高三物理教案：《電場強度 電場線》教學設計

　　教學目標：

　　（一）知識目標

　　1．知道電荷間的作用是通過電場發生的，知道電場是客觀存在的一種特殊的物質形態。

　　2．理解電場強度的概念及其定義，會根據電場強度的定義及其變形公式的進行簡單的計算，

　　3．知道電場強度是矢量，知道電場強度的方向是怎樣規定的。

　　4、知道什么是勻強電場中電場線的分布

　　5、知道兩塊互相靠近，帶等量異種電荷的平行金屬板之間的電場是勻強電場

　　（二）能力目標

　　通過觀察演示實驗，理解建立電場線的思想過程，并通過概括出典型電場的電場線特點的過程，培養學生的觀察能力和概括能力；

　　（三）德育目標

　　通過對有關問題的生生討論學習，培養學生的批判性思維和發散性思維；

　　重點：電場強度

　　難點：電場強度概念的建立

　　教具：

　　教學過程：

　　〔復習引入〕

　　問：庫侖定律的內容、表達式、適用條件？

　　電荷之間存在相互作用力，這種相互作用是怎么發生的呢？人們對這個問題的認識在歷史上曾有過兩種不同的觀點。在法拉第之前，人們認為兩個電荷之間的相互作用力是一種超距作用，也就是一個電荷對另一個電荷的作用是隔著一定空間直接給予的，不需要中間有什么媒介做傳遞，這種方式可表示為：

　　在19世紀30年代法拉第提出一種觀點，認為電荷的周圍存在著由它產生的電場，另外一個電荷受到這個電荷的作用力就是通過這個電場給予的，這種作用方式可以表示為：

　　近代物理學的理論和實踐已經完全證明了場的觀點的正確性。電場以及將要學習的磁場已被證明是一種客觀存在的物質形態，電視臺和無線廣播電臺就是靠激發電磁場的方式發送各種節目信號的。雖然電磁場“看不見”、“摸不著”，但是我們卻可以在遠離發射塔的地方，用電視機和收音機接受它們發送的節目信號，這就是電磁場客觀存在的很好的例證。這節課我們就來學習描述電場的重要概念。

　　〔新課教學〕

　　一、電場

　　1.存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用力的一種特殊物質。

　　2.基本性質：

　　力的性質：對放入其中的電荷有力的作用，這種電場對電荷的靜電力稱為電場力。

　　能的性質：使放入其中的電荷具有能。

　　質疑：同一電荷q在電場中不同點受到電場力的方向和大小一般不同，這是什么因素造成的？因為電場具有方向性，而且各個點強弱不同，所以同一電荷q在電場中不同點受到的電場力的方向和大小不同，我們用電場強度來表示電場的強弱和方向。

　　二、電場強度（E）

　　指出：雖然可以用同一電荷q在電場各點所受電場力F的大小來比較各點的電場強弱，但是電場力F的大小還和電荷q的電量有關，所以不能直接用電場力的大小表示電場的強弱。實驗表明：在電場中同一點，電場力F與電荷電量q成正比，比值F/q由電荷q在電場中的位置所決定，跟電荷電量無關，是反映電場性質的物理量，所以我們用這個比值F/q來表示電場的強弱。

　　1．大小；電場中某一點的電荷受到的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點的電場強度，簡稱場強。

　　公式：E＝F/q    單位：N/C 或 V/m

　　2．方向：物理學中規定，電場中某點的場強方向跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同。

　　指出：負電荷在電場中某點所受的電場力的方向跟該點的場強方向相反。

　　E的物理意義：表示電場的強弱和方向，反映了電場力的性質。

　　思考：E由F、q決定嗎？

　　E表示電場本身的屬性，不由F、q決定，即E跟電場這某電有無試探電荷和試探電荷的電荷量的多少、電性如何、所受電場力均無關。但可用E＝F/q來計算E。

　　思考：F由E、q決定嗎？（是的）

　　這是任何采用比值法定義的物理量的共同特點。

　　例：+Q的電場A處，放入一電荷q＝－4C，受到力F＝8N，則E＝？（2N/C）

　　若q＝8C，則E＝？（2N/C）

　　若不放電荷，E＝？（2N/C）

　　3．E由電場本身決定，與放入場中的電荷無關。

　　思考：E有電場本身的哪些因素決定呢？

　　例：電場中的某點的電場強度為4.0×104N/C，電荷量為5.0×10-8 C的點電荷在該點受到的電場力是多大？

　　例：真空中有一個電荷量為Q的點電荷，求離它距離為r處的電場強度

　　思考與討論：書上的問題

　　三、電場線——為形象地描述電場而假想的曲線

　　1．在電場中畫出的一些曲線，其上每一點的切線方向表示該點的場強方向。

　　演示：用感應起電機使一個靜電羽帶電，帶領學生觀察絲線分布情況后，給出點電荷周圍電場線的畫法。由點電荷電場的計算公式可知：距點電荷越遠電場強度越小。從實驗可看出在離場源電荷越近的地方，電場線越密，所以可以用電場線的疏密程度表示場強的強弱。

　　2．電場線的疏密程度反映電場的強弱

　　清楚了電場線如何描述場強，接下來要求熟悉幾種典型的電場線的分布。

　　3．幾種常見電場的電場線

　　1) 正電荷的電場線向外發散，離電荷近處，電場線密集，電場強度大

　　2) 負電荷的電場線向里聚集，離電荷近處，電場線密集，電場強度大

　　3) 等量異種電荷

　　演示：用感應起電機使兩個靜電羽帶上等量異種電荷，給出靠近等量異種電荷周圍的電場線的畫法。

　　4) 等量同種電荷

　　演示：用感應起電機使兩個靜電羽帶上等量同種電荷，給出靠近等量同種電荷周圍的電場線的畫法。

　　演示：用感應起電機使一個靜電于和一個金屬平行板帶上異種電荷，使它們靠近。給出靠近的點電荷和金屬平行板帶上異種電荷時周圍的電場線的畫法。

　　4．電場線的特性：電場線總是從正電荷出發，終止于負電荷，中途不中斷

　　兩條電場線不閉合、不相交、不相切

　　說明：電場中任一點的E的方向是唯一的，如相交則該處出現兩個場強方向，所以不能相交；電場線的疏密表示電場的強弱，如相切，則在切點電場線密度無窮大，這種情況不可能，所以不能相切。

　　注意：電場線在空間上是立體分布的。

　　5．勻強電場：電場強度的大小、方向處處相同

　　演示：用感應起電機使兩個金屬平行板帶上異種等量電荷，使它們靠近，并相互正對，給出靠近的兩個金屬平行板帶上異種電荷時周圍的電場線的畫法。

　　勻強電場的電場線：間距相等的平行線

　　產生條件：兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對，分別帶有等量的正負電荷，它們之間的電場除邊緣附近外就是勻強電場。

　　練習：

　　1、電場中有一點P，下列說法是正確的是（      ）

　　A、若放在P點的試探電荷的電量減半，則P點的場強減半

　　B、若P點沒有試探電荷則P點的場強為零

　　C、P點的場強越大，則同一電荷在P點受到的電場力越大

　　D、P點的場強方向為試探電荷在該點的受力方向

　　2、下列關于電場說法中正確的是（      ）

　　A、只要有電荷存在，電荷周圍一定存在著電場

　　B、在電場中的同一點，無論試探電荷q的值如何變化，F和q的比值始終不變

　　C、電場中某一點的場強為零，則放在該點的電荷受到的電場力一定為零

　　D、由電場強度的定義式E=F/q可知，E與F成正比，E與q成反比

　　4、關于電場線的說法正確的是（    ）

　　A、電場線既能描述電場的方向，也能描述電場的強弱

　　B、電場線就是帶電粒子在電場中運動的軌跡

　　C、電場線是人們為了形象化而假設的曲線，它不是實際存在的線

　　D、電場線是假想出來的一組曲線，所以不能用實驗的方法來模擬