高中物理电场 (2).doc

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1、1第二节第二节 电场电场教学目教学目标标 （一）知（一）知识识与技能与技能 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认识电场线认识电场线认识电场线和和和电场强电场强电场强度，懂得用度，懂得用度，懂得用电场线电场线电场线、 、 、电场强电场强电场强度描述度描述度描述电场电场电场，知道匀，知道匀，知道匀强电场强电场强电场（二）（二）过过程与方法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/

2、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（三）情感态态度与价度与价值观值观培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 。 重点：重点：电场强度的概念及其定义式 难难点：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 教学教学过过程程 第一第一课时课时 （一）（一）复习上课时相关知识 问：讲出库仑定律的内容及该定律的适用条件？ 答：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的 二次方成反比作用力的方向在两个点电荷的连线上。适用于真空中，点电荷 师：库仑定律提示了电荷间的相互作用规律。两个电荷不需相互接触，就能

3、产生相互作用，这种相互作 用是靠什么传递的呢？ 研究这个问题之前，我们先来回忆一下初中所学的磁体之间的相 互作用。大家知道两个磁体不需相互接触，也能产生相互作用。谁能告 诉大家，磁体间的相互是通过什么发生的？ 生：磁体周围有一种物质叫磁场，磁体间是通过磁场发生相互作用的。 师：那么电荷周围是不是也有类似的情况呢？科学研究对这一类似的猜想提供了有力的支持：电荷周 围确实也存在着一种物质，叫电场。电荷间的相互作用就是通过电场发生的。 （二）新课教学 第 2 节 电场 一、电场： （法拉第提出） 1、电电荷的周荷的周围围都存在都存在着由它着由它产产生的生的电场电场。 。电场电场是一种物是一种物质质。

4、 。 （与磁（与磁场场一一样样都是物都是物质质的一种形的一种形态态） ） 2、基本性、基本性质质：能：能对电场对电场中的中的电电荷有力的作用，荷有力的作用，这这个力叫个力叫电场电场力力。前面所学的静电力（库仑力）就是一种 电场力。 问题：下面请同学们以电荷 A 与电荷 B 间相互作用为例，说 明电荷 A 是怎样对电荷 B 施加力的作用的，电荷 B 又是怎样对电荷 A 施加力的作用的？ 生：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 3、 、

5、电电荷荷间间的相互作用力通的相互作用力通过电场发过电场发生生 师：在本章中，只讨论静止电荷产生的电场，称为静电场。4、静、静电场电场：静止：静止电电荷荷产产生的生的电场电场 师：电场明显特征之一是对场中其他电荷具有作用力，因此在研究电场的性质时，可以从研究电场的 力的性质入手。 为了方便研究，我们需要引入几个电荷概念： 2、 、试试探探电电荷和荷和场场源源电电荷荷电荷 A电荷 B电荷 A电荷 B电场磁体 A磁体 B磁场2（ （1） ）试试探探电电荷又叫荷又叫检验电检验电荷，荷，它是电荷量和尺寸都充分小，以致可忽略原来电场的影响中，同时又能确 切地反映它在电场中的位置。因此试试探探电电荷可以看作

6、是荷可以看作是电电荷量很小的点荷量很小的点电电荷，是一种理想化模型，荷，是一种理想化模型， （ （2） ）场场源源电电荷也叫源荷也叫源电电荷：荷：产产生生电场电场的的电电荷。荷。 假设我们所研究的电场是由点电荷Q 所产生的，则点电荷Q 就是场源电荷。下面把电荷量为q 的试探电荷分别放在电场中的 A、B、C 各处（设 rA=3rC，rB=2rC），计算电场对q 的电场力 FA，FB、FC 。 可以发现，同一试探电荷q 在电场中不同点受到的电场力大小、方向各不相同，且 FCFBFA，这 能说明什么问题呢？ 引导学生答出：同一电荷在电场中不同的位置，所受的电场力大小、方向各不相同。表明电场中不同位

7、置，强弱不同，方向不同。 继续引导：用怎样的量来表示电场中不同位置的电场强弱与方向呢？刚才，试探电荷 q 在不同位置受 力不同，那么是否可用电场力来表示电场的强弱呢？ 生 1：应该可以吧。 生 2：不可以，对于电场中的同一位置，若放置一个电荷量较小的小电荷 q，其受力就较小，如以此说明 电场中该点较弱，那么若在该位置放置一个电荷量较大的小电荷 q1，其受力就会较大，那是否又可以说电 场中该点较强，若可以的话，岂不自相矛盾？生 3： （此问题，学生可能一下子无法回答，教师可引导，请学生先思考：若将电荷量为q 的试探电荷 1 放 在 C 处，所受到的电场力的大小为 FC，将电荷量为10q 的试探电

8、荷 2 放在 A 处，所受到的电场力的大小 为 FA1，那么还存在 FCFA1吗？然后再做回答。） 继续引导：如图 2，我们可以在同一位置 A 引入不同电荷量的试探电荷，受力又有 何结果呢？大家来看对比，在距场源 Q 为 r 处，分别放入电荷量不同的试探电荷q1、q2、，由库仑定律得 F1=，F2=，Fn=，可见同21 rkQq22 rkQq2rkQqn一位置不同电荷量的试探电荷受到的力是不等的。显然不能用试探电荷受的力来表示 电场的强弱。前面学生 2 讲得非常有道理。那么你们再思考一下，我们该用怎样的量来表示电场的强弱？ （目光询问学生） 师：是什么量使不同电荷量的试探电荷受到的力不等呢？

9、师生共同分析：显然，不是电场本身变化了，而是不影响电场的试探电荷的电荷量。到底用什么办法来 衡量电场强弱呢？大家注意观察，式中=11 qF22 qFnn qF2rkQ看看上式，我们可发现只要 A 点位置不变，F 与 q 的比值就不变2/AkQFqr若位置变了，那么 F 与 q 的比值变不变呢？换到 B 点，我们把试探电荷放入在 B 点，看看：仍然有=，位置1 11 1 qF1 21 2 qFnn qF1121rkQ12/BkQFqr变了，那么 F 与 q 的比值也变了，但还是只要 B 点位置不变，F 与 q 的比值就不变。 从上面分析看出：场源Q 固定，则由它产生的电场的空间分布也固定，对于场

10、中某确定的点，试探电 荷受到的电场力 F 与试探电荷的电荷量 q 的比值 F/q 是一个不变的量，它仅与 Q、r 有关，与检验电荷无关。现设E；引入试探电荷 q，则试探电荷 q在该处所受到的电场力 FEq，E 大处，q所受电场力 F也大；qFE 小处，q所受电场力 F也小，这说明比值 E 可以反映电场某点的强弱。因此可以用这个比值反映电场的强 弱，即电场的力的性质，物理学上把它称为电场强度，简称场强图 23二、二、电场强电场强度度(E)： ：是一个描述电场强弱与方向的物理量。 （1）定义：电场中某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。

11、定义式（大小）：E=F/q （适用于所有电场） 师：物理学中常常用比值定义物理量，用来表示研究对象的某种性质。以往学习过的物质的 =m / v ；导体的电阻 R=U/I；速度 V=S / t 等物理量都是用比值法来的定义的，它们有共同的特点：凡是用比值法定 义的物理量与比值中的几个物理量无关，则该比值就应是反映了物质的某种性质。如场强 E 则是反映了电 场的力的性质。另外比值定义一个新的物理量的同时，也就确定了这个新物理量与原有物理量之间的关系。（2）电场强度是由电场本身决定的，它跟电场中是否有试探电荷、试探电荷的电荷量以及试探电荷受到 的电场力均无关。它决定于电场的源电荷及空间位置。 （3）

12、单位：N/C ；其物理意义是电场中某点的电场强度数值上等于单位电荷（1C）在那里所受的电场力的大小 提出问题：电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？ （4）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 例 1 如图所示，Q 为放在真空中的正点电荷，其电荷量为 Q。 求：（1）画出 A、B 两点的场强方向。 （2）算出 A、B 两点的场强大小。（给出 Q、r） （请一名学生板演，其他学生自己做） 教师讲评并分析： （1）场强的大小与方向跟检验电荷的有无、电量、电性没有关系。 （2）场强的大小只由场源

13、电荷和场点到场源的距离来决定。 （3）离场源电荷越近的点场强越大，离场源电荷越远的点场强越小。 最后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 三、（真空中）点三、（真空中）点电电荷周荷周围围的的电场电场1、大小：、大小：E=kQ/r2 （只适用于真空中点（只适用于真空中点电电荷的荷的电场电场） ） 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 2、方向：以、方向：以 Q 为为

14、中心做一球面。当中心做一球面。当 Q 是正是正电电荷，荷，E 的方向沿半径向外；的方向沿半径向外； 当当 Q 是是负电负电荷，荷，E 的方向沿半径向内。的方向沿半径向内。组织学生讨论与思考，由学生讨论后归纳：（1）请比较公式 E=和 E=中的 q 与 Q 分别表示什么意义？两个公式的适用条件有何不同？qF2rkQ（2）根据公式 E=可知，场点离场源电荷 Q 越近，该场点处的场强越大，当 r0 时，E，显然这是2rkQ不可能的，那么该如何理解这个问题？师：在研究磁场时，根据放在磁体周围铁屑的分布，可以画出一条条曲线（磁感线）形象地描述磁场。前 面我们在研究电荷间的相互作用是通过什么发生的问题时通

15、过与磁体间的相互作用是通过磁场发生的相 类比，从而认识到电荷的周围存在由它自身产产生的生的电场电场。 。这这个类比的成功足以鼓舞我们对电场的研究也可 以用类似的方法。 四、四、电场线电场线（ （法拉第首先引入）41、在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致。这样的曲线就叫做 电场线。 同样做出规定：静电场中的电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远；电场线的疏密程度表示电场 的强弱。 师：根据以上电场线的定义，请同学们讨论下面的问题（打出（打出问题问题） ）：该该该该如何建立点如何建立点如何建立点如何建立点电电电电荷的荷的荷的荷的电场线电场线电场线电场线？ 师：请每

16、一组奇数排的同学往后转，与偶数排的同学组成一小组，展开讨论。 2 电场线电场线的建立的建立 1） ）单单个正、个正、负负点点电电荷的荷的电场线电场线 讨论过程中提醒：我们可以先从单个正点 电荷开始研究。 （讨论几分钟后）师：好，回到刚才的问题上来（打下一（打下一张张幻灯片）幻灯片）。 师：虚线上 A、B、C 的场强方向朝哪里的呢？（打出方向）（打出方向） 师：现在，我们要在这个电场中建立一条线电场线，它能表达出 A、B、C 三点的场强情况。那就要 使它的切线方向与该点的场强方向一致，这样的线不就是虚线本身吗？（画出（画出实线实线） ） 当然，为了表达切线的方向与场强方向一致，还要给它加上箭头，

17、朝左还是朝右？对，朝右（打出箭（打出箭头头） ）， 这就是这个正点电荷的一条电场线了。 为了表示各处的场强情况，我们应该画出一系列这样的线条（依次打出另三条，同（依次打出另三条，同时时打出另四条）打出另四条），即 形成了点电荷的电场线。 果真如此吗？可以用实验来（稍停）（稍停）模拟。 （模（模拟拟后）后）师：正点电荷的电场线是这样的，那负点电荷的呢？（稍停后，打出（稍停后，打出负负点点电电荷的荷的电场线电场线） ） 师问：为什么这里的箭头是朝里的呢？ 生：可以在电场中引入一个正的试探电荷，其所受的电场力方向就向里，也就是电场强度的方向要向里， 这样电场线的切线方向，在这里也就是电场线的方向就能

18、表示出电场强度的方向了。 2）等量异、同种点）等量异、同种点电电荷的荷的电场线电场线 师：从简单到复杂，等量异种点电荷的电场又怎么样呢？ 师：请大家，看模拟实验。 （模（模拟实验拟实验后）后）：它是从正电荷出发终止于负点电荷。刚才，单个正点电荷的电场线是从正电荷出发到无 穷远，单个负点电荷是从无穷远到负电荷。 师：等量同种点电荷的电场线（打出来）（打出来），果真如此吗？请看模拟。的确如此。 师：这四种电场的电场线的分布图在课本第 9 页中都有了，希望同学们能把这几幅分布图都深深地烙 在脑海里。但是，不要忘记，这是平面图，然而，实际的情况是立体的，下面来看它们的三维情况（打出它（打出它们们 的立

19、体的立体动动画）画）。 （在学生感叹之时）师：这就是对称之美，理性之美，物理之美。在在在这这这种美之下，种美之下，种美之下，电场线电场线电场线存在什么存在什么存在什么样样样的特的特的特点呢？点呢？点呢？ 3、 、电场线电场线特点特点 （展开第二次的讨论）师：按刚才的做法，每一组的奇数排同学往后转，与后一排同学组成一个小组，展 开讨论，归纳（用回（用回顾顾磁感磁感线线来引来引导导） ）。 生：电场线电场线上每一点的切上每一点的切线线方向与方向与该该点的点的场强场强方向一致方向一致（板（板书书）。）。 生：电场线电场线的疏密表示了的疏密表示了电场电场的弱的弱强强（板（板书书） ）。 师：静电场中的

20、电场线始于哪里，又到哪里去？ 生：如果是单个正点电荷的电场，电场线要从正电荷出发，到无穷远；如果是单个负点电荷的电场，电 场线则要从无穷远终止于负电荷。 师：对。如果既有正点电荷，又有负点电荷的电场线？（稍停（稍停顿顿） ） 生：从正电荷终止于负电荷。 师：且不闭合。 小小结结：静：静电场电场中中电场线电场线始于正始于正电电荷或无荷或无穷远穷远，止于，止于负电负电荷或无荷或无穷远穷远。它不封。它不封闭闭。 。+ + +Q Q QA A AB B BC C C5师：不同的电场线在电场中能否相交？请说明理由。 生：电场线电场线不能相交不能相交 师：点电荷构成的电场除了上述我们研究的上下、左右、前后

21、都对称的，其实还有其他的电场。 4、其他、其他电场电场的的电场线电场线 （1）不全对称电场线 师：我们看一下，不等量异种电荷左右就不对称了。所以 电场的分布与场源的电量多少有很大的关系（用多媒体展示如（用多媒体展示如 图图 4）。）。 究竟有多大关系呢？ （2）匀强电场（线） 实际生活、生产中，两块靠近的有限平行带电板间除边缘 外电场线是一系列等间距的同方向的平行的有向直线。 （用多媒体展示如（用多媒体展示如图图 5）。）。 师：这能说明什么呢？ 生：说明场强的大小相等，方向相同。 师：也就是说，电场电场中各点中各点场强场强的大小相等、方向相同的大小相等、方向相同，这样的电场叫做匀匀强强 电场

22、电场（板（板书书）。）。 根据电场线上述的特点，还可以画出点电荷与带电平板所形成的电场的电场 线（用多媒体展示如（用多媒体展示如图图 6）。）。（三）想一想：（三）想一想： 1、点电荷+q 放在 A、B 两点上，所受的电场力 FA大还是 FB大呢？2、这一点电荷+q 仅在电场力作用下由 A 点从静止开始运动，那么它将做什么运动呢？ 生：初速度为零的匀加速直线运动。 师：运动轨迹与电场线是不是重合的？ 生：重合。 师：电场线是不是都与点电荷的运动轨迹重合呢？ 3、如果电场线水平向右，且要考虑点电荷+q 的重力 mg，它又将做什么运动呢？它的运动轨迹又会怎 么样？ 师：点电荷所做的又是什么运动？

23、生：匀加速直线运动。 师：对，也是初速度为零的匀加速直线运动。那这时它的运动轨迹与电场 线是不是重合的？生：不重合。 师：为什么呢？ 生：由牛二得：是一条斜向右下方的直线，而电场线是水平的。 师：可见，电场线是不是运动轨迹呢？生：不是。 师：当然，假如点电荷 q 的初速度不同，所受的力不同，点电荷的运动轨迹是不同的，但是这个电场的 电场线不会因为点电荷 q 的变化而变化。所以，电场线电场线不是运不是运动轨动轨迹（板迹（板书书）。）。 （四）本（四）本课课小小结结 1、本节课，我们学习了重要的科学研究方法：图 5图 4图 66用比值法定义物理量 E 是用比值法来定义的，E=F/q ，以往学习过的

24、物质的 =m / v ；导体的电阻 R=U/I；速度 V=S / t 等 物理量都是用比值法来的定义的，它们有共同的特点：凡是用比值法定义的物理量与比值中的几个物理量 无关，若比值是恒量，则反映了物质某种性质。如场强 E 则是反映了电场的力的性质。 2、通过推导真空中正点电荷产生的电场中某点电场强度的计算式，让我们理解了决定场强大小的真正因素。 3、我们从简单的正点电荷出发，运用我们的智慧，结合摸拟的实验方法，建立起了电场线。摸拟的方法 也是我们化抽象为形象的一种重要方法。 4、通过讨论和理性分析，我们还得出了电场线的特点： 1）疏密表示场强的大小； 2）切线方向与该点的电场强度方向一致； 3

25、）从正电荷出发终止于负电荷； 5、当然，我们还要注意：电场线不闭合、不相交、不真实、不是轨迹。 （四）板（四）板书设计书设计第二节 电场强度 一、电场：（法拉第提出）电电荷的周荷的周围围都存在都存在着由它着由它产产生的生的电场电场。 。是客是客观观存在的。存在的。 1、电荷间的相互作用是通过电场发生的：电荷 电场 电荷 2、基本性质：对场对场中的中的电电荷有力的作用，荷有力的作用，这这个力叫个力叫电场电场力力。前面讲过的库仑力就是电场力。 二、试试探探电电荷和荷和场场源源电电荷荷 1、 、试试探探电电荷又叫荷又叫检验电检验电荷，可以看作是荷，可以看作是电电荷量很小的点荷量很小的点电电荷，是一种

26、理想化模型，荷，是一种理想化模型， 2、 、场场源源电电荷也叫源荷也叫源电电荷：荷：产产生生电场电场的的电电荷。荷。 三、电场强度：是一个描述电场强弱与方向的物理量，即是一个描述电场的力的性质的物理量。 1、定义：电场中某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。 定义式：EF/q 适用于一切电场。 2、电场强度是由电场本身决定的，跟电场中是否有试探电荷、试探电荷的电荷量以及试探电荷受到的 电场力均无关。它决定于电场的源电荷及空间位置。3、国际单位：牛库（NC） 4、矢量，规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向 5、电场力：F=Eq 四、

27、真空中点电荷 Q 产生的电场的场强计算公式：E=kQ/r2 ，仅适用于真空中场源是点电荷的电场。 五、电场线：每一点的切线方向都跟场强方向一致 性质：1、疏密表示场强的大小； 2、切线方向与该点的电场强度方向一致； 3、从正电荷（或无穷远处）出发终止于负电荷（或无穷远处），不闭合；4、不相交 5、假想的，不真实的； 六、匀强电场：场强处处相同 （五）（五）说说明明 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

28、，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=kQ/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 （六）作（六）作业业： ：（七）巩固练习71下列说法中正确的是：ABC A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

29、，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：BC A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：ACD A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=kq1q2/r

30、2中 kq2/r2是电荷 q2产生的电场在点电荷 q1处的场强大小，此场对 q1 作用的电场力 F=q1kq2/r2，同样 kq1/r2是电荷 q1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=q2kq1/r2 D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 参考参考题题 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： AB2kq/r2 C4k/r2 D8kq/r23真空中，A，B 两点上分别设置异种点电荷 Q1、Q2，已知两点电荷间引力为 10N，Q1=1.010-2C，Q2=2.010-2C则 Q2在 A 处产生的场强大小是_N/C，方向是_；若移开 Q2，则 Q1在B 处产生的场强的大小是_N/C，方向是_