鲁科版物理选修3-1全册教案.pdf

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1、第1节 静电现象及其微观解释【教学目的】(1)掌握两种电荷，了解摩擦起电和感应起电，定性了解自然界仅有的两种电荷间的作用特点(2)了解静电现象及其在生产和生活中的运用(3)了解电荷守恒规律。能用原子结构和电荷守恒规律解释静电现象【教学重点】感应起电的方法和原理/电荷守恒定律【教学难点】感应起电的原理运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因【教学媒体】1.实 验 器 材：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒、验电器、AB筒，摩擦起电机2.课 件：视频静电使长发飘起来；文档人身静电高达七八千伏【来 源：新民晚报】【教学安排】【新课导入】演示摩擦起电机的人造闪电(激发学生的兴趣)，让学生分析原

2、因。这是一种静电现象，我们不少同学觉得电既神秘又危险，对电存在很多错误的认识，甚至觉得带电就不能碰。其 实 不 然，播放视频静电使长发飘起来。反之在某节目中主持人说电流电死人大约要1A左 右，其实只要几个mA就能电死人了。所以作为现代生活在电器时代的我们更要好好学习电学。因为这不仅是常识，还是生存的能力。人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，但是人类对电磁现象的系统研究却是在欧洲文艺复兴之后才逐渐开展起来的，到十九世纪才建立了完整的电磁理论。电磁学及其应用对人类的影响十分巨大，在电磁学研究基础上发展起来

3、的电能生产和利用，是历史上的一次技术革命，是人类改造世界能力的飞跃，打开了电气化时代的大门。工农业生产、交通、通讯、国防、科学研究和日常生活都离不开电。在当前出现的新技术中，起带头作用的是在电磁学研究基础上发展起来的微电子技术和电子计算机。它们被广泛应用于各种新技术领域，给人们的生产和生活带来了深刻的变化。为了正确地利用电，就必须懂得电的知识。在初中我们学过一些电的知 识，现在再进一步较深入地学习。【新课内容】（二）研究两种电荷及摩擦起电的成因（主要是回顾初中的知识）1.实 验 一：用橡胶棒与毛皮摩擦后，放于碎纸片附近观察橡胶棒吸引碎纸片情况。提 问 一：为什么橡胶棒会吸引碎纸片？答：橡胶棒与

4、丝绸摩擦后就带电了，带电物体会吸引轻小物体。若将橡胶棒摩擦过的毛皮靠近碎纸片，会出现什么现象？答：毛皮带上正电，也会吸引轻小物体。教师用实验验证学生的判断。提 问 二：注意观察带电橡胶棒吸引碎纸片情况，会发现被橡胶棒吸起的纸片中，较大的纸片先落下来，这是为什么？答：带电体在空气中不断放电，使它带电量不断减少，因而吸引轻小物体的力也相应减小，所以较大纸片先落下来。师：在初中的学习中，我们已经知道，自然界存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。用毛皮摩擦橡胶棒，用丝绸摩擦有机坡璃棒后，橡胶棒带负电，毛皮带正电,有机玻璃棒带正电，丝绸带负电。物体带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大，这种摩擦

5、起电是怎么形成的呢？答物体是由带正电的原子核和核外电子构成的。摩擦使物体中的正负电荷分开。（不带电物体，正负电荷等量）失去一些电子的物体带正电。得到一些电子的物体带负电。师：对，我们可以看到这又是一个守恒的过程。即：电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。反 之，如果正电荷和负电荷相接触呢？答：会中和。电量消失。师：很 好，中和就是等量异种电荷相互抵消的现象。师：电子带有最小的负电荷，质子带有最小的正电荷，它们电量的绝对值相等，一个电子电量e=1.6xl0-i9Co任何带电物体所带电量要么等于电子（或 质 子）电 量，要么是它们的整数倍

6、，因 此，把1.6xlO19C称为基元电荷。板 书：一、电荷与电量1、自然界只存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。2、电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。3、电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。带电体的电量q=N e（N为 整 数）,e=1.6xl0-19c称为基元电荷。（三）研究两种电荷间的相互作用及接触起电。提 问 三：除了吸引轻小物体外，还可以用什么方法来检验物体是否带电？答：用验电器。将待检验物体接触验电器的金属球，若验电器的金属箔片张开,就说明物体带电。师：为什么带电物体会使下方的金属箔片张开呢？答：两箔片带上了与接触物体同

7、种的电荷，电荷间作用的规律是同种电荷相斥,异种电荷相吸。因而两箔片互相排斥。师两箔片为什么会带上与接触物体同种的电荷？能解释一答：验电器的金属球与箔片都是金属，金属具有大量自由电子，带负电的物体接触金属球时，多余的电子彼此排斥，跑到了离金属球与箔片的表面上。而带正电的物体缺少电子，箔片上的电子将过来补充，导致箔片上也缺电子而带正电。师：所以用接触的办法得到的是与原物体同种的电荷。大家也可以用这样的方法来解释中和的现象。如果两个一模一样的金属物质相接触，它们的电荷就要平均分配到两个物体上去，即（式 中q含正负号1例1：两个完全一样的绝缘金属球，A带 电 量Q,B带电量-2Q,将AB相触后分 开，

8、AB分别带多少电量？（都是-Q/2）例2:有三个完全一样的绝缘金属球，A带 电 量Qz BC均不带电，怎样能使B带 上3Q/8的电量？（先AC碰，然 后BC碰，再AB碰）板 书：二、电荷的相互作用：同种电荷相斥，异种电荷相吸。三、起 电 方 式：摩擦起电 接触起电 感应起电（四）研究静电感应现象和感应起电提 问：不用接触，能否用一个带电体A使另一个原本不带电的物体B带上电荷呢？实验方法一：使A带电，B、C端将出现感应电荷，把B、C分开，各自出现净电荷，从而带电。操 作：利用起电机使绝缘金属球带电，从而产生电场，把感应电机靠近A摆放,且接触良好。将不带电验电球A先与B接触，再与验电器金属球D接触

9、，如此反复，可见D金属箔张开。同样，可让A与C接触，再与E接触，反复几次，可见E金属箔也张开。由此可知B、C两端带电。此 时，若将A上电荷放掉，让A与（:接触后与D 0 （r-r f接触，反复几次，可见D金属箔张角变小，可见B、工 JLT ffi ffiC两端电荷异号。板书并解释：四、静电感应（1）什么叫静电感应：将不带电的导体靠近带电体时，其自由电荷发生带电体电荷的作用下，发生定向移动，从而重新 c 分 布，在其表面不同部分出现了正、负电荷的现象。分析实验：可根据同性相斥、异性相吸，指出本实验中距A近端（B端）有与A异号的电荷，距A远端（C端）电荷与A同号。播放课件静电感应现象的微观解释实验

10、方法二：如图所示,A带正电，若感应电机C端接地，问B、C端各带什么电荷？（B端带负电荷，C端无净电荷）若此时断开C与地的连线，B、C端带什么电荷？（B端负电荷，C端无电荷）整个导体净余什么电荷？（负 电 荷）若B端 接 地，整个导体净余什么电荷？（负 电 荷）教师实验演示。（接地可用手接触来代替）归纳过程：将不带电导体B靠近带电体A ;用手轻触B（随便哪一端）；将手移开；挪开A ;B上带与A相反的电荷。注 意：操作顺序不能反。关于手指触碰哪一端的问题，可参考学习手册P 3/例例：学 习 手 册P 4/4:验电器早已带正电，现将一导体球移近验电器的小球，但不 接 触，在移动过程中箔片张角减小，则

11、：（D）（可能带负电，也可能不带电）A球P一定 带 正 电B球P一定 带 负 电C球P一定不带电 D球P可能不带电例：利用静电感应的知识解释带电体为什么会吸引轻小物体？（提 示：电荷作用力的大小还与远近有关，越近作用力越大。）（五）静电的防护与利用（自学为主，课上阅读归纳）1.利用1）吸附功能；可用于除尘、喷涂等2）杀菌功能：处理种子，处 理 水，3）放电产生臭氧：强氧化剂，可杀菌2.防止危害放电导致火花，电击等危害预 防 方 法 一 尽 快 导 走 静 电（利用金属或潮湿的空气导电）a射线照射，使空气电离导电【课后作业】书 P 8/4、5 教材全练P 1-2【课后反思】第一章第二节静电力 库

12、 仑 定 律（2课 时）【教学目的】（1）知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。（2）了解两种电荷间的作用规律，掌握库仑定律的内容及其应用。【教学重点】掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定库仑定律【教学难点】真空中点电荷间作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律【教学媒体】1、演 示 实 验：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒、铝箔包好的草球、表面光滑洁净的绝缘导体、绝缘性好的丝线、绝缘性好的支架、铁架台。2、课 件：库仑扭秤实验模拟动画。【教学安排】【新课导入】从上节课我们学习到同种电荷相吸引，异种电荷相排斥，这种静电荷之间的相互作用叫做静电力。力有大小、方向和作用点三要素

13、，我们今天就来具体学习一下静电力的特点。【新课内容】1.静电力的三要素的探究/点电荷模型（1）静电力的作用点作用在电荷上，如果电荷相对于物体不能自由移动，则所有电荷受力的合力就是带电体的受火一 图1力（可视为作用在物体的电荷中心上，怎么找电荷的中心呢？如果形状规则的物体所带电荷又是均匀分布的话，电荷中心可看作在物体的几何中心上。如：右图1为一均匀带电的环性物体，其电荷可看集中在圆心处）（2）静电力的方向沿着两电荷的连线。（3）静电力的大小（电荷A对B与B对A的力等大反向，与所带电荷多少无关）i.猜 想：可能与哪些因素有关，说出猜测的理由？（与电荷所带电量有关，电量越大，力 越 大，理由放电导致

14、电量减小 后，验电器的金箔张角减小说明斥力减小；也与电荷间的距离有关，带电物体靠近时才能吸引轻小物体，离的远时吸不 起 来）ii.定 性 实 验：T T F如图2,先把表面光滑洁净的绝缘导体放在A处，然R P,P 2 p后把铝箔包好的草球系在丝线下，分别用丝绸摩擦过的 图2玻璃棒给导体和草球带上正电，把草球先后挂在Pl、P2、P3的位置,带电小球受到A的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。观察实验发现带电小球在Pl、P2、P3各点受到的A的作用力依次减小；再增大丝线下端带电小球的电量，观察实验发现,在同一彳立置小球受到的A的作用力增大了。教师总结：该实验说明了电荷之间的相互作

15、用力大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距 离 越 近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。教师补充说明，考虑到带电体的受力是所带电荷受力的合力的问题这个静电力大小其实还会与物体的体积、形状、电荷分布有关。因 此，我们今天只研究一个简化的模型点电荷。（回 顾：质点的概念，当物体的形状与两物体间的距离相比可以忽略的时候，可以忽略物体的形状和大小，将物体看做质点。）板 书：1、当带电体的尺寸与它们之间的距离相比可以忽略的时候，可以将带电体看作点电荷。什么是点电荷？简而言之，带电的质点就是点电荷。点电荷的电量、位置

16、可以准确地确定下来。正像质点是理想的模型一样，点电荷也是理想化模型。真正的点电荷是不存在的，但 是，如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心，带电量与该球相同的点电荷。iii.如何设计实验来寻找关系式？（方 法 一 控 制 变 量）先要保持带电物体的电荷大小不变，改变其距离，探究静电力与距离的 关 系，然后再保持两物体间距不变，改变电量，探究静电力与电量大小的关系。问题1如何测量静电力的大小？（可参考前面定性实验的方法，将带电体用细丝线吊起来，就可从偏角的大小和

17、重力的大小计算出电场力的大小。）问题2如何改变电量？（可反复用与A完全相同的不带电金属球来接触A，使A的电量不断减为原来的1/2,1/4。iv.库仑扭秤实验：（参考人教社的课本内容）我国东汉时期就发现了电荷并已定性掌握了电荷间的相互作用的规律。而进一步将电荷间作用的规律具体化、数量化的工作，则是两千年之后的法国物理学家库仑，他用精确实验研究了静止的点电荷间的相互作用力。于1785年发现了后来用他的名字命名的库仑定律。试参照卡文笛许扭秤，说出库仑扭秤的实验原理。2.库仑定律(1)库仑定律的内容和意义：库仑实验的结果是：在真空中两个电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，

18、作用力的方向在它们的连线上,这就是库仑定律。若两个点电荷qi ,q2静止于真空中，距离为r,如图3所示,则qi受到q2的作用力F12为板 书：2、库仑定律大 小,第 电力)方向：在两个点电荷连线上，同性相斥，异性相吸。q2受到q i的作用力F21与F互为作用力与%r 中反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静 图3电力，又叫库仑力。若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。关于磁场力的知识，今后将会学到。(2)库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力。板 书：(2)库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。当带电体

19、大小和它们之间的距离相比可以忽略时，可理解为带电体只为一 点，电荷集中于该点,/即为两个带电体之间距离。这时可用库仑定率。当带电体是均匀带电的球体时也可使用库仑定律,r可视为球心连线距离。不均匀就不能使用。当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，厂不能确定，不适用库仑定律。这时要求两带电体间的相互作用，就要用到力的合成的办法。例1：手 册P 9/3 :半 径 为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带等量同种电荷Q时相互之间的静电力为Fi，两球带等量异种电荷Q和-Q时相互作用的静电力为F2,则 比 较Fi和F2的大小为：Fi JF2。（3 ）式 中 的/曷E常重要的物理

20、常数，叫做静电力恒量,数值为板 书：（3 ）K=9*lGNm，C2,这个大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的月a /的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是:F:N、Q:C、r:ma如果两个1 C的点电荷在真空中相距1 m时产生的库仑力是9xl O，N（大约一百万吨的物体的重）。（可 见，一方面库仑是很大的单位，梳子和头发摩擦的带电量只有不到10 6C,但云层闪电前的电量可达几百库仑，另一方面也说明静电力比引力强大的多。）（4）公式计算时不要代入电量的符号，因为计算出的正负只能代表静电力是吸引还是排斥，而不能揭示力的真正方向。而且公式/=丁，尸是Q z对Q z的作用力，也

21、是Q 2对Q z的作用力的大小，是一对作用力和反作用 力，即大小相等方向相反。不能理解为QFQ2,受的力也不等。例2:已 知 点 电 荷/电 量 是8点电荷的2倍，则/对8作用力大小跟8对力作用力的比值为（C）A.2:l B.l:2 C.l:l D.不一定例3:两个质量都是m的 小 球，都用细线拴在同一点，两细线长度相等，两球都带上正电荷，但甲球电量比乙球多，平衡时两细线分别与竖直方向夹角为也和02,则二者相比，61 02。(答：=)(5)库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹 力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡

22、，使物体发生形变，产生加速度。3.库仑定律与万有引力定律的比较：库仑定律是电磁学的基本定律之一。它的建立既是实验经验的总结，也是理论研究的成果。特别是力学中引力理论的发展，为静电学和静磁学提供了理论武器，使电磁学少走了许多弯路，直接形成了严密的定量规律。但是如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验具体数据的积累，不知要到何年才能得到严格的库仑定律的表达式。实 际 上，整个静电学的发展，都是在借鉴和利用引力理论的已有成果的基础上取得的。我们将从下表中来系统的认识这两大定律的关系，增强我们对这两大定律的认识与记忆,以便我们在今后的学习当中更好的运用。万有引力库仑力公式F=Gmim2/r2F=Aqi

23、q2/r2产生原因只要有质量就有引力，因此称为万有引力存在于电荷间，不光有吸引也可能有排斥相互作用吸引力与它们质量积成正比库仑力与它们的电量积成正比相似遵从牛顿第三定律与距离的关系为平方反比4.库仑定律的应用例4:两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量qi=2C正 电 荷,q2=4C负 电 荷，在真空中相距为r且 静 止，相互作用的静电力为F。（1）今将qi、q2、r都加倍，相互作用力如何变？（作用力不变）（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？（作用力不变）（3 ）只将r增大4倍,相互作用力如何变？（作用力变为F/25,方向不变。）（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？

24、（接触后电量先中和，后多余电量等分，作用力大小变为F/8,方向由原来的吸引变为推斥）（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？（将带电体间距离变为7 般）0 方 一例5:如图所示,把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若 丁 .将带电量为4X 10-8C的小球6靠近它，当两小球在同一高度时且相距3 c m ,丝线与竖直方向夹角为45。,此时小球8受到库仑力F=。小球A带的电量qA=.解 析：根据题给的条件，可知小球A处于平衡状态，分析小 y球/受力情况如下图所示。小球重力加夕丝线拉力厂和小球8 p l!W 对小球/的静电力F的合力为零。（物体的平衡条件是关键）F=mgtan45

25、=2xlO3Nq A q B2题中小球/,8都视为点电荷，它们之间相互吸引，其作用力大小.J写 瑞悬8c小 球B受到库仑力与小球/受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球B受到的库仑力大小为2X10-3/VO小球/与小球8相互吸引，8带正电，小球/带负电，所以0=-0.5x10-867负号不可缺少）例6:两个正电荷与q2电量都是3 C,静止.*?一 嬴于真空中，相距r=2m。图-(1)在它们的连线A B的中点。放入正电荷Q ,求Q受的静电力。(2)在0点放入负电荷Q,求Q受的静电力。(1)(2)题电荷Q受力为零。)(3 )在连线上A点的左侧C点放上负点电荷q?,q3=l C且A C=l m ,求

26、口3所受静电力。解 当一个点电荷受到几个点电荷的静电力作用时，可用力的独立性原理求解，即用库仑定律计算每一个电荷的作用力，就像其他电荷不存在一样，再求各力的矢量和。(3 )q?受 引 力%与 引 力%,方向均向右，合力为Tj-FM+-3XIOWNA 6尸一描例7:如上图所示，等边三角形A B C,边长为L,在顶点4 6处有等量异性点电荷QA,QB,QA=+Q,QB=-Q,求在顶点。处的点电荷Q c所受的静电力。解 析：分析Q c受几个力，确定各力大小和方向。因QB的存在Q/对Q u的作用力，还遵守库仑定律吗？Q c题目中没有交待电性，解答时就需考虑两种情况，即 念 A为正电，Q u为负电。/y

27、当Q c为正电时，受力情况如中图所示，QA.Q s对Q c的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律的规律。F=K QAQ(：Q对Q u作用力：*-d ,同性电荷相斥。Q s对Q c作用力：七=丁，异性电荷相吸。:QA=QB=Q.-.FA=FB根据平行四边形法则，Q c受的力勺即为FA、8的合力，根据几何知识可知，Q c受力的大小，FI=FA二FBJ弟,方向为平行 力8连线向右。当Qc为 负 电 时，如 图3所 示。巴=埠方 向 平 行 连 线 向 左。从 本 题 解 答 可 知：（1）静 电 力 合 成 分 解 时 遵 守 平 行 四 边 形 法 则。（2）题 中 不交

28、待 电 性 时，需 根 据 题 给 的 条 件 判 断 其 电 性，若 不 能 判 断 电 性，应 按两种情况处 理。（3）求 静 电 力 时 要 计 算 其 大 小 还 要 回 答 力 的 方 向。例8:相 距 为L的 点 电 荷4 8的 带 电 量 分 为+4Q和 A-B-Q,要 引 进 第 三 个 点 电 荷 U,使 三 个 点 电 荷 在 库 仑 力 作 用 下 都 能 处 于 平 衡 状 态，试 求。电 荷 的 电 量 和 放 置 的 位 置？解 析：如 图 所 示，首 先 分 析 点 电 荷 U可 能 放 置 的 位 置，三个点电荷都处于平 衡，彼 此 之 间 作 用 力 必 须

29、在 一 条 直 线 上，U只 能 在 决 定 的 直 线 上，不能在 直 线 之 外。而 可 能 的 区 域 有3个，一是间/与8带 异 性 电 荷 互 相 吸 引，。电 荷 必 须 与4 8均 产 生 推 斥 力，这 不 可 能。二 是 在BA连 线 的 延 长 线 上，此 时C离A近，A带 电 荷 又 多，不 能 同 时 使A、B处 于 平 衡。三 是AB延 长 线,放8的 右 侧 能 满 足4 8同 时 处 于 平 衡，。同时也平衡。设：点电孽 胪的 融 理(L+x)2I?巨 离8为x,带 电 荷 为g,则（力 处 于 平 衡）丁（8处 于 平 衡）解 方 程：q=4 Q,x=L本 题

30、的 解 答 过 程，要 求 学 生 能 熟 练 使 用 库 仑 定 律，物 体 的 平 衡 条 件。同时要求学生 有 比 较 强 的 分 析 问 题，解 决 问 题 的 能 力。【课 堂 练 习】库仑定律的应用【课 后 作 业】1、第 一 课 时：完 成 点 电 荷 概 念、库 仑 定 律 的 教 学，熟 悉 公 式，初步应用定律结合平衡条件解题课 本P14-12.3、，教材全练P3-42、第 二 课 时：巩固库仑定律，会用叠加解静电力的合成，进一步应用力学知识与定律综合解题课 本P14 4、5,教材全练P5-6【课后反思】第一章第三节电场及其描述（2课时）【教学目的】1、了解电场，了解场是一

31、种物质场和实物是物质存在的不同形式.电场存在于电荷周围，电荷通过电场这种物质间接对另一电荷施加静电力的作用.2、理解电场强度，会计算电场强度.理解其矢量性与叠加性，但不要求作复杂的叠加运算.3、知道电场线的物理意义.会用电场线描述电场的强弱和方向,了解点电荷电场和匀强电场等几种电场线的分布特征.【教学重点】理解电场强度，会计算电场强度.理解其矢量性与叠加性，但不要求作复杂的叠加运算.知道电场线的物理意义.会用电场线描述电场的强弱和方向，了解点电荷电场和匀强电场等几种电场线的分布特征【教学难点】了解电场，了解场是一种物质场和实物是物质存在的不同形式.电场存在于电荷周围，电荷通过电场这种物质间接对

32、另一电荷施加静电力的作用【教学媒体】实验器材：有水龙头的实验室.梳 子.丝绸.玻璃棒.带绝缘座的金属球.绝缘细线.铁架台.带电小球课 件：视频模拟电场线实验，揭密片 段，FLASH课件模拟电场线【教学安排】【新课导入】利用视频_ 揭密 中 大 师 远 处 发 功”推动桌面上装水的搪瓷脸盆，实际上是桌下的人用强磁铁 吸引搪瓷（里面是铁）运 动.教师声称自己也会 发 功，（演示实验）用梳过头的梳子吸引细小水流_请学生来揭密.导出电荷之间的作用力与磁体之间的作用力都可以不通过接触产生.因此施力体比较 隐 蔽，常被魔术师借用，甚至被骗子利用，我们对这些看起来似乎是不可思议的现象，首先要用科学的方法去分

33、析，要仔细观察思考，不 被 骗.弹力和摩擦力都需要直接接触.而 重 力（万有引力）则和电荷之间的作用力与磁体之间的作用力一样，都可以不通过接触产生.这种作用力是怎么从一个物体到另一个物体的呢？这在历史上有过长期的争论：一种观点认为这种作用力是超距作用，从一个物体到另一个物体是直接的不需要介质也不需要时间，这种方式可以表示为：电荷o 电 荷；另一种观点以在19世纪30年代法拉第为代表，认为这些力是通过一种叫 场”的媒介传递的.带电体或磁体周围产生了一种由电或磁产生的物质，法拉第把它们称为电场和磁场，（地球周围则形成引力场），场则对放入其中的某些物体（如电场对放入场中的电荷）产生作用力.这种作用方

34、式可以表示为：电荷。电场。电 荷；好比是渔民撒开 渔 网，撞入网中的鱼就“中 招 了.【新课内容】1.场是真实存在的：教师提问：如何判断超距作用和场这两种观点谁正确？（学生讨论）如果超距作用是正确的，则这种电荷间的作用力与中间介质无 关，且不需要时间.教 师 指 出：实际上法拉第通过实验发现电荷间的作用力与中间介质有关,不同的介质作用力不同.现代物理学还发现这种作用力从一个物体到另一个物体需要时间，这都证明了场的存在.场 虽 然 不 象 实 物，它看不见，摸不 着，但是客观存在的.在后来的许多物理学家的研究下，发现场也与实物一样有质量和能量.电荷周围有电场，磁体周围有磁场，物体周围有引力场.因

35、此我们现在学习电场的研究方法可以推广到磁场和引力场的研究中.场已被证明是一种客观存在的物质形态，电视台和无线电广播电台就是靠激发电磁场的方式发送各种节目信号的。虽 然 电 磁 场 看 不 见 摸 不 着 ，但是我们却可以在远离发射塔的地方，用电视机和收音机接受到它们发送的节目信号，这就是电磁场客观存在的很好例证。本节课我们就来学习描述电场的重要概念。2.电场力的概念以及利用电场力检测电场的存在。提 问：我们怎样研究电场呢？比 如：怎么知道某一空间（老师的讲台上）是否存在电场？讨 论：方 法 一：检查周围是否有形成电场的电荷？方 法 二：电场能够对处于场中的电荷施加力的作用。?；I图1可利用电荷

36、检验其是否受电场给的力来检查电场的存在。（如 图1）拿一个带电体放入这个区间，看它是否受力产生状态变化.哪种方法更好呢？通过讨论提出：由于带电体能吸引轻小物体，所以最好用来检验的带电体本身电量较小，我们称这种带电体为检验电荷或试探电荷。(演示实验:用试探电荷检验电场是否存在。如 图1所 示，使有绝缘支柱的大金属球带电作为场源 电 荷，使丝线吊着的小铝箔球带少量电荷，用它代替检验电荷qo)教师指出：这种力称为电场力.它与原来说的静电力、库仑力是一回事。原来我们说电荷q i对电荷q2产生静电力(或说库仑力)，现在应该怎么说？回 答：电 荷q i产生电场，这个电场对电荷q2产生作用力。电场对放入其中

37、的带电体能产生电场力，这是电场的基本，性质之一。所以我们可以选择一个带电量很小、线度也很小的试探电荷q，分别放入带电体Q所产生的电场中的不同位置,观察检验电荷q受到的电场力有何特点。3.电场强度(1)实验探究场强的定义：实验一教师有意将试探电荷缓慢地移过不同位置.引导学生仔细观察丝线的倾斜方向。图2现 象：铝箔球在电场中不同方位均有偏转，说明此地都有电场，但丝线倾斜的方向不同。说明不同位置电场力不同。实 验 二：铝箔球逐渐远离场源，注意观察丝线偏离竖直方向的角度。现 象：偏角逐渐减小。问：由这两个实验我们能得到什么结论？学生答后教师归纳：以上两个实验表明，在电场中不同点，电场对检验电荷施加的电

38、场力的大小和方向一般是不同的。比如在A点电场对电荷施加方向向右的作用力，在D点电场对电荷施加方向向左的作用力，在A点电场对电荷的作用力大，在B点电场对电荷施加的作用力小。提 问：形成这一不同的原因在于施力的电场呢还是在于受力的电荷？（学生讨论并说明理由）教师归纳：由于试探电荷自身没有变化，所以我们说这是不同处的电场对电荷施加电场力的能力不同，哪里的电场比较强呢?怎么说明？讨 论：用检验电荷受到的电场力，行吗?（学生讨论一估计多数学生会说可以，电场力大的说明电场强，教师保留问题，继续实验三）实验三：把铝箔球放在电场中同一位置，减小它的带电量，注意观察丝线的偏角。学生总结实验结论在电场中同一点，检

39、验电荷所受电场力随它所带电量的减小而减小，所以，电场力不能用于描述电场。教师归纳：要描述电场，需要找一个与检验电荷的电量无关而只由电场决定的物理量。电场对电荷的作用力与电场的性质和试探电荷都有关.那我们用什么描述电场呢？如果不同试探电荷放在不同电场中受力，又怎么比较电场的强弱呢？学生讨论（教师可提示类比功率或速度大小的比较）教 师：如果我们能够做更精确的实验，就会发现：在电场中同一点，电场力不仅随检验电荷的电量的减小而减小，随电场力的增大而增大，而且跟检验电荷的电量之间存在定量关系。比如：在A点有区=/=.=喳=定 值 1；在 晾 有 空=/=.=喧=定 值 2q 2 夕 nq q 2q nq

40、在电场中同一点，比值F/q 是一个与检验电荷和电场力无关的量，而在电场中不同点，比值一般不同，因而比值反映电场的性质。所以我们可以用它来描述电场，并把它定义为电场强度。（2）电场强度i定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力与它电量的比值，叫这一点的电场强度，简称场强。i i符 号：Ei i i定义公式：E=；公式表明电场中某点的场强在数值上等于单q位电荷在该点受到的电场力。其中F为试探电荷q在场中某点受到的电场力，E为该点场强。注 意，电场E不是电荷q产 生 的，所以E的大小与q无关。因此不能说E与q成 反 比，与F成正比。i v单 位：N/Cv规定电场中某点场强的方向为正电荷在该点受到的电场

41、力的方向。所以场强是矢量。一般电场中不同点，场强的大小及方向不同，场强大的地方，电 场 强，场强小的地方，电 场 弱，通常我们也把场强的大小和方向叫做电场的强弱和方向。由于我们是从一般电场出发引入场强的定义的，所以E=适用于一q切电场。.图3例1:如图3所示是某区域的电场线图，A、B、C是电场/二 上 工中的三点。a）说明哪点的场强最大？b）标出A、B、C三点的场强方向。c）若在C点放一负电荷，标出负电荷受到的电场力的方向。答案略。（3）真空中点电荷电场的场强下面我们以一个特殊的电场真空中点电荷产生的电场为例，分析场强的物理意义。例2:在真空中A点有一正点电荷Q=2.0 xl0-4c,把试探

42、图49-2-EI-I点电荷q=2.OxlO-5c的负电荷置于B点，它们相距r=2m，如图所示。求：（1）q受的电场力；（2）q所在点的电场强度；（3）只将q点电荷换成q/=4.0 xl（）-5c的正电荷，再求q/受力和B点的场强；（4）将受力电荷拿走，再求B点场强。*（5）若将Q拿走呢？答案略。解析:在点电荷魂成的电场中，距g j处放入点电荷q,q受的电场力即库仑力八*等，根据场强定义或该处场强为八:邛（可取任意Q值），因此E =即为点电荷在真空中场强公式，其中。为场源电量,r为某点到场源的距离。A为静电常数。+残力方向即为该点场强方向（如图所示1若把+q换成-q,所受电场力方向正与场强方向相

43、反，但仍与图中相同，说明场强不以电荷和力为转移。即正电荷场强向外，负电荷场强向内，离场源电荷越远，场强越小。几点注意：i 八 长 广是适用于点电荷在真空中的电场，但是决定式；而八彳适用各种电场，是定义式，而非决定式.场强的大小 式 捡cr 掰电荷的有无、电量、电性没有关系。0/图5 图2 i i场强的大小只由场源电荷和场点到场源的距离 飞来决定。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。（4）场强的叠加对于多个电荷产生的电场，同样遵从平行四边形法则。两个电荷+Q和-Q同时存在时，实验表明它们产生的电场互相独立、互不影响，P点的场强是E和E 2叠加的结果，遵从平行四边形法则，如图5

44、所示（板画）。例3:（X轴上A、B两处分别放有两个点电荷（图6）,A处为-Q用处为+2Q在x轴上某处,两个电荷各自产生电场强度数值为EA和&则（）+孤Xj A X2 BA.EA=EB之点，只有一处,该处合场强为0;B.EA=EB之点有两处,一处合场强为0,另一处合场强为2 EAC.EA=EB之点共有三处，其中两处合场强为0；另一处合场强为2 EAD.EA=EB之点共有三处，其中一处合场强为0,另二处合场强为2 EA解 析：根据题意画出图6。在A B之间某点xi,-Q在xi处 产 生 的 场 强=K券，+2 Q产生的场强E=K2 1 ,rj o当*屋 时,EA=EB O EA方向向左，EB的方向

45、向左，合 场 强E=2 EAO在A点左侧X 2处,AX 2=TA,B X 2=TB，琮=2”存在。EA=EB,EA的方向向 右，EB的方向向左，合 场 强E=0oo 1 2在B点右侧X 3处，A X 2 B X 2,尸不 可 能，EA=EB不存在。所 以EA=EB之点有两处,且合场强一为0,另一为2EA,答案应选B.I由上面例题可见：电场强度概念能定量描述各点电场的 J /性质。但电场中各点场强的大小和方向的分布是非常复杂,1 I的，我们如何方便而又形象地了解电场中各点场强的分布情 图，况 呢？最好画图。如图5所 示，在正电荷周围电场中画了很多场强矢量，从这个图上我们可以很方便地了解正电荷周围

46、各点的电场分布情况，但它还不是最好的，因为电场中有无数个点，我们不能画出无数个矢量，法拉第为我们提供了一种很好的方法，就是用电场线来形象地描述电场。4.电场线(1)电场线是描述电场强度分布的一族曲线.描述方法:用曲线的疏密描述电场的强弱，用曲线某点的切线方向表示该点场强方向.(2)实验观察(课件归纳)各种电场的电场线：如 图8。实验模拟几种典型的电场线。图8问1:任意两条电场线都不会相交，这是为什么？教师归纳：如果相交，则交点就会有两个切线方向，而同一点场强的大小和方向是唯一的。问2:根据我们所看到的几种电场线，谁能归纳一下电场线的方向有什么特点？从图9中可看出,后为小Q在/处的场强，&为-Q

47、在/处+Q 图 9,Q的场强，然后与蜜勺合场强，正好为电场线在力的切线。两 个E-P点电荷形成的电场中，每条电场线上每个点符合上述的关 YE系。教师归纳：电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，如果只有负电荷，则电场线来自无穷远，终止于负电荷。它是不闭合的曲线.大家要特别注意一个问题：我们虽然可以用实验模拟电场线的分布,但 是，电场线并不是电场中真实存在的曲线，它只是我们为了形象地描述电场而引入的。大家知道，法拉第首先提出了电场，并用电场线形象地描述电场的分布，这在物理学中是非常重要的。虽然法拉第当时认为电场线是真实的曲线，这是不对的，但 是，法拉第的场线思想却是非常宝贵的。用场线来形象

48、地描绘矢量场的分布这种方法一直被普遍地采用着。总 结：电场线具有以下特点：i.在静电场中，电场线从正电荷起，终于负电荷，ii.电场线不能相交，否则一点将有两个场强方向.iii.电场线不是电场里实际存在的线，是为使电场形象化的假想线.5.匀强电场(1)实验观察：两块靠近、正对且等大平行的金属板,分别带图10等量正负电荷时的电场线。现 象：它们之间的电场是电场线互相平行的直线，线间距离相等边缘附近除外.画出电场线如图10所示（2）提 问：象这样的电场线说明了其场强分布有何特点？讨 论：其 场 强（边缘除外）大小处处相等，方向与板垂直，从正板到负板。教 师 指 出：在电场的某一区域里,如果各点场强大

49、小和方向都相同，二 常这个区域的电场叫匀强电场我们把这种电场称为“匀强电场0 广 登例4:书P18/例解答略。1ms图11例5:如图11所示，一个质量为30g带电量-1.7 x KT c的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中,电场线与水平面平行.当小球静止时，测得悬线与竖直夹角为30。,由 此 可 知 匀 强 电 场 方 向 为，电场强度大小为 z/c.（g取10m/s2）解析:分析小球受力，重 力mg竖直向下，丝线拉力T沿丝线方向向上，因为小球处于平衡状态，还应受水平向左的电场力F.小球带负电，所受电场力方向与场强方向向反，所以场强方向水平向右。小球在三个力作用之下处于平衡状态.三个力的

50、合力必为零。得:F=mgtg30又因为尸=3 /-/30X10-3X10XV%:E=mgtg30/q=-=10 x 3 2/c随堂巩固练习：1、下述说法中正确的是（）A、电场线是客观存在的在该点受力方向可以不同B、电场线上某点的切线方向与与电荷C、电场线与电荷运动的轨迹是一致的 D、沿 电 场 线 方 向，场强一定越来越大.1.如 图12所 示,正 电 荷q在电.二一一一-丁、场 力 作 用 下 由P向Q做加速 f -B 匚丁 1-A C r D图12运 动,而 且 加 速 度 越 来 越 大，那么 可 以 断 定，它 所 在 的 电 场 是 图 中 哪 能 一 个?（）3、真 空 中 两 个