人教版高中物理选修-电场强度-市赛一等奖

第三节电场强度教学设计
教学目标
（一）知识与技能
1．知道电荷间的相互作用是如何通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态。

2．掌握如何分析比较电场强弱的科学方法，理解电场强度的概念及其定义式，，知道电场强度的方向是怎样规定的。

3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并了解正负点电荷周围的电场分布情况。

4．知道电场的叠加原理．通过叠加原理进一步理解电场强度是一个矢量。

（二）过程与方法
学会如何分析比较电场强弱的科学方法；掌握物理的科学验证法，即实验验证法。

（三）情感态度与价值观
培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法；通过电场的学习知道一个真理的诞生过程往往是非常艰辛和不易的
重点难点
1．分析比较电场强弱的科学方法
2．理解电场强度的概念；理解电场强度是一个矢量。

教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学过程设计意图（1）新课引入
小魔术：用日光灯靠近黑箱子，黑箱子放入一个离子球，日光灯遇到离子球所产生的电场发光。

【教师提问】：引起日光灯发光的神秘物质是什么激发学生探索电场的兴趣
（2）电场的概念
【教师提问1】：库仑力产生需要接触吗
【演示实验1】：先让起电机让小球大球带点，然后再和一个自制轻小锡纸球接触让学生体验到库仑力的发生不需要接触
【教师提问2】：库仑力为什么不需要接触就能产生作用力呢物理学上关于库仑力产生的原因有两种观点，观点一：库仑力和磁力、万有引力一样，是一种不需要媒介就能直接发生的“超距”作用。

观点二：法拉第认为库仑力的产生是需要媒介的，这种媒介是电荷周围产生的——电场。

库仑力通过电场发生的。

这两种观点争论的焦点是，库仑力的产生究竟需不需要媒
介
【演示实验2】：用金属网罩住大的金属球，如果锡纸球的库仑力不受影响，则说明库仑力的产生不需要媒介，如果锡纸球不再受库仑力的作用，说明库仑力的产生需要媒介。

【教师总结3】：电场是电荷的周围客观存在的一种物质，人们之所以对电场的概念难以接受，是因为电场是看不见、摸不着的，但是电场时客观存在的，它和由分子、原子组成的实物是物质存在的两种不同形式。

（用光和手机信号类比，让学生理解和感受电场的存在）让学生清楚地意识到库仑力的产生需要媒介，有助于理解电场的客观性；用光和手机信号类比有助于让学生理解电场的物质性
（3）电场的基本性质及其分析方法
【教师引导】：按照法拉第电场的概念，电荷A周围就会产生A的电场，在A的电场中放入电荷B就会受到库仑力的作用F AB。

【教师提问1】：那为什么B对A也会产生库仑力的作用呢
【教师总结】电场的基本性质：对放入电场中的电荷产生作用力----电场力【教师提问2】：既然电场看不见，那我们如何检验空间内是否有电场呢让学生从理论的角度了解电场的作用及基本性质，为后面的探索做好铺垫
【教师总结】物理中把产生我们要研究的电场的电荷称作场源电荷，把放
入电场中去检验电场是否存在的电荷称作试探电荷或者是检验电荷
【教师提问3】为了不影响场源电荷的电场，试探电荷有什么要求呢【演示实验】：让试探电荷（锡纸球）探测场源电荷（金属球）周围的电场强弱特性
【教师提问4】：试探电荷在不同的地方受到的电场力不同，说明电场有什么样的性质呢让学生体验电场的强弱，并由此开始对电场的强弱探究
（4）探究电场的强弱性质
在场源电荷Q=2×10-8C产生的电场中有两点A、B（r A=,r B=），现在A、B处分别放上不同的试探电荷，分别计算试探电荷所受电场力的大小（=9×109N·m/C，电荷均视为点电荷）
【教师提问1】：在AB处放上相同的试探电荷所受的电场力不同说明什么
【教师提问2】：能否说试探电荷所受的电场力越大，该点电场就越强（教师需指出不能用电场力来直接表示电场的强弱，强调需要引入新的物理量来描述，这是这节课的主要目的和重点）
【教师提问3】：不同的试探电荷放在同一点有什么量是不变的
【教师提问4】：比值的含义是什么比值越大说明什么
（可用商品类比，比如30块钱买10瓶可乐，用30除以10是含义）
【教师提问5】：对于任何电场，电场力与试探电荷的比值是否相同不变问5：由点电荷的电场推广到
呢
如在电场中的同一点，分别放上q，2q，3q，所受到的电场力方便是F，2F，3F，让学生分析其特征
【教师总结】：在任何电场中的同一点，试探电荷的电场力与电荷量的比值F/q是不变的，与试探电荷无关；在电场中的不同点，比值F/q往往是不同的；比值越大，说明单位电荷所受的电场力越大，也就说明电场在该点越强。

一般的电场，说明这个比值具有普遍性的，对所有的电场都成立
（5）电场强度的定义【教师总结】：
①定义：电场中某一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。

②定义式：E=F/q
（教师可提问q是指什么）
③单位：牛每库仑N/C
④物理意义：表示电场的强弱，数值上等于单位电荷所受电场力的大小【教师提问】：根据电场强度的定义式E=F/q，能否说E与F成正比，与q成反比
（教师可让学生举例物理学中还有那些物理量是通过比值定义的）掌握电场的概念，清楚定义式中的q是试探电荷
体会到电场的定义方法是一种比值定义法，理解电场反映的是电场本身的性质
（6）探究电场的方向性质
【教师提问1】：试探电荷在电场中的不同位置，所受电场力除了大小可能不同之外，还有什么不同
【教师提问2】：正负电荷在电场中的同一点所受的电场力方向相同吗【教师总结】：电场在不同的地方除了有强弱之外，对放入其中的电荷的作用力的方向也往往是不同的，不同电性的电荷在同一点所受电场力方向正好相反让学会体会到电场的方向性质，并学会如何表示电场的方向
（7）电场强度的方向
⑤物理学中规定，正电荷所受的电场力的方向为该点电场强度的方向，用来表示电场的方向（教师可进一步提问电场方向与负电荷的受力方向有什了解电场强度是一个有方法的物理量
么关系）
（9）探究点电荷的电场特性
【教师提问1】：真空中点电荷Q产生的电场中，电场强度跟哪些因素有关
【教师提问2】：能否用E=F/q推导A点电场强度与Q，r的关系吗
（教师让学生板书推导过程）
【教师提问3】：点电荷周围的电场方向又如何分布呢
【学生活动】：用箭头搭建正负电荷周围的电场方向分布的立体模型（其余同学在探究报告上画出正负电荷电场分布的平面图）
【教师提问4】：在以点电荷为球心的同一球面上，各处的电场强度相同吗
（可用正负电荷的立体模型让学生体验方向的不同）通过点电荷的电场进一步加强对电场强度的大小和方向的理解
点电荷周围场强的立体分布模型和平面图形成对比，有助于学生理解电场的空间性
问4：加强对电场方向的理解通过两个公式比较进一步加强对两个电场强度的理解
（10）电场的叠加
【教师提问1】：如果空间内有多个场源电荷，那
么试探电荷在某点所受的电场力（库仑力）如何计
算呢
【教师提问2】：电场的叠加遵循什么样的运算法则呢
（教师可以这样引导：相同的试探电荷在电场中所受的电场力与电场强度成正比，所以F1与电荷Q1在P处产生的场强E1成正比，F2与-Q2在P处产生的电场E2成正比，合力F与合场强E成正比，既然力的叠加遵循平行四边形定则，那么电场的叠加应该也遵循平行四边形）通过力的叠加原理引出电场的叠加原理，强调电场的矢量性
（11）课堂总结
【教师总结】：通过本节课的学习，我们知道了电场是电荷周围客观产生的一种物质；学会通过试探电荷来分析电场的科学方法；学会了如何比较电场的强弱并因此引入了电场强度的概念；通过电场强度我们又进一步分。