2019-2020年高中物理 电场 电场强度教案 人教版第二册

2019-2020年高中物理电场电场强度教案人教版第二册1．电荷电荷守恒（投影）

元电荷e=1.6×10-19C

2．库仑定律：F=K（适用条件：真空中点电荷）

（1）点电荷

（2）K的物理意义

13．2 电场电场强度（2课时）

（第1课时）

一、教学目标:

1．通过对电场概念的学习，使学生明确场的特点，描写场的方法，并能在头脑中建立起场的模型和图象。

2．理解场电荷、检验电荷的概念，理解和掌握电场强度的概念。

3．掌握点电荷的电场强度公式。

4．理解和掌握电场的叠加原理，会计算简单的点电荷组产生的电场。

二、教学重点、难点

1．“场”是物理学中的重要概念，“场”的概念比较抽象，在中学物理中，本章又是初次较深入地研究“场”，所以“场”概念的引入，“场”观念的建立，既是本节的重点也是本节的难点。

2．电场强度的概念、场的叠加原理也是本节的重点。

三、教学方法：计算机辅助教学

四、教具：计算机、投影仪、大屏幕、自制CAI课件

五、教学过程：

（一）复习提问

两个点电荷电量分别为+4Q、-Q，固定在相距为L的两点，在何处放一个什么样的第三点电荷可使第三点电荷保持静止？

在两点电连线延长线上，-Q的一侧距-Qx=L处（复习库仑定律）。

与第三个电荷电量无关（为建立场强与检验电荷无关，及由力的合成向场的叠加过渡做

铺垫）。

（二）引入新课

两个电荷间存在着相互作用力，上一节我们定量地研究了两个点电荷之间的相互作用力的规律——库仑定律。

提出问题：在力学中，我们所学过的弹力、摩擦力均是接触力，只有相互接触的两个物体之间才有可能产生弹力、摩擦力。两个电荷之间并不接触，它们之间的相互作用力是如何实现的呢？

（三）进行新课

1．在同学回答的基础上总结出：两个电荷之间的相互作用力是通过电场实现的。任何一个电荷在其周围空间产生电场，另一个电荷处在它产生的电场中，另一个电荷受到电场对它的作用力——称为电场力。

（如同学提出重力、引力，顺便提出重力场、引力场的概念，如无人提出暂不引入重力场、引力场。）

电荷在其周围空间产生电场，静止的电荷产生的电场是静电场。电场对处在场中的其他电荷有力的作用。

2．对任何事物的认识和理解，都要从它与其他事物的相互关系（相互作用）入手，从中找出它的基本性质，对电场的认识也应如此。为了认识电场，找到描写电场性质的物理量，我们先引入两个基本概念：场电荷和检验电荷。

场电荷：产生电场的电荷。

提出问题：什么样的电荷能产生电场？什么样的电荷不能产生电场？！为什么还要提出场电荷呢？

在总结同学的回答时，强调指出这与以前在力学、热学中研究问题时一样，是研究对象的选取的问题。

检验电荷：放在我们所研究的电场中，用来检验该电场的性质的电荷。

检验电荷必须具备的条件：（1）点电荷；（2）电量足够小，使得当将检验电荷引入电场中时不改变场电荷的分布。

提出问题：为什么检验电荷必须具备以上两个条件？

先总结必须满足第二个条件的原因，强调对于任何物理测量，只有当测量工具（仪器）的引入不改变被测对象的性质时，或对被测对象的影响小到可以忽略不计时，这种测量才有

意义，否则这种测量是无意义的。

对于必须满足第一个条件的原因，留在以后解决。

3．引入电场强度的概念

（1）将同一个检验电荷q，分别放在电场中的不同点，它所受的电场力的大小和方向一般说来是不同的。

提问：这一实验结果，说明了什么问题？

总结同学回答的情况，强调：同一电场中不同点的性质是不同的，研究电场必须一点一点地研究，即电场在空间有分布。同时回答检验电荷必须是点电荷的原因。

（2）集中研究电场中的某一点P。

将电量为q1的检验电荷放在P点，测得它所受的电场力大小为F1；将电量为q2的检验电荷放在P点，测得它所受的电场力大小为F2；……将电量为q n的检验电荷放在P点，测得它所受的电场力的大小为F n。

实验发现：在电场中的同一点，检验电荷的电量q发生变化，它所受的电场力的大小F 也随之变化（成正比的变化），而电场力的大小F与检验电荷电量q的比值不变，即

这个比值不随检验电荷电量变化，说明它与检验电荷无关，它只与电场中这点（P）有关，它只由电场中这一点决定，所以这个比值可以用来描写电场中该点的性质，将它叫做电场中该点的电场强度的大小。

4．电场强度的定义

电场强度（简称场强）是描写电场有关力的性质的物理量，它是矢量。

检验电荷在电场中某点所受电场力的大小F与检验电荷的电量q的比值F/q，叫做电场中该点的电场强度的大小，即

E＝

规定正检验电荷所受的电场力的方向为该点的电场强度的方向。

在国际单位制中，电场强度的单位是N/C。

5．请同学根据库仑定律和电场强度的定义，推导点电荷的电场强度的表达式。

（1）先求距场电荷Q为r的一定点P的场强大小和方向。

（2）再将r看成是变量（P点为动点），可得出点电荷Q的电场中任意一点的电场强度的表达式。

（3）从表达式，进一步说明电场中任一点的电场强度的大小和方向与检验电荷无关，完

全由场电荷Q 和该点的位置所决定。

（4）正的点电荷与负的点电荷在空间各点产生的电场强度的方向（为以后引入电场线做准备）。

6．研究点电荷所产生的电场强度，从力的叠加（力的合成）引出场的叠加。

（1）两个等值异号的点电荷+Q 、-Q ，相距为L ，求连线中点的场强；连线延长线距-Q x 点处的场强；连成的垂直平分线上距中点为x 处点的场强；当x ＞＞L 时，这两点的场强。

（2）在正方形（边长为a ）的四个顶点处各固定一电量为+Q 的点电荷，在过四边形对角线中心O 垂直于平面的轴线上距O 点x 处的场强。

对顶的两个点电荷在该点产生的场，在垂直于x 轴上的分量相互抵消。 E=4k 2

2()322Qx

a x

（3）半径为r 的均匀带电圆环，电量为q ，在其轴线上距环心O 距离为x 的一点的场强方向沿轴线，其指向由电荷种类确定。

小结：有了点电荷的场强公式和场的叠加原理，原则上可求任意电荷分布的电场各点的电场强度。强调点电荷的场强公式的重要性。

例题精讲

例1 场电荷Q=2×10－4C ，是正点电荷；检验电荷q=2×10－

5C ，是负电荷，它们相距r=2m 而静止且都在真空中，如图所示。求：

（1）q 受的电场力。

（2）q 所在的B 点的场强E B 。