电场 电场强度教案

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《5.1 电场电场强度》教学设计

【教学内容】

第五单元第1节。

【教学目标】

知识与技能：了解电场是客观存在的一种特殊物质形态；理解电场强度的概念及其定义式，理解电场强度方向的规定；理解电场线的意义和性质。了解匀强电场的概念。

过程与方法：能用电场线描述电场，能运电场强度的定义式进行简单的计算；学会运用观察、归纳等方法从现象进行分析推理、发现客观规律，体会比值法定义物理量。

情感态度价值观：通过介绍静电研究的历史知识，激发学生热爱科学的情感，通过实验观察、分析推理培养学生严谨的科学态度和正确的思维方法。

【教学重点】

电场强度的定义及电场线的意义。

【教学难点】

对电场强度定义及电场线意义的理解。

【教具准备】

橡胶棒、玻璃棒、丝绸、毛皮、验电器、铁架台、通草球等。

【教学过程】

◆创设情境──引出课题

1．课件展示：播放视频及PPT，展示生活及生产中的静电现象。

2．实验演示：捋不拢的丝线，随梳飘动的头发等等。

3．生活现象回顾：弹不掉的灰尘，冬天脱毛衣时的火花与噼啪声等等。

4．教师讲述：以上现象的发生都与静电有关，从今天开始我们将探究静电现象。

5．人类研究静电的历史回顾

人类认识静电现象，最早的记载是希腊哲学家泰勒斯（生活时代略早于中国的孔子）发现了当时的希腊人摩擦琥珀吸引羽毛。在中国，西汉末年已有“顿牟（玳瑁）掇芥（细小物体之意）”的记载；晋朝时有关于摩擦起电引起放电现象的记载：“今人梳头，解著衣时，有随梳解结有光者，亦有咤声”。但对静电现象的科学研究却开始于2000年后的18世纪，其主要原因，一是当时的社会发展水平尚未出现对电的需求，二是科学技术水平落后，无法对研究提供技术和设备支持。

历史上，人类研究静电现象时遇到的主要困难：

一是一般物体的带电量较小，静电力非常小，没有精密仪器测量非常小的力；二是没有电量的单位，无法衡量和控制电荷的多少；三是物体有一定的大小和形状，电荷在物体上的分布情况不清楚，不好确定两带电物体之间的距离。

对静电力的科学研究，关键是上述问题的解决，谁能解决上述问题，谁就能取得研究的成功。

◆实验与探究──新课学习

一、两种电荷及电荷间的相互作用

1．摩擦起电及带电物体的特性

演示及学生实验：分别用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，它们不会吸引碎纸屑；将玻璃棒与丝绸摩擦，橡胶棒与毛皮摩擦，分别用摩擦后的玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，它们吸引碎纸屑。

教师讲述：通过摩擦，玻璃棒、橡胶棒带了电，有了电荷，这种带电方式叫摩擦起电，各种不同物质相互摩擦，都可以带电或有电荷。带电或有电荷的物体能吸引轻小物体。

2．两种电荷及相互作用

教师讲述：人类通过探究知道，自然界存在两种电荷，分别叫做正电荷与负电荷。人们把与丝绸摩擦过的玻璃

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棒所带的电荷叫做正电荷，将与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。人们还发现，电荷间有相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

3．物体带电的多少──电量

不管用什么方式使物体带电，总可以使物体带电的多少不同。物体所带电荷的多少叫做电荷量，简称电量。在国际单位制中，电量的单位是库仑，简称库，用大写英文字母“C”表示。

4．提出问题

带电物体即就是不相互接触，它们之间也会发生力的作用。那么，这个力是怎样产生的？又是怎样作用给另一个带电物体的呢？

二、电场

1．什么是电场？

电荷的周围空间存在电场。不管物体是通过什么方式带电的，也不管物体处在什么样的物理环境中，只要物体带电，在它周围的空间就一定存在电场。

电场是一种特殊的物质。在自然界里，物质的存在形式有两种，一种就是我们平时能够看得见摸得着的实物，如生活中使用的由各种物质构成的物体，它们有形态、色泽、硬度、密度、导电性、功能、结构等方面的差异。物质的另一种存在形式就是场，比如电场、磁场等，它们看不见摸不着，但它们能表现出被人们感知的特性，人们就是借助这些特性来研究电场的。

2．电场的基本特性

电场的基本特性就是对处在其中的电荷有力的作用，这个力称为电场力或库仑力。

两个带电物体间的电场力是通过电场实现的。比如甲乙两个电荷，甲电荷在它周围空间建立电场，乙电荷就处在了甲的电场中，受到甲电荷电场的电场力作用；同理，乙电荷在它周围空间建立电场，甲电荷处在乙电荷的电场中，受到乙电荷电场的电场力作用。

通过分析可以知道，电荷间的电场力是通过电场发生的。

三、点电荷

1．引入背景

一般带电物体，都有大小及形状的差别，即就是它们带电量相等，由于它们大小、形状的不同，使得电荷在物体上的分布情况不同，这会影响到对电荷间相互力的研究。带电体体积越小，或者描述带电体大小的线度相比于两带电体的距离可以忽略时，带电体本身的大小对问题研究的影响越小，这种情况下，可以忽略带电体自身的大小，把带电体看成是只具有电荷的点。就像研究物体的机械运动时，把物体看成具有质量的点──质点一样。

2．点电荷

点电荷是为了简化研究而引入的理想模型，实际的带电物体，总有一定的体积和形状，不会是一个“点”，所以点电荷实际上是不存在的。但物理学研究中的一个重要策略就是舍弃次要因素，抓主要因素。当带电体间的距离比它们的大小尺寸大很多时，它们的大小对于它们之间的电场力的影响是非常小的，影响它们之间电场力的主要因素是各自的电量和它们之间的距离，这时，可以忽略电荷自身的大小，把它们看成是只具有电量的几何点──点电荷。．

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比如两个直径为20cm的带电球，当两球心的距离为30cm时，由于球的直径与间距差不多，这种情况下，两个带电球就不能视为点电荷；如果两球心的距离为10m，这时他们的间距远远大于球的直径，球的直径对与它们间的电场力几乎没有影响，可以把它们视为电量集中在球心的点电荷。

四、电场强度

1．电场中不同位置电场特性的强弱不同

（1）科学家的实验探究：如图所示，在带电体Q产生的电场中的不同点A、B先后放入同一带电体q，发现q所受电场力的大小、方向不同，q在A点受到的电场力比在B点时受到的电场力

大。

（2）实验结果剖析：既然两个位置放置的是同一电荷，那么两次受到的电场力大小、方向的不同肯定不是q引起的，应该是Q的电场引起的，这说明电场有强弱、方向的差别。如上述实验中，带电体Q电场中A点的电场比B点的电场强一些。

2．电场强度

qB先后放入另一带电体Q产生的电场中的不同点A、（1）科学家的实验探究：如图/，发现它

所示，在带电体/点来说，B及q所受的电场力与电量的比值却一样；对于两点时受到的电场力与、Bq不同，但对于A点来说，q在A/点的电场B点的这个比值大，而我们已经知道A所受的电场力与电量的比值也一样。而且q及qA点的这个比值比的电场强，这样可以得出一个结论，将带电体放入电场中，放入的带电体在电场中的某点所受到的电场力与自比B己的带电量的比值的大小恰好与电场的强弱相对应。在其他任何电场中进行探究，也会有这样的结果。（2）电场强度的定义

的比值，叫做该点的电场强度（简称场强），用符与它所带电量q 放入电场中某一点的电荷所

收到的电场力F E表示。号

（3）单位：N/C（牛顿/库仑）

（4）方向：正的点电荷所受电场力的方向。

五、电场线

1．引入背景

用图像形象表示电场的强弱和方向。电场强度是描述电场强弱及方向的物理量，因此电场强度、电场线描述的是同一现象，可以说电场线是电场强度的图示。就像用力的图示形象描述力的三要素一样。

2．怎样用电场线描述电场

（1）力的图示中线段的方向表示力的方向，因此可以在电场中画出有方向的线条，用线条的方向或线条上的切线方向表示电场的方向。

（2）可以按上述要求画出多条线条，电场强（电场强度大）的地方线条密一些，电场弱（电