1、电场 电场强度教案【教学目标】知识与技能(1) 知道电荷间的相互作用要通过电场发生,知道电场是客观存在的一种特殊物质;(2) 理解电场强度的概念和含义,会根据电场强度的定义进行有关的计算;(3) 知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的;(4) 能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式, 并能进行有关的计算;(5) 知道电场的叠加原理,并能应用这个原理进行简单的计算。过程与方法(1) 通过电场强度的建立过程, 体会间接研究法、 控制变量法、 比值定义法等重要的研究方 法;(2) 通过学习电场强度的计算和场强的叠加,提高学生的理解和分析问题的能力。 情感态度与价值观(1)
2、通过对场的概念的学习,提高对客观世界的认识层次;(2) 从电场强度概念的建立过程,体会物理学的简洁之关和应用之美;(3) 培养参与讨论,积极探究的物理学基本素养。【教学重难点】1、教学重点:电场、电场强度概念的建立过程。2、教学难点:电场、电场强度概念的理解和场强的叠加。3、重点难点突破方法:演示实验、自主研究与理论分析相接合。【教学方法】实验分析法、引导发现法、设疑探究法等。【教学过程】(一) 新课引入1、欣赏大卫的魔术表演:手不接触就让小纸团运动起来 揭秘:通过一根透明的绳子 提出:现实中有没有不通过实物接触就可以发生的相互作用呢?2、老师表演另外两个魔术:魔术 1:手指不接触就可以带动小
3、物体转动。 揭秘:小物体是包有纸的小磁针,手里藏有小磁铁,它们通过磁场发生相互作用的。 提出:磁场是一种看不见的物质。魔术 2:拿在手中的“菊花”自动开放。 揭秘:让站在橡胶垫上的人体带电,使手中的丝线因带同种电荷而排斥。提出:散开的花瓣也没有接触,是通过什么发生相互作用的呢?电场。这堂课我们就来认识电场、研究电场。(二) 新课教学 13.2 电场 电场强度电场 (Electric field)1、历史简介最初, 大部分物理学家认为,静电力不通过任何介质就立即发生作用, 并被称为“超距 作用”。 19世纪 30年代,英国物理学家法拉第提出了“场”的模型,“场”的模型从基本概 念上突破了经典力学
4、的框架,为建立近代物理开创了新的起点。2、对电场的认识 实验:让泡泡球靠近起电机的金属球,小球先被吸引,接触带电后又被排斥开。 设问:金属球周围看起来什么也没有,为什么能让小球的运动状态发生改变呢? 学生回答后老师总结:(1) 电场的基本性质: 对放入其中的电荷有力的作用。这种力叫电场力( Electric field force )。(2) 电场的物质性: 电场能对放入其中的电荷有力的作用,说明它是客观存在的物质; 电场不是由分子,原子组成的实体物质,而是一种特殊的物质; 重力、磁力、电场力等非接触力都是通过场这种特殊的物质产生的。(3) 研究电场的方法:通过放入电场中的电荷的受力来研究,
5、这是物理学中一种常用的研究方法间接研究 法。电场强度( Electric field strength1、建立模型)场源电荷产生电场的电荷( 范氏起电机的金属球 ) :试探电荷研究电场的电荷( 带电泡泡球 ) 。为了不影响原电场, 并能对电场中的各点进行细致的研究, 要求试探电荷的电荷量足够 小,体积足够小,试探电荷是一种理想化模型。2、演示实验把试探电荷放入电场中, 发现不同位置处丝线的偏转角度或方向不同, 说明不同位置处 受力的大小或方向不同。总结: 同一个试探电荷所受电场力的大小和方向不同, 反映了电场有强弱利方向。 那么 我们该如何描述电场的强弱呢?猜想 1:用电场力来描述电场的强弱。
6、3、实验探究实验目的:电场的强弱与试探电荷所受电场力的关系。实验器材: 范氏起电机的金属球 (作为场源电荷 ) ,铁架台, 用丝线悬挂的带细铜环的泡 泡球 (作为试探电荷 ) ,丝绸和玻璃棒 (改变试探电荷的电荷量 )。编号实验方案实验现象实验分析(1)同一试探电荷放入电场中不离场源越近,偏转越可以用电场力描述电场的强同点,观察细线的偏转情况大,说明受力越大弱(2)不同试探电荷放入电场中同电荷量越多,偏转越不能用电场力描述电场的强一点,观察细线的偏转情况大,说明受力越大弱实验方案由学生分小组设计, 老师演示实验后, 学生观察实验现象并提出自己的分析 (如 上表)。在两种方案的设计中我们用到了控
7、制变量法这种重要的研究方法,由实验现象分析可 知,仅用试探电荷所受电场力来描述电场是不准确的。4、图表分析问题:在真空中点电荷 Q的电场中,距离场源电荷为 2r和r处分别有 A、 B两点。设电荷量为 q的试探电荷在 B点所受电场力为 F,将 A、B两点放入不同电荷时所受电场力填入表格并画出两点 A、B的F- q图象。项目试探电荷电荷量电场力A点 (距O 点2r处)QF2q3q4qB点 (距O 点2r处)q2q3q4q(1) 同一试探电荷 放入电场中的不同点 A、B时,电场力的大小反映电场的强弱;(2) 不同试探电荷 放入电场中的同一点 A时,电场力并不相同,但电场力和电荷量的比值确定。猜想 2
8、:用电场力 F与电荷量 q的比值来描述电场的强弱。(3) 不同试探电荷放入电场中的同一点 B时,完成表格并画出 A、 B两点的 F-q图象。 展示学生的作图情况,分析得出这个比值的特点与电场强弱的特点相吻合。精确的实验也表明: 在任意电场中的同一点这个比值是确定的, 说明可以用这个比值来 描述电场的强弱,叫做电场强度。5、得出结论 定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 与它的电荷量 q的比值, 叫做该点的电场强 度,简称场强。定义式: E Fq单位: N C6、延伸拓展思考讨论 l :能否可以说某一点的场强 E与电场力 F成正比,与电荷量 q成反比? 学生回答后老师总结出比值定义法。比值
9、定义法:物理学中,把用比值定义物理量表示研究对象的某种性质的方法。 比如:密度,匀速直线运动的速度,导体的电阻等。思考讨论 2:场强是矢量,它的方向是否与试探电荷所受电场力的方向是一致的? 学生分析电场中某点放入正电荷和负电荷时的受力方向不同, 只有人为地做出规定才能 确定某一点的场强方向。场强的矢量性: 物理学中规定, 电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相 同。按照这个规定,电场强度的方向与负电荷在该点所受的电场力的方向相反。 展示:电场中的同一点放入正电荷、负电荷时的场强方向。提问:如果这一点不放电荷,场强的方向该如何确定呢?不变。说明:电场强度是电场的固有性质,与试探电荷无关
10、。延伸:一旦在电场中某点放入试探电荷,它将受到电场力的作用,大小可由F=Eq来计算。点电荷电场的场强 电场的叠加1、点电荷电场的场强练习:真空中有一点电荷 Q 1=+3.0 10-8C,在距此点电荷 r =10cm处的 A 点放入点电荷 q=+5.0 10-10C,已知静电力常量 k=9.0 109Nm2C2。求这一点场强的大小和方向。总结:场强的定义式 E F ,适用于任意电场;q场强的计算式E k Q2 ,它是否也适用于任意电场 ?( 只适用于: 真空中点电荷 r2的电场 )电场中某一点的电场强度与试探电荷无关,由电场本身和该点的相对位置决定。画出正、 负点电荷电场中某点的场强方向, 展示
11、电场中很多点的场强方向, 体会其基本 规律;正电荷光芒四射;负电荷万箭穿心。2、电场的叠加提问:若真空中同时存在两个点电荷,某一点A的场强方向该怎样表示呢?矢量合成。设问:若真空中同时存在三个或更多的点电荷呢?(遵守平行四边形定则) 电场的叠加原理:如果有几个点电荷同时存在,它们电场就互相叠加,形成合电场,某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。练习:若两个电荷为等量异种电荷,在它们的连线中垂线上,试画出某点 O的场强示意 图。演示:中垂线上各点场强的大小和方向变化情况。(三) 巩固反馈学生自编一道选择题,巩固所学知识。关于电场和电场强度的说法,下列正确的是:A、B、C、D、
12、 一组学生设计选项,由另一组做出分析,展开对抗,交流提高。(四) 布置作业1、课后讨论:物体间的万有引力是通过引力场发生相互作用的,地球附近的引力场称 为重力场。单位质量的物体所受的重力叫重力场强度,试写出重力场强度的定义式。2 、书面作业:课本练习二 (4) 、(5) 、 (6) 题。6电场 电场强度教学流程设计情境 (魔术表演) 实物磁场电场怎样描述多个点电荷存在时的电场问题 2怎样描述电场?问题 2情境 自编练习 课后讨论怎样表示点电荷电场的电场强度问题 1什么是电场?问题 1基本性质研究方法电场的概念定量分析实验验证实验演示实验、模拟电场有强弱自主分析知识迁移点电荷电场 的电场强度电场 的叠加原理
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