教案电场强度电场线

电场强度电场线
（高级中学物理必修本第二册第一章第二节教案）
石狮市石光中学林达彬
一、教材地位：
电场是电磁学中的一个重要概念，怎样准确描述好电场是学好本章的一个关键。

而电场强度又是反映电场性质之一的物理量，所以理解和掌握好“场强”这个概念就极为重要，它也是掌握好电学许多重要概念的基础。

物理概念是中学物理基础中最重要、最基本的内容，在物理教学中使学生形成清晰的物理概念，并使他们的智力、能力得到充分发展，是物理教学的核心问题。

本章中，“电场强度”这个概念的形成过程是发展学生认识能力的一个重要途径，它需要经过由具体到抽象，再由抽象到具体的一系列变化，学生的认识能力将在这样的实践活动中发展起来。

二、教学目标：
1、了解电场并掌握电场强度的概念
2、树立“电场”在空间客观存在的观点，培养学生的辩证唯物主义观点
3、在建立“电场强度”概念的过程中培养学生逐步掌握研究物理问题的方法，使学生的认知能力逐渐提高
4、通过对电场线模型的形象化引入使学生认识到研究问题时怎样把抽象问题形象化、复杂问题简单化
三、教学难点分析：
学习本节课之前，学生对电场的认识几乎是空白的，概念较为抽象，所以难点较多，主要有以下几个方面。

1、形成概念的过程从本质上来说是一种认识过程，其复杂性是由于客观事物的复杂性和学生认识上容易产生的主观片面性而决定的。

学生对物体间直接接触而产生力的作用这种事实容易接受，对电荷间存在这种“超距离”的相互作用会感到陌生。

2、在学生认识到“电场”这种物质的客观存在事实后，怎样对电场的性质进行研究呢？所以教学的下一个任务就是要在学生已有的知识和认识能力的基础上逐步引导学生研究和探索，而且要能通过研究和探索使学生认识事物的能力进一步的增强，这是教学的最终目的。

3、电场有强有弱，通过引入“检验电荷”这种理想化模型进行研究，这本身就是研究方法的问题。

利用检验电荷所受的电场力与检验电荷电量的比值来定义电场强度，要使学生深刻理解这种研究方法的科学性不容易。

4、为了形象描述电场这种抽象的物质，我们引入电场线，怎样让学生对几种常见电场线的分布有正确的、合理的认识，也是本节课必须解决的难点问题。

四、难点突破及主要教学过程：
（一）、课题引入；如图（1），图甲是两个小球通过弹簧相互连接，当弹簧伸长或压缩时，两个小球都要受到弹力的作用，这种力是弹簧与小球直接接触产生作用而存在的；电荷之间也存在相互作用的引力或斥力，如图乙，但是电荷间并没有什么实物连接，这种力是通过什么作用而存在的呢？在这样的鲜明对比后，老师明确指出：电荷周围存在一种摸不着、看不见的特殊物质，这种物质是由电荷产生的，我们称之为电场。

每一个电荷都处在别的电荷产生的电场中。

（二）、难点突破：主要方法：在老师所提问题的引导下，让学生主动探索，积极思考，然后归纳得出结论，并结合实验模拟，使学生对抽象问题有直观的感受。

问题（一）：电场具有什么样的性质呢？请学生观
察如图（2）实验现象，然后归纳概括。

实验1：把带
电小球q 放在带电体Q 产生的电场中，观察到什么现
象？说明了什么？
答：悬挂带电小球q 的丝线倾斜了，说明电场对放入
其中的电荷具有力的作用。

（这种力称为电场力）
实验2：把带电小球q 放在电场中的不同位置，观察到什么现象？说明了什么？
图（2）
电荷 电场
电荷
图（甲） 图乙 图（1）
答：在电场中的不同方位，丝线倾斜的方向不同，说明在电场中不同点，电场对检验电荷施加的电场力一般不同，即电场有强弱之分。

问题（二）：实验2说明在不同点电场的强弱一般是不同的，怎样定量地、准确地描述电场强弱的这一性质呢？
为了找到描写电场强弱的物理量，先引入两个基本概念。

场电荷：即产生电场的电荷；检验电荷：放在我们所研究的电场中，用以检验电场性质的电荷。

提问：对于检验电荷有什么要求呢？提示学生：对于任何物理测量，只有当测量工具的引入不改变被测对象的性质时，或者对被测对象影响到可以忽略不计时，这种测量才有意义。

由此引导学生得出检验电荷必须具备这样的条件：（1）、电量要小，使得当检验电荷引入电场时不改变场电荷的分布，即不改变电场的性质；（2）、检验电荷是一个点电荷，能够准确地放在我们所要研究的“点”上面。

下面集中研究电场中某一P点的性质。

检验电荷电量为q，放入P点时，所受的电场力大小为F，提问学生：能不能用电场力F来反映电场的强弱呢？学生意见可能不一致，下面举例启发：做匀速直线运动的物体，怎样描写它的运动快慢？我们要进行测量，采用的办法可以是在一定的时间t内测出它的运动位移s，能不能不考虑时间t这个因素而直接用位移s来表示物体的运动快慢呢？显然不行，因为测量的时间越长，位移就越大，但不能说运动就越快，这样会与“匀速”相矛盾。

但在测量中我们发现，不管测量的时间t为多少，物体在这一段时间t内的位移s与t的比值总是保持不变，我们用这个比值来反映运动的快慢，叫做匀速直线运动的速度。

通过这样的议论和启示，让学生猜想电场中有没有类似的情况？学生通过上述启示，可以回答，不能用电场力F反映电场的强弱，因为在同一点P放入不同电量的检验电荷，其所受的电场力不同！这样就不能反映电场的某种内在性质。

有了上述启示，学生还可以猜想出：在P点尽管q不同F也不同，但是会不会存在F与q成正比的现象呢？如果有的话，我们就可以类似定义速度的方法用F与q的比值来反映电场中P点的强弱！。

老
师应给予正面的肯定并指出：大家的猜想是正确的！在电场中，检验电荷q 所受的电场力F 与q 确实成正比，我们用这个比值来反映电场的强弱，称为电场强度，用E 表示，即E=F/q ；电场中某处的场强大小是客观存在的，与该处有没有检验电荷或检验电荷电量的多少没关系。

举一个例子进行说明。

如图（3），假设场电荷是一个电量为Q 的点电荷，在它产生的电场中与它距离为r 的P 点放一检验电荷q ，
由库仑定律可知，q 所受的电场力F=KQq/r 2，显然F 与q 成正比，比值E=KQ/ r 2与q 无关，反映了P 处场强的大小。

场强是矢量，其方向是这样规定的：电场中
某点场强的方向为正电荷．．．
在该点受到的电场力的方向。

为了强化这一点，可以结合下面这个问
题进行处理：如图（4），Q 为一个带正电的点电荷，在电场中A 处放入带正电的电荷q 1，在B 处放入
带负电的电荷q 2，试画出A 、B 两点的场强方向。

在正电荷周围电场画了很多场强矢量，如图
（5），从这个图上我们可以很方便地了解正电荷周
围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。

为
了形象表示出电场这种抽象的模型，人们引入了电
场线进行描绘。

注意如下三点：（1）、电场线是人为
引入的，实际并不存在。

（2）、电场线在每一点的切
线方向表示该点的场强方向（3）、电场线的疏密表
示场强的大小。

下面通过实验模拟及计算机模拟展示几种典型电场线的分布
（1）、孤立的正电荷（2）、孤立的负电荷（3）、两个等量的异种电荷（4）、两个等量的正电荷
五、教学设计说明：
（一）、教学目标的确定基于以下几点：
1、物理教学的首要任务是使学生比较系统地掌握学习现代化科学技术所需要的基础知识
2、要通过教学培养能力，包括观察能力、思维能力、分析和解决实际问题的能力以及创新能力
3、要通过教学培养辨证唯物主义观点，寓思想教育于物理教学之中
B 图（4） ＋ · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · 图（5）
（二）、难点突破问题
1、通过学生熟知的弹簧模型与电荷之间相互作用的鲜明对比，结合问题的提出，让学生对本节课所要研究的问题有明确的认识。

2、关于“检验电荷”的引入，其模型特征应该引导学生分析得出，因为这是一个研究问题的方法和手段的问题。

3、“电场强度”概念的建立是比较困难的。

对初学者来说，容易把电场强度跟电场力混同起来。

通过与“速度”概念的建立过程相比较，可以帮助学生理清关系，进一步了解电场强度的物理意义。

学生在老师的引导下通过比较速度的定义猜想出场强的定义，这是突破教学难点的关键。

当然，在学生头脑中一个概念的建立，应通过多次反复才能完成，只通过一节课就使学生形成正确而深刻的认识是很困难的，要结合实际问题的解决才能加深学生的理解。

4、关于场强的方向，要正面向学生指明：电场力和电场强度都是矢量，规定：电场中某点场强的方向为正电荷
．．．在该点受到的电场力的方向。

本节课教学中没有涉及负点电荷在电场中所受电场力与场强方向的关系，这是为了使学生初学时所面对的情况单一一些，但对负电荷受力情况应在以后的教学中结合问题深入分析。

5、电场线模型的良好建立，首先要让学生有强烈的直观感受，所以在教学中，要认真做好电场线模型的模拟实验，而且要归纳好有关电场线的要点。