《电场电场强度》教案.docx
《《电场电场强度》教案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《电场电场强度》教案.docx(6页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
《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)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(Electricfield)
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(Electricfieldforce)。
(2)电场的物质性:
①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;
②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;
③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,这是物理学中一种常用的研究方法——间接研究法。
电场强度(Electricfieldstrength
1、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。
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)
Q
F
2q
3q
4q
B点(距O点2r处)
q
2q
3q
4q
(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:
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:
EF
q
单位:
N/C
6、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。
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Q1=+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=9.0×109N·m2/C2。
求这一点场强的大小和方向。
总结:
①场强的定义式——EF,适用于任意电场;
q
②场强的计算式
EkQ2,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)
③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、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