电场强度教案

电场强度教学设计江苏省盱眙县马坝中学周峰教材人教版普通高中课程标准实验教科书物理选修第一章第三节教学时间一课时教学目标一知识与技能粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程知道电荷间的相互作用是通过电场发生的电场是客观存在的一种特殊的形态理解电场强度的概念及其定义会根据电场强度的定义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场强的叠加原理并能应用这一原理进行简单的计算二过程与方法经历探究描述电场强弱的物理量的过程获得探究活动的体验领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场理想模型法比值法类比法等物理学研究方法三情感态度与价值观体验探究物理规律的艰辛与喜悦学习科学家严谨科学的态度教学重点探究描述电场强弱的物理量理解电场电场强度的概念并会根据电场强度的定义进行有关的计算教学难点探究描述电场强弱的物理量教学用具多媒体课件设计思路以电荷间相互作用如何发生如何描述电场的强弱两大问题为主线展开具体操作思路是学生自学电场培养学生阅读汲取信息的能力通过实验模拟和定量分析的方法探究描述电场强弱的物理量通过练习巩固加深对电场强度概念的理解探讨点电荷的电场及场强叠加原理教学设计一复习提问新课导入分钟教师上一节课我们学习了库仑定律请同学们回忆一下库仑定律的内容是什么学生回答略教师我们不免会产生这样的疑问投影展示问题真空中它们之间相隔一定的距离这种相互作用是如何产生的呢难道能够不需介质超越空间投影展示探究影响电荷间相互作用力的因素图片教师这幅图大家不陌生那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一样说明了什么学生回答库仑力的大小与距离有关教师其本质原因又是什么呢投影展示问题教师带着这两个疑问本节课我们一齐来学习第三节电场强度板书课题二新课教学分钟一电场教师请同学们带着以下问题自学电场内容电荷间的相互作用是如何发生的这一观点是谁提出来的请用自己的语言描述一下什么是电场电场有什么本领学生自学师板书一电场学生回答略教师法拉第同学们曾记否学生集体回答电磁感应现象教师法拉第是英国物理学家化学家对事物的本质有着非常敏锐的洞察力在电学上有着突出的贡献依据法拉第的观点我们如何描述电荷之间的作用力师生共析略教师启发引导场是物质它和分子原子组成的实物一样具有能量质量和动量电视机收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播特殊看不见摸不着存在于电荷周围并板书电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质教师场与实物是物质存在的两种不同形式学生回答对放入其中的电荷有静电力的作用二科学探究描述电场强弱的方法教师下面我们再来探讨第二个问题依次投影问题相同的小球在不同的位置所受作用力不一样其本质原因是什么呢对照探究影响电荷间相互作用力的因素图片说明学生回答电场强弱不同那么如何来描述电场的强弱呢教师启发像速度密度等寻找一个物理量来表示如何来研究电场学生思考教师启发引导电场的本领是对场中的其他电荷具有作用力这也是电场的最明显最基本的特征之一因此在研究电场的性质时我们可以从静电力入手板书研究方法教师对于像电场这样看不见摸不到但又客观存在的物质可以根据它表现出来的性质来研究它这是物理学中常用的研究方法教师还需要什么学生回答电场及放入其中的电荷多媒体依次展示教师简述探究影响电荷间相互作用力的因素中的试探电荷场源电荷师生共析对试探电荷的要求教师下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示并描述你看到的现象说明了什么多媒体动画模拟不同位置偏角不同增加试探电荷带电量偏角均增加学生回答不同位置受力不同同一位置试探电荷带电量增加受力增大但不同位置受力大小关系不变教师下面我们再通过表格定量地来看一看将表格填完整并分析比较表格中的数据有什么特点和规律看你能否得出如何来描述电场的强弱多媒体展示表格学生回答后依次填入及等表一位置试探电荷静电力表二位置表三位置试探电荷静电力学生思考并交流讨论学生回答不同的电荷即使在电场中的同一点所受静电力也不同因而不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱电场中同一点比值是恒定的与试探电荷的电荷量无关同一张表格在电场中不同位置比值不同三张表格比较师生共同小结比值由电荷在电场中的位置决定与电荷的电荷量大小无关它才是反映电场性质的物理量教师在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度并板书三电场强度定义教师以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的学生回答略教师从它的定义电场强度的单位是什么学生回答教师介绍另一种单位并板书单位或教师结合板画在电场中不同位置同种电荷受力方向不同说明场强是矢量还是标量学生集体回答矢量教师结合板画电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同如何确定场强的方向呢教师在物理学中作出了这样的规定板书试探电荷静电力方向电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同教师按照这个规定如果放入电场中的是负电荷呢学生回答与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反投影练习练习加深对场强的理解探讨点电荷的场强大小与方向点电荷是最简单的场源电荷设一个点电荷的电荷量为与之相距为的点放一试探电荷所带电荷量为试用所学的知识推导点的场强的大小并确定场强的方向若所放试探电荷为结果如何如果移走所放的试探电荷呢请两位同学板演前两问后共同完成第三问师生共同归纳总结点电荷电场的场强大小与方向多媒体动画演示方向的确定方法电场强度是描述电场力的性质的物理量在静电场中它不随时间改变电场中某点的场强完全由电场本身决定与是否放入电荷放入电荷的电荷量电性无关辨析和的关系强调的适用条件练习探讨场强的叠加巩固对场强的理解及公式的灵活运用加强计算能力培养如图所示真空中有两个点电荷和它们相距点与两个点电荷的距离相等求电场中点的场强在点放入电量求它受的电场力教师题中场源电荷不止一个如何来确定电场中某点的场强学生平行四边形定则请两位同学板演教师根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产生电场的场强如何确定学生思考后回答无限等分成若干个点电荷教师根据以上方法同学们设想一下一个半径为的均匀带电球体或球壳外部产生电场的场强如何求解学生思考后回答等效成电荷量集中于球心的点电荷三小结多媒体依次投影并简述通过本节课的学习我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用正是利用电场的这一特性我们通过研究试探电荷的所受静电力特点引入了描述电场强弱的物理量电场强度电场强度是用比值法定义的它是矢量有方向电场电场强度的概念是电学中最重要的概念之一它的研究方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法四板书设计一电场客观存在的一种特殊的物质形态二电场强度定义单位方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同三点电荷的电场推导大小方向四电场强度的叠加五布置作业教材思考题完成课本比较电场强度与重力加速度有什么相同点和不同点六教学反思探究描述电场强弱的物理量是本节课的重难点内容之一应给学生充分的思考时间并让学生相互交流讨论教师还可进行适当启发引导另外探究时间很难控制在内容处理上应做到详略得当发挥学生的主动性如对电场及练习题的处理尽可能由学生完成教学目标知识目标知道什么是电场理解电场强度的概念掌握电场强度点的定义式单位和电场强度方向的规定能力目标能够认识电场的物质性理解物理学上利用比值来定义物理量的方法情感目标电场虽然看不到摸不到但是它实际存在的可以根据它表现出来的性质研究认识这是物理学中常用的研究方法学习它同时帮助建立科学的方法论教学建议重点难点分析重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法电场强度是描述电场性质的物理量之一是本节难点初学者要注意不要将电场强度和电场力混淆关于电场强度定义的教材分析电场强度虽然由检验电荷所受到的电场力与电荷量的比值来定义的物理量但与检验电荷无关场强与检验电荷所受到的电场力不存在正比关系与检验电荷的电荷量之间不存在反比关系也就是说电场中某点的电场强度与放在该点的检验电荷大小电荷的正负以及该点是否存在检验电荷无关电场强度与产生电场的源电荷有关与这点在电场中的位置有关关于讲解电场概念的教法建议在讲解电场概念时要注意强调电场的物质性也就是说电荷之间的相互作用是通过电场这一媒介完成的由于电场是看不见摸不到的但是却客观存在讲解时可以对比重力场进行讲解也可以联系现代科技例如卫星信号的传送是通过电磁场这一媒介完成的关于电场强度讲解的教法建议电场强度是电学知识中最基本的概念之一它是描述电场的力的属性的物理量电场强度的学习是本章知识的难点内容电场强度是描述电场属性的重要物理量是教学的重点教材中以一个点电荷产生的电场来讲解讨论的同一个检验电荷在电场中的不同位置受到的电场力的大小不同而电场强度的表述是用检验电荷在电场不同位置所受到的电场力的大小与检验电荷的电荷量的比值来定义的也说明电场中不同位置上电场对电荷的作用不同在教学中可以说明在电场中的同一点上改变检验电荷的电量检验电荷所受到的作用力的大小也成比例的变化检验电荷所受到的电场力与电荷量的比值是一恒量由此引出电场强度的概念注意电场强度与电场力的区别与联系项目电场强度电场力区别物理意义反应电场本身的力的性质指电荷在电场中所受的力决定因素在电场中某一点是一个恒量用来量度它决定于电场本身而与检验电荷的存在与否无关力的大小决定于放在电场力的电荷的电量以及电场中这一点的电场强度的大小即矢量的方向场强方向与正电荷放在电场里所受电场力的方向相同正电荷受电场力方向与场强的方向相同负电荷受电场力方向与场强方向相反单位牛库或者伏米牛联系电场电场强度一教学目标了解电场的概念理解电场强度的概念掌握电场强度的计算方法二重点难点分析重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法电场强度是描述电场性质的物理量之一这是难点初学者容易把电场强度跟电场力混同起来三主要教学过程复习库仑定律在真空中两个点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比跟它们的距离的平方成反比作用力的方向在它们的连线上这就是库仑定律新课引入任何力的作用都离木开物质脚踢球脚对球的力直接作用在球上狗拉雪橇狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的地球对地表附近物质的作用力是通过重力场物质作用的地球与月亮间有万有引力作用力也是因有万有引力场物质两电荷间相互作用时不直接接触它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的这就是电场教学过程设计电场电荷周围存在一种特殊物质提问既然场是物质为什么我们看不到呢答物质形式例如可见光波长由但还有很多波长的光线我们看不到但不等于它们不存在不能以人类感官为标准判定存在与否场客观存在的证明是它有力能的特性例如重力场对有质量的物体有力的作用且可对物体做功说明其能量电场对放入其中的电荷也有力的作用可对做功说明其有能量电场的基本性质电场对放入其中的电荷有力的作用此力称电场力静电场静止电荷的电场场有能和力的特性我们先看电场中力的性质它是本章的重要内容先以点电荷为例如图所示在电场中点分别放入电荷则它们分别受电场力为看看上式我们可发现场电荷对不同的检验电荷有不同的电场力但只要点位置不变与的比值就不变若换到点则从上面分析看出固定则电场的空间分布固定对于场中某固定点值仅与有关与检验电荷无关它反映的是电场的性质反映的是电场的强弱称场强电场强度定义放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度简称场强定义式电场力国际单位牛电量国际单位库电场强度国际单位牛库物理意义电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力电场强度是矢量规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向电场中同一点受力方向不同场强只能有一个方向规定以的受力方向为正例在图中标出四点的电场强度的方向正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向单位牛库借助于点电荷场强推出可适用于任意电场一个点电荷电场的场强真空中与检验电荷无关仅与场电荷及有关方向正电荷在该点受电场力方向以后还会遇到各点场强大小方向均相同的匀强电场两个点电荷产生的电场的叠加原理如图所示在正点电荷与负点电荷产生的电场中有一点求点的电场强度由电场强度的定义可知在数值上为点电荷在点所受的电场力今在点放将同时受到和的作用每个作用力都能单独用库仑定律求出就像另一个电荷不存在一样而受的合力为各分力的矢量和又因是正电荷所以它受的电场力在数值上等于场强也就是说点的合场强为与单独在点产生的场强的矢量和这就是电场强度的叠加原理用电场强度的叠加原理可以求得任意多个点电荷产生的电场强度任何一个带电体不管其电荷分布多么复杂都可以视为由许多点电荷组成因而可以用场强叠加原理求出它的场强可以看出真空中任意多个点电荷产生的电场强度仅由场电荷电场中的位置两个因素决定而与检验电荷无关比较和是场强的定义式适用于任何电场是点电荷电场中场强的计算式电场强度小结电场中某点场强大小和方向均与该点放不放检验电荷放哪种电荷放多大检验电荷无关是电场自身的性质与外界因素无关对确定的电场来说在某点放单位正电荷时它受电场力的大小和方向是确定的场强例题例场电荷是正点电荷检验电荷是负电荷它们相距而静止且都在真空中如图所示求受的电场力所在的点的场强只将换为的正点电荷再求受力及点的场强将受力电荷拿去后再求点场强解库仑定律方向在与的连线上且指向由电场强度的定义所以方向由指向由库仑定律方向由指向方向由指向因与无关自然也不会影响的大小与方向所以拿走后场强不变例如图所示点电荷与静止于真空中相距它们均为正电荷求连线中点的场强求场强为的点位置解在点放它受力情况如图所示为对的作用力为对的作用力而合力为方向指向所以先分析的点可能的位置范围因在该点放时它受力为零所以与对作用力一定等大反向因而两力共线由此可以断定的点在与的连线上当放于以左及以右的连线上时它受的两个力都同向因而不可能抵消所以的点一定在两点电荷中间的连线上令的点距为如图所示电荷在点受力为零所以有无意义舍去答方向指向的点在与之间距为四说明对于电场强度概念的理解注意定义电场强度无论放正负检验电荷的方向定义为受力方向类似于电流方向定义为正电荷移动方向无论是谁移动形成电流电场强度为自身性质与检验电荷无关我们研究的电荷均处于真空中如处于空气中也可近似认为是在真空中