电场教案

电场强度法门高中史军海教学目标一知识与技能知道电荷间的相互作用是通过电场发生的知道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会根据电场强度的定义式进行有关的计算知道电场强度是矢量知道电场强度的方向是怎样规定的能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式并能用此公式进行有关的计算知道电场的叠加原理并应用这个原理进行简单的计算二过程与方法通过分析在电场中的不同点电场力与电荷电量的比例关系使学生理解比值反映的是电场的强弱即电场强度的概念知道电场叠加的一般方法三情感态度与价值观培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法重点电场强度的概念及其定义式难点对电场概念的理解应用电场的叠加原理进行简单的计算教学过程一引入新课问题引入电荷间的相互作用力是怎样产生的二新课教学第节电场电场强度电场启发学生从哲学角度认识电场理解电场的客观存在性不以人的意识为转移但能为人的意识所认识的物质属性利用课本图说明电荷和是怎样通过电场与其他电荷发生作用电荷对电荷的作用实际上是电荷的电场对电荷的作用电荷对电荷的作用实际上是电荷的电场对电荷的作用1电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质电场发生的电荷的周围都存在电场特殊性不同于生活中常见的物质看不见摸不着无法称量可以叠加物质性是客观存在的具有物质的基本属性质量和能量2基本性质主要表现在以下几方面引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样电场能使引入其中的导体产生静电感应现象当带电体在电场中移动时电场力将对带电体做功这表示电场具有能量可见电场具有力和能的特征提出问题同一电荷在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同这是什么因素造成的引出电场强度的概念因为电场具有方向性以及各点强弱不同所以靠成同一电荷在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同我们用电场强度来表示电场的强弱和方向电场强度由图可知带电金属球周围存在电场且从小球受力情况可知电场的强弱与小球带电和位置有关引出试探电荷和场源电荷关于试探电荷和场源电荷详见注意检验电荷是一种理想化模型它是电量很小的点电荷将其放入电场后对原电场强度无影响指出虽然可用同一电荷在电场中各点所受电场力的大小来比较各点的电场强弱但是电场力的大小还和电荷的电量有关所以不能直接用电场力的大小表示电场的强弱实验表明在电场中的同一点电场力与电荷电量成正比比值由电荷在电场中的位置所决定跟电荷电量无关是反映电场性质的物理量所以我们用这个比值来表示电场的强弱电场强度定义电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度简称场强用表示公式大小适用于所有电场单位意义提出问题电场强度是矢量怎样表示电场的方向呢方向性物理学中规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同指出负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反带领学生讨论真空中点电荷周围的电场说明研究方法将检验电荷放入点电荷周围的电场中某点判断其所受的电场力的大小和方向从而得出该点场强唯一性和固定性电场中某一点处的电场强度E是唯一的它的大小和方向与放入该点电荷q无关它决定于电场的源电荷及空间位置电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向在此过程中注意引导学生总结公式和的区别及联系真空中点电荷周围的电场电场强度的叠加点电荷周围的电场大小只适用于点电荷的电场方向如果是正电荷的方向就是沿着的连线并背离如果是负电荷的方向就是沿着的连线并指向参见课本图说明公式中的是场源电荷的电量是场中某点到场源电荷的距离从而使学生理解空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的与检验电荷无关提出问题如果空间中有几个点电荷同时存在此时各点的场强是怎样的呢带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性分析出电场的叠加原理电场强度的叠加原理某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和先分析方法后举例先在同一直线再不在同一直线例如课本图中点的场强等于在该点产生的场强和在该点产生的场强的矢量和从而使学生进一步理解到任何带电体都可以看做是有许多点电荷组成的利用点电荷场强的计算公式及叠加原理就可以计算出其周围各点场强例题课本例题演变在真空中有两个点电荷和它们相距求电场中点的场强点与两个点电荷的距离相等分析点电荷和的电场在点的场强分别为和它们大小相等方向如图所示合场强在和的夹角的平分线上此平分线跟和的连线平行解代入数值得可以证明一个半径为的均匀球体或球壳在外部产生的电场与一个位于球心的电荷量相等的点电荷产生的电场相同球外各点和电场强度一样即组织学生讨论课本中的说一说由学生讨论后归纳关于静电平衡静电平衡后导体内部电场的特点处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零注意这时的场强是合场强即外电场和感应电场的叠加处于静电平衡状态的导体电荷只分布在导体的外表面上电场线电场线电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向2电场线的基本性质电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向电场线的疏密反映电场强度的大小疏弱密强静电场中电场线始于正电荷或无穷远止于负电荷或无穷远它不封闭也不在无电荷处中断任意两条电场线不会在无电荷处相交包括相切介绍各种点电荷电场线的分布情况演示模拟电场线指出电场线是为了形象描述电场而引入的电场线不是实际存在的线5匀强电场1定义电场中各点场强的大小相等方向相同的电场就叫匀强电场2匀强电场的电场线是一组疏密程度相同等间距的平行直线例如两等大正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中除边缘附近外就是匀强电场如图1431常见电场的电场线电场电场线图样简要描述正点电荷发散状负点电荷会聚状等量同号电荷相斥状等量异号电荷相吸状匀强电场平行的等间距的同向的直线三小结对本节内容做简要的小结巩固练习下列说法中正确的是只要有电荷存在电荷周围就一定存在着电场电场是一种物质它与其他物质一样是不依赖我们的感觉而客观存在的东西电荷间的相互作用是通过电场而产生的电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用下列说法中正确的是电场强度反映了电场的力的性质因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比电场中某点的场强等于但与检验电荷的受力大小及带电量无关电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向公式和对于任何静电场都是适用的下列说法中正确的是场强的定义式中是放入电场中的电荷所受的力是放入电场中的电荷的电量场强的定义式中是放入电场中的电荷所受的力是产生电场的电荷的电量在库仑定律的表达式中是电荷产生的电场在点电荷处的场强大小此场对作用的电场力同样是电荷产生的电场在点电荷处的场强的大小此场对作用的电场力无论定义式中的值不为零如何变化在电场中的同一点与的比值始终不变讨论电场力与电场强度的区别于联系作业复习本节课文思考课本问题与练习第题作业纸参考题在电场中某一点当放入正电荷时受到的电场力向右当放入负电荷时受到电场力向左下列说法正确的是当放入正电荷时该点的场强向右当放入负电荷时该点的场强向左只有在该点放入电荷时该点才有场强该点的场强方向一定向右以上说法均不正确真空中两个等量异种点电荷电量数值均为相距两点电荷连线中点处的电场强度的大小为真空中两点上分别设置异种点电荷已知两点电荷间引力为则在处产生的场强大小是方向是若移开则在处产生的场强的大小是方向是说明电场强度是表示电场强弱的物理量因而在引入电场强度的概念时应该使学生了解什么是电场的强弱同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不同的所受电场力大的点电场强应当使学生理解为什么可以用比值来表示电场强度知道这个比值与电荷无关是反映电场性质的物理量用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法应结合学生前面学过的类似的定义方法让学生领会电场强度的定义应当要求学生确切地理解和这两个公式的含义以及它们的区别和联系应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂一般只限于两个电场叠加的情形通过这种计算使学生理解场强的矢量性5电场线是为了形象描述电场而引入的电场线不是实际存在的线教后记对于两个公式的理解以及电场强度的定义还存在问题要通过题目去强化对于几种典型问题学生死记答案要让他们养成分析题目的习惯学生对于计算题过于依赖计算器要让他们养成手算习惯电势差法门高中史军海教学目标一知识与技能理解电势差的概念会计算点电荷在电场力作用下从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功二过程与方法知道电势和电势差的关系三情感态度与价值观培养学生概括归纳类比的能力和抽象思维能力教学重点和难点1重点电势差的概念电势能的改变与电场力做功的关系电功计算2难点电势差的定义比值及在电场中电场力对电荷做功引起电荷的电势能的减少的认识教学过程一新课教学1电势差又叫电压1定义电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中电场力做的功WAB与电荷量q的比值叫AB两点之间的电势差UAB2定义式3单位伏特符号V1V1JC4物理意义电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功例如UAB10V移动1库仑正电荷电场力做功为10J移动1库仑负电荷电场力做功10J2电势与电势差的比较1电势差是电场中两点间的电势的差值2电场中某一点的电势的大小与选取的参考点有关电势差的大小与选取的参考点无关3电势和电势差都是标量单位都是伏特都有正负值电势的正负表示该点比参考点的电势大或小电势差的正负表示两点的电势的高低3应用计算时相关物理量用正负值代入其结果0电场力做正功0电场力做负功00二典型例题分析例1教材P24页例1例2将一个电量为2109C的点电荷从电场中的N点移到M点需克服电场力做功14108JNM两点间的电势差UNM为多少若将该电荷从M移到N电场力做什么功UMN为多少解析1WNM14108J2WMN14108J说明应用计算时注意各物理量用正负值代入例3一个电荷量为1105C的电荷从电场外某点移到电场内的一点A时克服电场力做功0006J则A点的电势为600V如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时电场力做功0002J则B点的电势为200VUAB400V若有另一电荷量为02C的负电荷从A移到B点电场力做正功大小为80J三课堂小结1电势差和电势的概念2电势差和电势的区别3应用计算时的注意事项四随堂精练1若带正电荷的小球只受到电场力作用则它在电场中A一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C不一定沿电场线运动但一定由高电势处向低电势处运动D不一定沿电场线运动也不一定由高电势处向低电势处运动2一个带正电的质点电量q20109C在静电场中由a点移到b点在这过程中除电场力外其他力作的功为60105J质点的动能增加了80105J则ab两点间的电势差UaUb为A3104VB1104VC4104VD7104V参考答案1D2B教后记在讲解电势差和电势的关系时还应该采用类比法和高度高度差相比因怕学生混淆概念没有敢讲结果效果并不理想在电场力做功与电势能的变化的关系讲解上给了学生一些有用的结论学生判断较熟练带电粒子在电场中的运动法门高中李均正教学目标一知识与技能1了解带电粒子在电场中的运动只受电场力带电粒子做匀变速运动2重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动类平抛运动知道示波管的主要构造和工作原理二过程与方法培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动三情感态度与价值观1渗透物理学方法的教育运用理想化方法突出主要因素忽略次要因素不计粒子重力培养学生综合分析问题的能力体会物理知识的实际应用重点带电粒子在电场中的加速和偏转规律难点带电粒子在电场中的偏转问题及应用教学方法类比法与重力类比多媒体展示分组讨论训练归纳总结学法指导学生一定要同重力类比把重力的知识迁移过来与同学交流讨论教学过程一复习力学及本章前面相关知识要点动能定理平抛运动规律牛顿定律场强等二教学1带电粒子在电场中的运动情况平衡加速和减速若带电粒子在电场中所受合力为零时即F0时粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态例带电粒子在电场中处于静止状态该粒子带正电还是负电分析带电粒子处于静止状态F0因为所受重力竖直向下所以所受电场力必为竖直向上又因为场强方向竖直向下所以带电体带负电若F0只受电场力且与初速度方向在同一直线上带电粒子将做加速或减速直线运动变速直线运动打入正电荷右图将做匀加速直线运动设电荷所带的电量为q板间场强为E电势差为U板距为d电荷到达另一极板的速度为v则电场力所做的功为粒子到达另一极板的动能为由动能定理有或对恒力若初速为v0则上列各式又应怎么样让学生讨论并列出若打入的是负电荷初速为v0将做匀减速直线运动其运动情况可能如何请学生讨论并得出结论请学生思考和讨论课本P33问题分析例题1让学生详细完成详见课本P33思考与讨论若带电粒子在电场中所受合力F0且与初速度方向有夹角不等于0180则带电粒子将做什么运动曲线运动4545引出2带电粒子在电场中的偏转不计重力且初速度v0E则带电粒子将在电场中做类平抛运动复习物体在只受重力的作用下被水平抛出在水平方向上不受力将做匀速直线运动在竖直方向上只受重力做初速度为零的自由落体运动物体的实际运动为这两种运动的合运动详细分析例题2然后让学生完成解粒子v0在电场中做类平抛运动沿电场方向匀速运动所以有电子射出电场时在垂直于电场方向偏移的距离为粒子在垂直于电场方向的加速度由得代入数据得m即电子射出时沿垂直于板面方向偏离036m电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为v0而垂直于电场方向的速度故电子离开电场时的偏转角为代入数据得68讨论若这里的粒子不是电子而是一般的带电粒子则需考虑重力上列各式又需怎样列学生讨论思考让学生板式讲解3示波管的原理1示波器用来观察电信号随时间变化的电子仪器其核心部分是示波管2示波管的构造由电子枪偏转电极和荧光屏组成如图3原理利用了电子的惯性小荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等灵敏直观地显示出电信号随间变化的图线注多媒体展示示波管结构和动画演示电子运动的过程让学生对P35的思考与讨论进行分组讨论练习1如图1512所示一根长L15m的光滑绝缘细直杆MN竖直固定在场强为E10105NC与水平方向成30角的倾斜向上的匀强电场中杆的下端M固定一个带电小球A电荷量Q45106C另一带电小球B穿在杆上可自由滑动电荷量q10106C质量m10102kg现将小球B从杆的上端N静止释放小球B开始运动静电力常量k90109Nm2C2取g10ms21小球B开始运动时的加速度为多大2小球B的速度最大时距M端的高度h1为多大3小球B从N端运动到距M端的高度h2061m时速度为v10ms求此过程中小球B的电势能改变了多少图15122如图915所示电荷量为e质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀强电场初速度为v0当它通过电场B点时速度与场强方向成150角不计电子的重力求AB两点间的电势差解析电子进入匀强电场后在电场力作用下做匀变速曲线运动根据运动的分解可知电子在垂直于场强方向上做匀速直线运动将B点的速度分解如图电子从A运动到B由动能定理得答案课堂练习多媒体展示三小结1研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索带电粒子在电场中的运动是一个综合电场力电势能的力学问题研究的方法与质点动力学相同它同样遵循运动的合成与分解力的独立作用原理牛顿运动定律动能定理功能原理等力学规律研究时主要可以按以下两条线索展开1力和运动的关系牛顿第二定律根据带电粒子受到的电场力用牛顿第二定律找出加速度结合运动学公式确定带电粒子的速度位移等这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况2功和能的关系动能定理根据电场力对带电粒子所做的功引起带电粒子的能量发生变化利用动能定理或从全过程中能量的转化研究带电粒子的速度变化经历的位移等这条线索同样也适用于不均匀的电场2研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧1类比与等效电场力和重力都是恒力在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比例如垂直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可等效于重力场强度g值的变化等2整体法全过程法电荷间的相互作用是成对出现的把电荷系统的整体作为研究对象就可以不必考虑其间的相互作用电场力的功与重力的功一样都只与始末位置有关与路径无关它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化从电荷运动的全过程中功能关系出发尤其从静止出发末速度为零的问题往往能迅速找到解题入口或简化计算四课堂阅读1引导学生完成问题与练习134做练习2阅读教材内容及P3637的科学足迹科学漫步五作业练习册P65389题教后记1带电粒子在电场中的运动是综合性非常强的知识点对力和运动的关系能量的观点要求较高是高考的热点之一所以教学时要有一定的高度2学生对于带电粒子在电场中的运动的处理局限于记住偏转量和偏转角的公式不能从力和运动的关系角度高层次的分析这样的能力可能要到高三一轮复习结束才能具备电势差与电势强度的关系法门高中李均正教学目标一知识与技能理解匀强电场中电势差与电场强度的定性定量关系对于公式要知道推导过程能够熟练应用解决有关问题二过程与方法通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性定量关系的学习培养学生的分析解决问题的能力三情感态度与价值观从不同角度认识电场分析寻找物理量之间的内在联系培养学生对科学的探究精神体会自然科学探究中的逻辑美教学重点与难点分析前面几节的内容是研究描述电场的各个物理量本节内容是研究电势差与电场强度的关系注意电场强度是描述电场力的性质电势是描述电场能的性质电势差是跟电场力移动电荷做功相互联系如下图电场强度与电势差的关系电场力与电势能的变化之间的关系这两个关系之间的内部逻辑教师在讲解时需要把握其内部联系教法建议本节课是通过分析推理得出匀强电场的电势差与电场强度之间的关系的教学中重视启发学生联想分析物理量之间的关系要使学生不仅知道结论并会推导得出结论在一定的条件下正确应用结论教学方法通过总结本章概念讲解电势差和场强的关系最后练习对比教学方法学生一定要通过简单的联系反复体会教学过程电势差与电场强度关系一课题引入教师出示图片讲解场强是跟电场对电荷的作用力相联系的电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的那么场强与电势差有什么关系呢我们以匀强电场场为例来研究问题1如图所示匀强电场E中正电荷q在电场力作用下从A点沿电场方向移动到B点已知AB两点之间的距离为d分析电场强度E与电势差之间有什么关系AB间距离为d电势差为场强为E把正电荷q从A点移到B时电场力所做的功为利用电势差和功的关系这个功又可求得为比较这两个式子可得即这就是说在匀强电场中沿场强方向的两点间的电势场等于场强和这两点间距离的乘积如果不是沿场强方向的呢学生可以进行讨论分析如图所示教师出示图片并讲解AD两点间电势差仍为U设AD间距离s与AB夹角将正电荷从A移动到D受电场力方向水平向右与位移夹角故电场力做功为所以利用电势差和功的关系比较这两个式子可得d为AB两点间距离也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在场强方向的投影关于公式需要说明的是1U为两点间电压E为场强d为两点间距离在场强方向的投影2由得可得场强的另一个单位所以场强的两个单位伏米牛库是相等的注此公式只适用于匀强场二例题讲解具体内容参考典型例题资料例如图所示匀强电场中的一组等势面ABCD相邻间距离为2cm则场强E离A点15cm的P点电势为V解析EUSABsin6001000金太阳新课标资源网httpwxjtyjycom3VmUBpESBPsin6001000金太阳新课标资源网httpwxjtyjycom305102金太阳新课标资源网httpwxjtyjycom2V25VBP之间电势差为25V由于UPUB所以Up25V课堂练习1AB是某电场中一条电场线上的两点一正电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点运动到B点速度图象如图95所示下列关于AB两点电场强度E的大小和电势的高低的判断正确的是图95AEAEBBEAEBCABDAB2如图所示虚线abcd表示匀强电场中的4个等势面两个带电粒子MN重力忽略不计以平行于等势面的初速度射入电场运动轨迹分别如图中MPN和NQM所示己知M是带正电的带电粒子则BDAN一定也带正电Ba点的电势高于b点的电势C带电粒子N的动能减小电势能增大D带电粒子N的动能增大电势能减小3课后23题三方法小结场强表示单位电量的电荷所受的电场力而电场中两点间的电势差表示单位电量的电荷在这两点间移动时电场力所做功的大小由于力和功是互相联系的所以场强与电势差之间存在着必然的联系在非匀强电场中电势差与场强的关系要复杂的多但是电场中两点间距离越小时的电势差越大则该处场强就越大只能是定性判断四作业课后5题练习册P6956题教后记这节课的重点就在公式的理解特别是在d不在场强方向时如何处理在讲解时特别要把握好电场强度与电势差的关系电场力做功与电势能的变化之间的关系这两个关系之间的内部逻辑但也不要指望学生在一节课就解决所有问题感觉要多和重力类比