊加原理可知，每個帶電平面都在它的周圍獨(dú)立地產(chǎn)生電場，而總的電場應(yīng)為兩個分電場的矢量合.圖6(b)畫出了每個帶電平面的電場線，實(shí)線代表正電荷的電場線，虛線代表負(fù)電荷的電場線由于它們都是勻強(qiáng)電場，各分場場強(qiáng)大小處處相等，只是方向有差別在兩板之間兩場方向相同，疊加后場強(qiáng)增大；在兩板外側(cè)，兩場方向相反，互相抵消，場強(qiáng)為0，整個電場電場線的形狀如圖6(c)所

8、示.實(shí)驗(yàn)66666666用導(dǎo)線將兩板分別與起電機(jī)的兩個放電桿連接，并搖動起電機(jī)，絲線就排列在電場線方向上可以觀察到，在兩板的中央部分，電場線是平行的，其余邊緣部分電場線不平行，如圖8所示這是因?yàn)槠叫薪饘侔宀⒎菬o限大所致，且非正對面上的絲線不動，原因是外側(cè)(4) 均勻帶電的無限大平面電場的電場線圖5(a)所示為均勻帶正電的無限大平面，在平面上任一點(diǎn)A放1C點(diǎn)電荷q,它所受電場力方向如何？由于空間對稱，可以肯定q受力的方向一定垂直平面a向上，所以垂直平面a的所有向上的、向下的直線，都可能是電場線，但考慮到電場線的疏密應(yīng)該表示場強(qiáng)的強(qiáng)弱，又考慮到空間對稱，因而電場線各處的疏密相同，所以電場線只能畫成

9、圖5(b)的形狀，即電場線是疏密均勻的平行線對于無限大均勻帶負(fù)電的平面，電場線形狀圖5(c)所示.電場線仍是疏密均勻的平行線，只是指向平面這說明在無限大均勻帶電平面的兩側(cè)場強(qiáng)大小、方向相同這種電場稱為勻強(qiáng)電場(5) 帶有等量異號電荷的無限大平行金屬板的電場的電場線如圖6(a)所示，帶有等量異號電荷的兩個無限大平面平行放置，由于對稱，每個平面上電荷的分布是均勻的由場的疊加原理可知，每個帶電平面都在它的周圍獨(dú)立地產(chǎn)生電場，而總的電場應(yīng)為兩個分電場的矢量合.圖6(b)畫出了每個帶電平面的電場線，實(shí)線代表正電荷的電場線，虛線代表負(fù)電荷的電場線由于它們都是勻強(qiáng)電場，各分場場強(qiáng)大小處處相等，只是方向有差別

10、在兩板之間兩場方向相同，疊加后場強(qiáng)增大；在兩板外側(cè)，兩場方向相反，互相抵消，場強(qiáng)為0，整個電場電場線的形狀如圖6(c)所示.3、電場線的演示(1) 點(diǎn)電荷電場線的演示如圖7(a)所示將驗(yàn)電羽與感應(yīng)起電機(jī)的一個放電桿接通，搖動電機(jī)，驗(yàn)電羽上絲線會按場強(qiáng)方向排列，因而顯示出電場線可以看出，電場線形狀與圖2(b)相似.(2) 演示等量異號點(diǎn)電荷電場線放好兩個驗(yàn)電羽，如圖7(b)所示，再用導(dǎo)線將它們分別與起電機(jī)的兩個導(dǎo)電桿相連，搖動電機(jī)，絲線排列在電場方向上，形成類似圖3(d)的形狀.(3) 演示等量同號點(diǎn)電荷電場線如圖7(b)所示，再用導(dǎo)線將同一個導(dǎo)電桿與兩個驗(yàn)電羽相連，搖動起電機(jī)，絲線排成形成類似

11、圖4的形狀(4) 演示帶有等量異性電荷平行金屬板的電場線如圖7(c)所示用導(dǎo)線將兩板分別與起電機(jī)的兩個放電桿連接，并搖動起電機(jī)，絲線就排列在電場線方向上可以觀察到，在兩板的中央部分，電場線是平行的，其余邊緣部分電場線不平行，如圖8所示這是因?yàn)槠叫薪饘侔宀⒎菬o限大所致，且非正對面上的絲線不動，原因是外側(cè)4、總結(jié)電場線的性質(zhì)(l) 電場線是假想的，不是真實(shí)的.(2) 電場線起于正電荷止于負(fù)電荷，電場線不閉合對于單個點(diǎn)電荷，正電荷假想無窮遠(yuǎn)處有負(fù)電荷，電場線終止于那里；負(fù)電荷同理（3）電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱（4）電場線不能相交因?yàn)樵陔妶鲋械娜我稽c(diǎn)處只有一個電場強(qiáng)度，方向唯一，如相交則該處出現(xiàn)兩個場強(qiáng)方向，所以不能相交（5）電場統(tǒng)不能相切原因：電場線疏密表示強(qiáng)弱，如相切則在切點(diǎn)電場線密度無窮大，這種情況不可能，所以不會相切（四）作業(yè)分別畫出正點(diǎn)電荷，負(fù)點(diǎn)電荷，等量異性電