《电场 电场强度》教案

《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(Electric field)

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（Electric field force）。

(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（Electric field strength）

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

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。

1

(1)同一试探电荷

．．．A、B时，电场力的大小反映电场的强弱；

．．．．．．放入电场中的不同点

(2)不同试探电荷

．．．A时，电场力并不相同，但电场力和电荷量的比．．．．．．放入电场中的同一点

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：

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Q 1=+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·m 2／C 2。求这一点场强的大小和方向。

总结：①场强的定义式—— ，适用于任意电场；

②场强的计算式—— ，它是否也适用于任意电场?(只适用于：真空中点电荷

的电场) q

F E =q

F E =2r

Q k E =