高三物理教案：《电场强度 电场线》教学设计

　　教学目标：

　　（一）知识目标

　　1．知道电荷间的作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊的物质形态。

　　2．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义及其变形公式的进行简单的计算，

　　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、知道什么是匀强电场中电场线的分布

　　5、知道两块互相靠近，带等量异种电荷的平行金属板之间的电场是匀强电场

　　（二）能力目标

　　通过观察演示实验，理解建立电场线的思想过程，并通过概括出典型电场的电场线特点的过程，培养学生的观察能力和概括能力；

　　（三）德育目标

　　通过对有关问题的生生讨论学习，培养学生的批判性思维和发散性思维；

　　重点：电场强度

　　难点：电场强度概念的建立

　　教具：

　　教学过程：

　　〔复习引入〕

　　问：库仑定律的内容、表达式、适用条件？

　　电荷之间存在相互作用力，这种相互作用是怎么发生的呢？人们对这个问题的认识在历史上曾有过两种不同的观点。在法拉第之前，人们认为两个电荷之间的相互作用力是一种超距作用，也就是一个电荷对另一个电荷的作用是隔着一定空间直接给予的，不需要中间有什么媒介做传递，这种方式可表示为：

　　在19世纪30年代法拉第提出一种观点，认为电荷的周围存在着由它产生的电场，另外一个电荷受到这个电荷的作用力就是通过这个电场给予的，这种作用方式可以表示为：

　　近代物理学的理论和实践已经完全证明了场的观点的正确性。电场以及将要学习的磁场已被证明是一种客观存在的物质形态，电视台和无线广播电台就是靠激发电磁场的方式发送各种节目信号的。虽然电磁场“看不见”、“摸不着”，但是我们却可以在远离发射塔的地方，用电视机和收音机接受它们发送的节目信号，这就是电磁场客观存在的很好的例证。这节课我们就来学习描述电场的重要概念。

　　〔新课教学〕

　　一、电场

　　1.存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质。

　　2.基本性质：

　　力的性质：对放入其中的电荷有力的作用，这种电场对电荷的静电力称为电场力。

　　能的性质：使放入其中的电荷具有能。

　　质疑：同一电荷q在电场中不同点受到电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？因为电场具有方向性，而且各个点强弱不同，所以同一电荷q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。

　　二、电场强度（E）

　　指出：虽然可以用同一电荷q在电场各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱，但是电场力F的大小还和电荷q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：在电场中同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q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F/q来表示电场的强弱。

　　1．大小；电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。

　　公式：E＝F/q    单位：N/C 或 V/m

　　2．方向：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。

　　E的物理意义：表示电场的强弱和方向，反映了电场力的性质。

　　思考：E由F、q决定吗？

　　E表示电场本身的属性，不由F、q决定，即E跟电场这某电有无试探电荷和试探电荷的电荷量的多少、电性如何、所受电场力均无关。但可用E＝F/q来计算E。

　　思考：F由E、q决定吗？（是的）

　　这是任何采用比值法定义的物理量的共同特点。

　　例：+Q的电场A处，放入一电荷q＝－4C，受到力F＝8N，则E＝？（2N/C）

　　若q＝8C，则E＝？（2N/C）

　　若不放电荷，E＝？（2N/C）

　　3．E由电场本身决定，与放入场中的电荷无关。

　　思考：E有电场本身的哪些因素决定呢？

　　例：电场中的某点的电场强度为4.0×104N/C，电荷量为5.0×10-8 C的点电荷在该点受到的电场力是多大？

　　例：真空中有一个电荷量为Q的点电荷，求离它距离为r处的电场强度

　　思考与讨论：书上的问题

　　三、电场线——为形象地描述电场而假想的曲线

　　1．在电场中画出的一些曲线，其上每一点的切线方向表示该点的场强方向。

　　演示：用感应起电机使一个静电羽带电，带领学生观察丝线分布情况后，给出点电荷周围电场线的画法。由点电荷电场的计算公式可知：距点电荷越远电场强度越小。从实验可看出在离场源电荷越近的地方，电场线越密，所以可以用电场线的疏密程度表示场强的强弱。

　　2．电场线的疏密程度反映电场的强弱

　　清楚了电场线如何描述场强，接下来要求熟悉几种典型的电场线的分布。

　　3．几种常见电场的电场线

　　1) 正电荷的电场线向外发散，离电荷近处，电场线密集，电场强度大

　　2) 负电荷的电场线向里聚集，离电荷近处，电场线密集，电场强度大

　　3) 等量异种电荷

　　演示：用感应起电机使两个静电羽带上等量异种电荷，给出靠近等量异种电荷周围的电场线的画法。

　　4) 等量同种电荷

　　演示：用感应起电机使两个静电羽带上等量同种电荷，给出靠近等量同种电荷周围的电场线的画法。

　　演示：用感应起电机使一个静电于和一个金属平行板带上异种电荷，使它们靠近。给出靠近的点电荷和金属平行板带上异种电荷时周围的电场线的画法。

　　4．电场线的特性：电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷，中途不中断

　　两条电场线不闭合、不相交、不相切

　　说明：电场中任一点的E的方向是唯一的，如相交则该处出现两个场强方向，所以不能相交；电场线的疏密表示电场的强弱，如相切，则在切点电场线密度无穷大，这种情况不可能，所以不能相切。

　　注意：电场线在空间上是立体分布的。

　　5．匀强电场：电场强度的大小、方向处处相同

　　演示：用感应起电机使两个金属平行板带上异种等量电荷，使它们靠近，并相互正对，给出靠近的两个金属平行板带上异种电荷时周围的电场线的画法。

　　匀强电场的电场线：间距相等的平行线

　　产生条件：两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。

　　练习：

　　1、电场中有一点P，下列说法是正确的是（      ）

　　A、若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半

　　B、若P点没有试探电荷则P点的场强为零

　　C、P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大

　　D、P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向

　　2、下列关于电场说法中正确的是（      ）

　　A、只要有电荷存在，电荷周围一定存在着电场

　　B、在电场中的同一点，无论试探电荷q的值如何变化，F和q的比值始终不变

　　C、电场中某一点的场强为零，则放在该点的电荷受到的电场力一定为零

　　D、由电场强度的定义式E=F/q可知，E与F成正比，E与q成反比

　　4、关于电场线的说法正确的是（    ）

　　A、电场线既能描述电场的方向，也能描述电场的强弱

　　B、电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹

　　C、电场线是人们为了形象化而假设的曲线，它不是实际存在的线

　　D、电场线是假想出来的一组曲线，所以不能用实验的方法来模拟