电场强度教案

电场强度教案

作为一名专为他人授业解惑的人民教师，就有可能用到教案，借助教案可以让教学工作更科学化。那么什么样的教案才是好的呢？下面是小编为大家整理的电场强度教案，欢迎大家分享。

一、教学目标

1.知识目标:

(1)通过本节课的复习,进一步加深对电场概念的理解,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)加深理解场电荷、检验电荷的概念,深刻理解和掌握电场强度的概念。

(3)能够运用点电荷的电场强度公式进行简单运算。

(4)进一步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。

2.能力目标:

能够运用所学概念、公式进行简单运算,形成一定的解题能力。

二、教学重点、难点

1.进一步深刻理解电场和电场强度的概念是本节课的重点。

2.熟练应用电场强度的概念、场的叠加原理解决有关问题是本节的难点。

三、教学方法:

讲练结合,启发式教学

四、教 具:

幻灯片,上节课所用的课件

五、教学过程:

(一)复习提问

1.什么是电场?电场最基本的特性是什么?

2.用什么物理量来描述电场的强弱?是怎样定义的?是矢量还是标量?

3.电场强度的方向是怎样规定的?计算公式你知道有几个?应用时需要注意什么?

4.什么是电场的叠加原理?

引导学生回答:

1.电场的概念:

(1)电场是存在于电荷周围空间里的一种特殊物质。

只要有电荷存在,电荷周围就存在着电场。

(2)电场的基本性质:电场对放在其中的电荷有力的作用。

(这种力叫电场力)

2.电场强度:

(1)用电场强度来描述。定义:物理学中把放入电场中某一点的检验电荷受到的电场力与它的电量的比值叫做这一点的电场强度。简称场强。

(2)定义式:

(适用于任何电场)

(3)E的方向:

E和力F一样,也是矢量。我们规定电场中某点的场强方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同,那么负电荷所受电场力的方向与电场强度方向相反。

(4)E的单位:在国际单位制中E的单位: 牛/库(N/C)

(5)E的物理意义:

①描述某点电场的强弱和方向,是描述电场力的性质的物理量,是矢量。

②某点的场强E的大小和方向取决于电场,与检验电荷的正负、电量及受到的电场力F无关。

③ 只能用来量度电场强弱,而不能决定电场强弱。

④ 为定义式,适用于一切电场

3.点电荷电场的场强:

a、表达式: (此式为决定式,只适用于真空中点电荷的电场)

b、方向:若Q为正电荷,E的方向背离Q,若Q为负电荷,E的方向指向Q。

c、几个点电荷同时存在的空间的电场叠加(场的叠加原理)

如果一个电场由n个点电荷共同激发时,那么电场中任一点的总场强将等于n个点电荷在该点各自产生场强的矢量和。

(应用平行四边形法则)

4、电场力F:

(1)概念:电场力是电荷在电场中受到电场的作用力。

(2)关系:电荷在电场中某点所受到的电场力F由电荷所带电量q与电场在该点的电场强度E两因素决定。即:

①大小:F=qE(电场力的决定式,F和q、E都有关)

②方向:正电荷受电场力方向与E相同,负电荷受电场力方向与E相反。

5、电场强度E和电场力F是两个不同概念

注意点:

1、对象不同

2、决定因素不同

3、方向不一定相同

4、单位不同

(二)进行新课

1.作业讲评

根据上节课学生作业中出现的问题进行适当评析。

2.例题精讲

【例1】带电小球A、C相距30cm,均带正电.当一个带有负电的小球B放在A、C间连线的直线上,且B、C相距20cm时,可使C恰受电场力平衡.A、B、C均可看成点电荷.

①A、B所带电量应满足什么关系?

②如果要求A、B、C三球所受电场力同时平衡,它们的电量应满足什么关系?

学生读题、思考,找学生说出解决方法.

通过对此题的分析和求解,可以加深对场强概念和场强叠加的理解.学生一般从受力平衡的角度进行分析,利用库仑定律求解.在学生解题的基础上做以下分析.

分析与解:

①C处于平衡状态,实际上是要求C处在A、B形成的电场中的电场强度为零的地方.

既然C所在处的合场强为零,那么,C所带电量的正或负、电量的多或少均对其平衡无影响.

②再以A或B带电小球为研究对象,利用上面的方法分析和解决.

答案:①qA∶qB=9∶4,②qA∶qB∶qC=9∶4∶36.

【例2】如图所示,半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀分布的正电荷,其单位长度上的带电量为q,现截去环上一小段AB,AB长为 ( ),则剩余部分在圆环中心处O点产生的场强多大?方向如何?

学生思考、讨论,可以请学生谈他们的认识与理解.

通过本题的求解,使学生加强对电场场强叠加的应用能力和加深对叠加的理解.

分析与解:

解法之一,利用圆环的对称性,可以得出这样的结果,即圆环上的任意一小段在圆心处所产生的电场场强,都与相对应的一小段产生的场强大小相等,方向相反,相互叠加后为零.由于AB段被截掉,所以,本来与AB相对称的那一小段所产生的场强就成为了整个圆环产生的电场的合场强。因题目中有条件 ,所以这一小段可以当成点电荷,利用点电荷的场强公式可求出答案.

解法之二,将AB段看成是一小段带正电和一小段带负电的圆环叠放,这样仍与题目的条件相符.而带正电的小段将圆环补齐,整个带电圆环在圆心处产生的电场的场强为零;带负电的一小段在圆心处产生的场强可利用点电荷的场强公式求出,这就是题目所要求的答案.

答案: ,方向指向AB

练习:如图所示,等边三角形ABC的边长为a,在它的顶点B、C上各有电量为Q(0)的点电荷.试求三角形中心处场强E的大小和方向.

学生自己练习求解,以巩固概念.

通过此题的求解,进一步巩固对场强矢量性的认识和场强叠加理解.

3.课堂练习

(1)下列说法中正确的是

A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场。

……此处隐藏9428个字……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。

②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。

③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：①“探究影响电荷间相互作用力的因素”中的试探电荷；②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：①不同位置偏角不同；②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：①F1、F2、F3及F1＜F2＜F3；②2F1、3F1、4F1、nF1等。

表一：（P1位置）

试探电荷 q 2q 3q 4q nq

静电力 F1 2F1 3F1 4F1 nF1

表二：（P2位置）

试探电荷 q 2q 3q 4q nq

静电力 F2 2F2 3F2 4F2 nF2

表三：（P3位置）

试探电荷 q 2q 3q 4q nq

静电力 F3 2F3 3F3 4F3 nF3

（学生思考并交流讨论）

学生回答：

（1）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；

（2）电场中同一点，比值F/q是恒定的，与试探电荷的电荷量无关；（同一张表格）

（3）在电场中不同位置比值F/q不同。（三张表格比较）

师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q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F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书。

（三）电场强度

1．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：N/C

教师介绍另一种单位并板书。

2．单位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m

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）

3．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1（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+Q，与之相距为r的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。

（1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向；

（2）若所放试探电荷为-2q，结果如何？

（3）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：

1．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）

2．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2（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Q1＝+3．0×10-8C和Q2＝－3．0×10-8C，它们相距0．1m，A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0．1m。求：

（1）电场中A点的场强；

（2）在A点放入电量q＝－1×10-6C，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R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

1．定义：E＝F/q

2．单位：

3．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

1．推导：

2．大小：

3．方向：

四、电场强度的叠加

五、布置作业

教材P16-171、2、7

思考题：

完成课本P173，比较电场强度E＝F/q与重力加速度g＝G/m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。