高中物理电场强度教案(汇编6篇)
如何设计一份生动有趣的高中物理电场强度教案?以下是网友“uzxwf1220”整理的高中物理电场强度教案(共6篇),供大家赏析。
高一物理教案
浠水一中 李春山
高一物理教案
浠水一中 李春山
验电荷q,分别放入带电体Q所产生的电场中的不同位置,观察检验电荷q受到的电场力有何特点。
实验:如图(1)所示,使有绝缘支柱的大金属球带电作为场源电荷,使丝线吊着的小铝箔球带少量电荷,用它代替检验电荷q。
实验一:把铝箔球放在电场中不同的方位,注意观察丝线的倾斜方向。现象:铝箔球在电场中不同方位时,丝线倾斜的方向不同。
实验二:铝箔球逐渐远离场源,注意观察丝线偏离竖直方向的角度。问:看到什么现象了? 现象:偏角逐渐减小。
投影出实验现象,如图2所示。
问:由这两个实验我们能得到什么结论?
学生答后教师归纳:以上两个实验表明,在电场中不同点,电场对检验电荷施加的电场力的大小和方向一般是不同的。
比如在A点电场对电荷施加方向向右的作用力,在D点电场对电荷施加方向向左的作用力,在A点电场对电荷的作用力大,在B点电场对电荷施加的作用力小,可见不同点电场的性质是不同的。怎样定量的、精确的描述电场的这一性质呢?
问:用检验电荷受到的电场力,行吗?(学生讨论)经学生讨论后,教师引导到观察实验。
实验三:把铝箔球放在电场中同一位置,减小它的带电量,注意观察丝线的偏角。
学生总结实验结论。
结论:在电场中同一点,检验电荷所受电场力随它所带电量的减小而减小,所以,电场力不能用于描述电场。要描述电场,需要找一个与检验电荷的电量无关而只由电场决定的物理量。
那我们用什么描述电场呢?如果我们能够做更精确的实验,就会发现:在电场中同一点,电场力不仅随检验电荷的电量的减小而减小,随电场力的增大而增大,而且跟检验电荷的电量之间存在这样的定量关系:
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浠水一中 李春山
在电场中同一点,比值F/q是一个与检验电荷和电场力无关的量,而在电场中不同点,比值一般不同,因而比值反映电场的性质。所以我们可以用它来描述电场,并把它定义为电场强度。
(二)电场强度
1.定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力与它电量的比值,叫这一点的电场强度,简称场强。
(1)单位:N/C
(2)大小:电场中某点的场强在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。
(3)方向:规定电场中某点场强的方向为正电荷在该点受到的电场力的方向。
场强是矢量。
一般电场中不同点,场强的大小及方向不同,场强大的地方,电场强,场强小的地方,电场弱,通常我们也把场强的大小和方向叫做电场的强弱和方向。
以上我们从一般电场出发引入了场强的定义,们以一个特殊的电场——真空中点电荷产生的电场为例,分析场强的物理意义。
2.真空中点电荷电场的场强
如图3所示,Q为放在真空中的点电荷。要求:(1)画出 A、B两点的场强方向。
(2)算出A、B两点的场强大小。(给出Q、r)(请一名学生板演,其他学生自己做)教师讲评并分析:
(1)场强的大小与方向跟检验电荷的有无、电量、电性没有关系。(2)场强的大小只由场源电荷和场点到场源的距离来决定。
(3)离场源电荷越近的点场强越大,离场源电荷越远的点场强越小。
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3.场强的叠加——平行四边形法则如图4所示,两个电荷+Q和-Q同时存在时,实验表明它们产生的电场互相独立、互不影响,P点的场强是E1和E2叠加的结果,遵从平行四边形法则,如图4所示。
(边讲边用计算机画出图4)
对于多个电荷产生的电场,同样遵从平行四边形法则。电场强度概念能定量描述各点电场的性质。电场中各点场强的大小和方向的分布是非常复杂的,我们如何方便而又形象地了解电场中各点场强的分布情况呢?最好画图。
(计算机打出图5)
如图5所示,在正电荷周围电场中画了很多场强矢量,从这个图上我们可以很方便地了解正电荷周围各点的电场分布情况,但它还不是最好的,因为电场中有无数个点,我们不能画出无数个矢量,法拉 高一物理教案
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教师归纳:电场线总是从正电荷出发,终止于负电荷或无穷远,如果只有负电荷,则电场线来自无穷远,终止于负电荷。
问:任意两条电场线都不会相交,这是为什么?
教师归纳:如果相交,则交点就会有两个切线方向,而同一点场强的大小和方向是唯一的。
实验模拟以上几种典型的电场线。
归纳:大家要特别注意一个问题:我们虽然可以用实验模拟电场线的分布,但是,电场线并不是电场中真实存在的曲线,它只是我们为了形象地描述电场而引入的。大家知道,法拉 高一物理教案
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电场是电荷周围客观存在的一种物质,它“看不见”、“摸不着”,我们是怎么认识它的呢?根据电场和其它物质的相互作用来认识电场的。为此我们引入了检验电荷,用检验电荷是否受到电场力来判断电场是否存在;又用检验电荷受到的电场力与它的电量的比值即电场强度来定量描述电场的性质。用电场线形象地描述电场的分布。
课后作业:(略)板书
电场强度(第二次课)2学时
本次课的内容在电场强度的定义基础上讨论点电荷电场强度和任意带电体的电场强度。电场强度描述电场力的性质。本次课的内容涉及场的基本思想,为以后学习其他类型的物理和工程中的场奠定了基础;此外,叠加原理的思想方法并应用来求解任意带电体的电场强度。
授课对象在中学已经有了场的概念和叠加原理的基本思想,为本节课的学习奠定了基础。但学生利用高等数学的积分微分手段研究物理问题的能力仍显不足,有待在教学中通过引导、分析、归纳而使学生得到逐步提高。
1、掌握点电荷电场的分布以及定量描述;
2、掌握利用叠加原理的思想求解任意形状带电体的电场;
3、通过引导、分析、归纳,使学生对物理和工程中其他类型的场有更一般的认识;
场的概念
任意形状带电体的电场强度的计算;
以问题讨论方法为主。以引导、分析、归纳、互动等方法辅助教学。多媒体、讲授
一、课程导入(约5分钟)
知识回顾(高中的场的概念、矢量叠加原理;上次课学习的电场强度的定义)设问:实际的任意形状的带电体的电场如何定量描述?
二、新课展开(约60分钟)概念:电场强度
设问:点电荷是最简单的带电体,如何定量描述点电荷周围的电场?
分析讨论:从电场强度最普适的定义E?F/q0出发,利用库仑定律,推导出点电荷电场强度公式;并分析得到点电荷电场分布的特点——具有球对称性的非均匀场。
设问:知道了点电荷电场的分布规律,对于几个点电荷组成的质点系周围的电场如何定量描述? 分析讨论:通过回顾中学里利用叠加原理计算合力(合加速度)、以及由绕定轴转动的质点的角动量求绕定轴转动的任意形状的物体的角动量的思想,得到求解点电荷系在周围的空间电场的办法——叠加原理。运用叠加原理分析点电荷系——在电磁学中具有重要地位的电偶极子的电场。
设问:点电荷系是不连续分布的,对于更复杂的任意形状连续分布的带电体周围的电场如何定量描述? 分析讨论:回顾绕定轴转动的物体的转动惯量的计算,得到计算任意形状连续分布的带电体电场的基本思想:分割→每个电荷元视为一个点电荷→将每个电荷元在场点处产生的电场叠加→得到任意形状连续分布的带电体的电场。
四、课堂讨论(约14分钟)
内容:带电圆环、带电圆盘轴线上的电场
五、小结(约3分钟)
六、拓展(约7分钟)
讨论:具有高度对称性的带电体(如:均匀带电圆筒)的电场利用叠加原理如何求?是否有更简单的方法?
七、作业:(约1分钟)自编习题集下册,练习二。
1、马文蔚主编.物理学(上、下册).高等教育出版社,2000年;
2、韦尚戟.带电体内电场强度有限的讨论.河池师专学报, 1989年第1期,19-20页;
3、马学军主编.大学物理习题解析.科学出版社,2012年
1、叠加原理在物理学中运用广泛,尽管在前面的教学中多次涉及,但学生运用这一思想解决实际问题的能力依然较弱,本次课应着重强调如何运用该原理来解决物理问题。
2、学习物理,除了掌握相关的物理学原理、思想以外,还必须有强有力的解决实际问题的工具,高等数学就是这样的工具。本次课的教学在讲授如何求解任意带电体电场的过程中应该把高等数学的运用放在重要位置。把一些数学原理讲活,比如:积分的本质就是求和,等等。
电场强度
尊敬的各位老师: 大家好!我是X号考生XXX,我的说课题目是《电场强度》,我将从教材分析、教法学法、教学程序设计三个方面进行说课。首先我们来进行教材分析。
一、教材分析 教材分析
本节课出自人教版高中物理选修3-1第一章第三节。《普通高中物理新课程标准》涉及本节内容的要求是:了解静电场;初步了解电场是物质存在的形式之一;理解电场强度;会用电场线描述电场。教材首先从“驳斥”物理史上占据一定地位的超距作用这样一个错误观念中引入“场”的思想,并从电磁场这一客观存在上揭示电场的存在,然而,这对于初学者来说依然非常抽象。本节内容涉及的概念比较多,而且难以理解,承接库仑定律、启发电势、电势差,乃至整个电磁学,所以同学们学好本节内容,领悟(抽象问题的)学习方法就尤为重要。因此,这节课我预备用连续两个课时来讲,分别以电场强度、电场线两个核心概念展开教学 教学目标
根据以上的教材分析和本着面向全体学生的原则,我从知识与技能目标、过程与方法目标和情感与态度目标三个方面培养学生,为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。
1)我确定的知识与技能目标是: 了解电场概念,知道电场是物质存在的形式之一; 理解电场强度概念,并能用电场强度公式计算,如点电荷作为场源的,相关电场的电场强度; 理解电场强度的叠加原理,并能用此进行相关问题的计算; 4 知道均匀带电的球或球壳外电场的电场强度特征; 知道电场线概念、意义及性质,并能用它来分析电场相关问题。2)我确定的过程与方法目标是:
体会电场是描述电荷相互作用的一种有效而且方便的方法;
在探究电场属性(电场强度)过程中体会用比值定义物理概念的方法;从比值定义法的普遍意义上理解电场强度概念和性质;
会用“力线”这一形象直观方法描述抽象问题。3)我确定的情感、态度与价值观目标是:
认识到科学于由“谬误”到“纠正谬误”中螺旋式发展,对科学史上的历史事件有着正确的认识观,树立正确的科学态度,培养科学精神。
:重点、难点的确定及依据:以深刻理解电场强度的物理意义为重点内容。确定依据为本节课的中心是让学生认识到场的客观存在,及场的力的性质。由此引入一个物理量并恰当地定义它成为本节课的核心问题,因此将它定为重点。
本节课的难点有三个:一场强的定义方法;二场强和电场力的区别和联系;三几种典型电场线的分布。确定的依据有三个方面:一电场强度的引入过程需要较强的抽象思维能力,二电场强度与电场力容易发生混淆,三学生对电场线的分布往往只识其形而不解其质。那么,究竟应该怎样来完成本节课的任务呢?下面说一下本节课的教法和学法。
二、教法学法:
教法:根据本节课内容较抽象、理性思维较强的特点,教学中要综合运用多种教学方法来启发学生思维,如:启发式教学法、“发现学习”教学法。
学法:让学生独立思考,协商讨论,突出主体性。因为学生不是被动接受知识的容器,而是学习的主人。促进学生自主学习,合作探究,形成个性化的知识结构同时变学会为会学,是改革传统教学的重大课题。
三、教学过程 引入新课
首先打开一瓶芳香剂,在一片芳香中进入课堂,并对同学说我今天我给大家带来了一片芳香,我给教室起个名字叫“芳香场”然后就围绕这个“芳香场”展开问题,用类比的方式来引出电场,电场强度,电场线等概念。如通过比较前排和后排同学对香味浓淡程度的不同感受引导学生:芳香场香不香,不是由我们的鼻子决定,而是芳香场本身决定。当然,要检测芳香场有多香,离不开使用我们的鼻子,然而我们又要避开我们鼻子的因素,例如灵敏度的影响。那么怎样避免?如果把我们闻到的香味程度定义为A,把灵敏度定义为B,芳香场本身的芳香强度定义为C,那么你觉得这三者会是什么关系?学生:C=A/B。
这样就引出了比值定义法。然后我讲解比值定义法的一般规律,即用比值定义法定义的物理量,一般是用来描述某一事物的某一方面的固有属性、功能或者本领得,这种固有属性、功能或者本领一般情况下只与事物本身因素决定。再举个例子来说明,如材料的密度由材料本身决定。然后再让后面的同学站到前面来体验,学生会发现,感觉前面比后面香。我由此接着说明,芳香场不同地方的芳香强度还是不一样的。然后再问,芳香场你闻得到,但是看到了,摸到了吗?没有。虽然我们看不到,摸不着,但它的确存在,因为我们用鼻子体验到了。接下来,我让同学回忆库仑定律的实验,实验中两个两点电荷间有一定距离,却存在着相互作用力,那是因为这两个电荷之间存在着中间介质——电场,电荷受到的力叫做电场力。接下来,我就来探究电场的性质,以及电场的强度又是如何定义的?
设计说明:这个课堂引入,可用时长一点,力争做到“体验逼真,逻辑严密,内容丰富”,学生真实地体验芳香场的存在,切身感受香味程度、灵敏度、芳香强度的关系,以及芳香场的芳香强度的性质特征(或者决定因素)。这个引入做得精彩,那么很自然地就解决了本节课堂学习——电场的存在,电场力、电荷量和电场强度的关系,以及电场强度的性质特征。注意,这里先避免谈及香味剂这一场源的决定性因素。等后面分析点电荷的电场强度特征的时候,再做类比——体会到电场也不是平白无故产生的。 进入新课(1)电场 电场强度
首先,我让同学阅读书上电场,电场强度两部分内容,然后出示幻灯片上的问题,以提问的方式来学习。,因为之前有了准备充分的引入,可以直接切入实质问题。我的问题是 1.电场的定义和基本性质:(存在于带电体周围的特殊物质。对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫电场力)然后展示电荷间相互作用力的幻灯片,并加以解释。2.用什么可以检验是否存在及其强弱分布情况?(检验电荷)
3.对检验电荷有什么要求?(电荷量和尺寸必须充分小,原来的电场不因试探电荷的出现而有明显的变化)
4.电场的强度,由置入该场的检验电荷所受电场力决定的吗?(电场强度由电场本身决定,与电场力无关。)
5.电场强度的定义,公式,单位,方向,物理意义
解答完这些问题后,再出示一道例题,以巩固以上的基础知识。然后就可以进行下一环节的学习了。
(2)点电荷的电场强度和电场强度的叠加
这一部分我这样导言:电场不是凭空产生的。我们把激发电场的那个东西,称之为场源。就像我们的芳香场一样,不是凭空产生的,是由芳香剂激发产生的。那么电场强度与产生它的场源电荷有什么关系呢?接下来我带领学生进行书上点电荷电场强度大小的推导。接下来用幻灯片给出正点电荷和负点电荷的电场图片,让同学们分析它们之间的区别。
接下来提出问题,如果某一电场是有多个点电荷激发,那么该电场的电场强度怎样?让学生就此问题展开讨论,引导学生向着电场强度的叠加方向回答。然后在幻灯片上出示书上图-3图,带领学生分析电场的叠加得出结论:电场中某点的电场强度为各个点电荷在该点产生的电场强度的矢量和。
接下来提出问题一个比较大的带电物体是不能看做点电荷的,那么我们怎样计算它的电场呢?同学讨论后我会给出用分割方法来分析问题的思想。接着带领学生探究均匀带电球体(环)外的电场强度,均匀带电球体(环)所产生的电场在球外的某点的电场强度可用公式 表达,这一严格证明需要用到高斯定理。显然这已经超出了高中阶段要求。所以再引入之前,我先让同学回忆上一节库仑定律的中的一个问题:两个均匀带电的玻璃小球,它们的电荷量分别为Q、q,尽管小球的半径与它们之间的距离r比较起来不能忽略不计,但它们之间的库仑力可以这样计算:认为小球的电荷量全部集中于球心并看作电荷,然后利用库仑定律进行计算。接下来请同学们计算带电量为+Q的均匀带电小球半径为R,它所激发的电场在球外某点P(r>R)的电场强度大小是多少?方向如何?提示,利用上小题结论,并采用分割思想分析解答。)这样就化简为易了。(4)电场线
这一部分我这样导言:电场是一种看不到也摸不着的特殊物质。这是一个非常抽象的物理观点,最初有些科学家对此都很难接受理解。为此,电场观念创始人法拉第发明了一套直观形象方法,帮助我们对电场及其性质的理解。这一方法就是电场线方法。接下来我们探究学习这一方法,及其性质。
然后我用幻灯片显示书上图-5——-7,然后我介绍电场线的概念,再让学生根据所示图片说出电场线的特点,然后我再总结电场线及其特点,和集中常见电场线的画法,加以强调,在重复讲解后,找几名同学到黑板上分别画出正点电荷和负电荷所产生电场的电场线,等量异号电荷的电场线,等量同种电荷的电场线,其他同学在练习本上画,画完以后,我在带领学生一起检查,对错误加以说明和改正,最后,提示同学们电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而假想的线,以避免学生走进误区。
(5)匀强磁场
这一环节我会直接给出匀强磁场的定义,然后让同学根据匀强磁场的定义来画出匀强电场的电场线。接下里告诉学生,匀强磁场是一个理想的模型,然后出示图-10并加以解释分析。反馈练习这一环节我将用幻灯片出示几道练习题,通过学生的解答情况来考察学生的学习情况,好在接下来的课中进行巩固。课堂小结
在这一环节,我将会以提问的方式对这两节的内容进行归纳和总结,并将要点写在黑板上。布置作业
1.阅读科学漫步的内容 2.完场课后习题1,5,6,7 我的说课到此结束,谢谢
《 电场 电场强度》教学设计
【教学内容】
第五单元第1节。
【教学目标】
知识与技能:了解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,理解电场强度方向的规定;理解电场线的意义和性质。了解匀强电场的概念。
过程与方法:能用电场线描述电场,能运电场强度的定义式进行简单的计算;学会运用观察、归纳等方法从现象进行分析推理、发现客观规律,体会比值法定义物理量。
情感态度价值观:通过介绍静电研究的历史知识,激发学生热爱科学的情感,通过实验观察、分析推理培养学生严谨的科学态度和正确的思维方法。
【教学重点】
电场强度的定义及电场线的意义。
【教学难点】
对电场强度定义及电场线意义的理解。
【教具准备】
橡胶棒、玻璃棒、丝绸、毛皮、验电器、铁架台、通草球等。
【教学过程】
◆创设情境──引出课题
1.课件展示:播放视频及PPT,展示生活及生产中的静电现象。
2.实验演示:捋不拢的丝线,随梳飘动的头发等等。
3.生活现象回顾:弹不掉的灰尘,冬天脱毛衣时的火花与噼啪声等等。
4.教师讲述:以上现象的发生都与静电有关,从今天开始我们将探究静电现象。
5.人类研究静电的历史回顾
人类认识静电现象,最早的记载是希腊哲学家泰勒斯(生活时代略早于中国的孔子)发现了当时的希腊人摩擦琥珀吸引羽毛。在中国,西汉末年已有“顿牟(玳瑁)掇芥(细小物体之意)”的记载;晋朝时有关于摩擦起电引起放电现象的记载:“今人梳头,解著衣时,有随梳解结有光者,亦有咤声”。但对静电现象的科学研究却开始于2000年后的18世纪,其主要原因,一是当时的社会发展水平尚未出现对电的需求,二是科学技术水平落后,无法对研究提供技术和设备支持。
历史上,人类研究静电现象时遇到的主要困难:
一是一般物体的带电量较小,静电力非常小,没有精密仪器测量非常小的力;二是没有电量的单位,无法衡量和控制电荷的多少;三是物体有一定的大小和形状,电荷在物体上的分布情况不清楚,不好确定两带电物体之间的距离。
对静电力的科学研究,关键是上述问题的解决,谁能解决上述问题,谁就能取得研究的成功。
◆实验与探究──新课学习
一、两种电荷及电荷间的相互作用
1.摩擦起电及带电物体的特性
演示及学生实验:分别用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑,它们不会吸引碎纸屑;将玻璃棒与丝绸摩擦,橡胶棒与毛皮摩擦,分别用摩擦后的玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑,它们吸引碎纸屑。
教师讲述:通过摩擦,玻璃棒、橡胶棒带了电,有了电荷,这种带电方式叫摩擦起电,各种不同物质相互摩擦,都可以带电或有电荷。带电或有电荷的物体能吸引轻小物体。
2.两种电荷及相互作用
教师讲述:人类通过探究知道,自然界存在两种电荷,分别叫做正电荷与负电荷。人们把与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷,将与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。人们还发现,电荷间有相互作用,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
3.物体带电的多少──电量
不管用什么方式使物体带电,总可以使物体带电的多少不同。物体所带电荷的多少叫做电荷量,简称电量。在国际单位制中,电量的单位是库仑,简称库,用大写英文字母“C”表示。
4.提出问题
带电物体即就是不相互接触,它们之间也会发生力的作用。那么,这个力是怎样产生的?又是怎样作用给另一个带电物体的呢?
二、电场
1.什么是电场?
电荷的周围空间存在电场。不管物体是通过什么方式带电的,也不管物体处在什么样的物理环境中,只要物体带电,在它周围的空间就一定存在电场。
电场是一种特殊的物质。在自然界里,物质的存在形式有两种,一种就是我们平时能够看得见摸得着的实物,如生活中使用的由各种物质构成的物体,它们有形态、色泽、硬度、密度、导电性、功能、结构等方面的差异。物质的另一种存在形式就是场,比如电场、磁场等,它们看不见摸不着,但它们能表现出被人们感知的特性,人们就是借助这些特性来研究电场的。
2.电场的基本特性
电场的基本特性就是对处在其中的电荷有力的作用,这个力称为电场力或库仑力。
两个带电物体间的电场力是通过电场实现的。比如甲乙两个电荷,甲电荷在它周围空间建立电场,乙电荷就处在了甲的电场中,受到甲电荷电场的电场力作用;同理,乙电荷在它周围空间建立电场,甲电荷处在乙电荷的电场中,受到乙电荷电场的电场力作用。
通过分析可以知道,电荷间的电场力是通过电场发生的。
三、点电荷
1.引入背景
一般带电物体,都有大小及形状的差别,即就是它们带电量相等,由于它们大小、形状的不同,使得电荷在物体上的分布情况不同,这会影响到对电荷间相互力的研究。带电体体积越小,或者描述带电体大小的线度相比于两带电体的距离可以忽略时,带电体本身的大小对问题研究的影响越小,这种情况下,可以忽略带电体自身的大小,把带电体看成是只具有电荷的点。就像研究物体的机械运动时,把物体看成具有质量的点──质点一样。
2.点电荷
点电荷是为了简化研究而引入的理想模型,实际的带电物体,总有一定的体积和形状,不会是一个“点”,所以点电荷实际上是不存在的。但物理学研究中的一个重要策略就是舍弃次要因素,抓主要因素。当带电体间的距离比它们的大小尺寸大很多时,它们的大小对于它们之间的电场力的影响是非常小的,影响它们之间电场力的主要因素是各自的电量和它们之间的距离,这时,可以忽略电荷自身的大小,把它们看成是只具有电量的几何点──点电荷。
比如两个直径为20cm的带电球,当两球心的距离为30cm时,由于球的直径与间距差不多,这种情况下,两个带电球就不能视为点电荷;如果两球心的距离为10m,这时他们的间距远远大于球的直径,球的直径对与它们间的电场力几乎没有影响,可以把它们视为电量集中在球心的点电荷。
四、电场强度
1.电场中不同位置电场特性的强弱不同
(1)科学家的实验探究:如图所示,在带电体Q产生的电场中的不同点A、B先后放入同一带电体q,发现q所受电场力的大小、方向不同,q在A点受到的电场力比在B点时受到的电场力大。
(2)实验结果剖析:既然两个位置放置的是同一电荷,那么两次受到的电场力大小、方向的不同肯定不是q引起的,应该是Q的电场引起的,这说明电场有强弱、方向的差别。如上述实验中,带电体Q电场中A点的电场比B点的电场强一些。
2.电场强度
(1)科学家的实验探究:如图所示,在带电体Q产生的电场中的不同点A、B先后放入另一带电体q,发现它在A、B两点时受到的电场力与q不同,但对于A点来说,q及q所受的电场力与电量的比值却一样;对于B点来说,q及q所受的电场力与电量的比值也一样。而且A点的这个比值比B点的这个比值大,而我们已经知道A点的电场比B的电场强,这样可以得出一个结论,将带电体放入电场中,放入的带电体在电场中的某点所受到的电场力与自己的带电量的比值的大小恰好与电场的强弱相对应。在其他任何电场中进行探究,也会有这样的结果。
(2)电场强度的定义
放入电场中某一点的电荷所收到的电场力F与它所带电量q的比值,叫做该点的电场强度(简称场强),用符号E表示。/
/
/
(3)单位:N/C(牛顿/库仑)
(4)方向:正的点电荷所受电场力的方向。
五、电场线
1.引入背景
用图像形象表示电场的强弱和方向。电场强度是描述电场强弱及方向的物理量,因此电场强度、电场线描述的是同一现象,可以说电场线是电场强度的图示。就像用力的图示形象描述力的三要素一样。
2.怎样用电场线描述电场
(1)力的图示中线段的方向表示力的方向,因此可以在电场中画出有方向的线条,用线条的方向或线条上的切线方向表示电场的方向。
(2)可以按上述要求画出多条线条,电场强(电场强度大)的地方线条密一些,电场弱(电场强度小)的地方线条疏一些。这样线条的相对疏密程度就可以表示电场的强弱(电场强度的大小)
3.电场线
(1)画法及意义:可以在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的场强方向都在该点的切线方向上,这些曲线就叫做电场线。
同一电场中,电场线密集的区域电场强度大一些,电场线稀疏的区域电场强度小一些;电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。
4.对静电场中电场线的讨论
(1)电场线是人为引进形象描述电场的线,在电场中人们总是画出有限的条数,不能认为两线条之间的“空白”处没有电场。
(2)电场线总是起始于正电荷,终止于负电荷。对于孤立的正电荷,可认为无限远处有一个负电荷,等着“接收”它“发出”的电场线;对于孤立的负电荷,可认为无限远处有一个正电荷,“发出”让它“接收”的电场线。
(3)在没有电荷的地方,任何两条电场线不相交。因为对于电场中的一个点来说,电场的方向是唯一的,如果两条电场线在某点相交,就会出现该点电场强度方向不唯一,这与事实相违背。
(4)电场线不是带电粒子在电场中运动的轨迹。
5.几种电场中的电场线
(1)孤立正、负点电荷电场。
(2)等量异号、同号点电荷电场中的电场线。
六、匀强电场
1.匀强电场的概念
在电场的某一区域里,如果各点场强的大小和方向都相同,这一区域的电场就叫匀强电场。如两块相互靠近的带电平行金属板间的电场中,除去边缘附近以外,两板正对部分空间的电场是匀强电场
2.匀强电场的说明
(1)匀强电场是某电场中的一个区域。
(2)匀强电场中的电场线是等间距的平行直线。
◆交流与评价──总结归纳
1.问题讨论:课本第129页“复习与巩固”1、2、3。
2.引导学生归纳本节要点(见板书设计)
【作业布置】
1.复习课文,书面完成课本第129页“复习与巩固”
4、5。
2.撰写小论文《电场强度与电场线》
3.预习第2节
【板书设计】
2010-05-06
1、试以“电场强度”为例,分析它的建立过程、教学要求,并设计其教学活动过程。
建立过程:
1.对电场强弱和方向的认识。
研究验证库仑定律的实验,明确几个问题。
① B在A的电场中 ② B在不同位置受力不同,说明电场的性质与位置有关;场源电荷不同B的受力不同,说明电场的性质与场源电荷有关。所以我们说电场的性质只与电场本身有关。③ 确定场源电荷和场中的位置,选择不同的试探电荷发现其受到的电场力不同,要找到一个物理量描述电场的性质,此物理量只与电场本身有关,与试探电荷无关,所以直接用电场力描述电场的力的性质不合适。
2.寻找描述电场的力的性质的物理量。
在研究电荷在确定的电场、确定的点受力时,一个试探电荷受力为F,如果有一个同样的试探电荷在相同的点,其受力必然也为F,把这两个试探电荷放在一起时,电荷量变为一个的两倍,它们的受力可能是2F,依次类推……从比值定义物理量在初中就已经学习过,密度就是利用比值来定义的。我们看到电荷的受力与电荷量的比值是一个与电荷量无关的量,所以我们用这个比值来描述电场的力的性质,引入电场强度的概念。3.电场强度的方向。
在电场中的同一点,放上不同的试探电荷,其受力方向可能不同,而同一电荷在电场的不同位置其受力方向可能也不同,所以要想完整的描述电场的力的性质,电场强度必须是矢量。我们规定正电荷的受力方向为电场强度的方向。
教学要求:
①理解电场强度的概念及其矢量性,会根据电场强度的定义式进行有关的计算; ②掌握点电荷电场强度的公式;
③掌握电场强度矢量性及叠加原理。
教学活动:
1.创设情境,提出探究课题
师:电场是物质存在的一种特殊形态,它看不见、摸不着,但客观存在,而且有能量。那么,我们如何认识它的特性,摸清它的“脾气”?我们只有根据它表现出来的性质去了解它。师:电场最基本的性质是什么?这对我们研究问题有何启发? 生:电场最基本的性质是对放入其中的电荷有电场力的作用。所以,研究电场,我们可以在电场中放入电荷。
师:对!只有把电荷放入电场中,通过研究电荷的受力情况,才有可能探明电场的属性。那么,对放入电场中的电荷有没有要求?可不可以随意找一个带电体放入电场? 生:电荷的电荷量要充分小,不致影响原来要研究的电场;电荷的体积要充分小,以便于研究电场中各点的情况。
师:满足这样要求的电荷叫试探电荷。显然,试探电荷是一种理想化模型,有了试探电荷,我们就可以研究电场的基本属性。
师:电荷在电场中不同点受到的电场力大小一般不同,这说明什么问题? 生:这表示各点的电场强弱不同。
师:电场中各点的电场强弱与什么因素有关?如何描述电场的强弱?请同学们针对这个主题展开研究,得出结论。2.猜想假设,设计探究方案
师:同学们可以猜想一下,电场中各点的强弱可能会与哪些因素有关?你们打算设计怎样的方案去研究、解决这个问题? 生:各点的电场强弱可能与带电体、各点位置、试探电荷有关。
(1)学生设计的实验方案:用丝线将一个轻小物体悬挂在木架上,做成如图1所示的简单实验装置,让它与带正电的玻璃棒接触带上同种电荷,进行以下实验:保持带正电的玻璃棒与小物体的位置不变,通过控制丝绸与玻璃棒的摩擦,改变玻璃棒的带电量,观察悬线偏角的变化情况。设法保持玻璃棒的带电量不变,改变小物体的带电量,观察悬线偏角的变化情况。改变木架位置,使小物体与带电体的距离改变,观察悬线偏角的变化情况。
(2)学生设计理论研究方案:在电荷Q产生的电场中:①将同一试探电荷q分别放在不同的位置A、B处(rA 3.收集证据,论证探究假设 (1)学生通过定性实验得到的初步结论:①仅改变玻璃棒的带电量,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱受玻璃棒所带电量的影响。②仅改变小物体的带电量,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱可能与小物体的带电量有关。③仅改变小物体的位置,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱与距离玻璃棒的远近有关。师:上述定性实验的结论是否都是正确的?还必须从理论的层面加以深入研究。(2)学生通过理论研究得到的初步结论: ①对图2情景,有弱与距离场源电荷的远近有关。,因rA 师生共同总结:理论和实验探究结果均表明,在电场中的同一点,试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是恒定的;在电场中的不同点,试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值一般是不同的。这个比值由试探电荷在电场中的位置决定,跟试探电荷大小无关,因而可以用这个比值来定义反映电场强弱性质的物理量。 师:用比值定义一个物理量,用来表示研究对象的某种性质,这种方法我们不是第一次遇见。在2005年世界田径锦标赛上,刘翔13秒08夺得110米栏亚军,而我们班一个男生只跑了10秒,你认为该同学跑得比刘翔快吗? 生:无法判断,因为该同学运动的位移并不清楚,仅通过比较运动时间是无法比较物体运动快慢的,只有确定相同的位移,再来比时间,才能判断运动的快慢。 师;这样我们用单位时间内物体的位移来描述物体运动的快慢,从而引出了速度这一反映物体运动快慢性质的新的物理量。同样,如果直接用电场力的大小表示电场的强弱是行不通的,因为比较的电荷量可能不同,为了能统一比较标准,我们就用单位电荷量的电荷受到的电场力来描述电场的强弱,并且给这个比值一个新的名称,即电场强度,简称场强。师:在整个探究的过程中,同学们都能积极参与,认真思考,勇于实践,体现出追求科学真理的良好精神,反思全过程,大家觉得在设计的探究方案中或在研究的过程中,有哪些问题,有哪些不足?你有何改进意见?你有哪些收获和体会? 生甲:定性实验装置太粗糙,很容易漏电,电荷量也不易控制,可以用验电器代替玻璃棒。生乙:我在上课前也做了预习,对电场强度的概念不太理解,只是强行记忆。通过刚才的探究,我对这个概念是怎么得出的有了比较清楚的理解。生丙:今天的实验研究方法和运用数学工具研究的方法是课本上没有的,我觉得学到了很多东西,特别是物理学的研究方法,对我启发较大。 2、试分析“加速度”这一物理量的内涵、外延,它的量度公式和决定条件,以及造成概念不清的原因。 内涵: 物体速度的变化有快有慢,所以用加速度这一物理量来表征物体速度变化的快慢。在物理概念的建立过程中是用飞机和汽车的速度变化为例子来引入,让学生分析速度大小和速度变化大小以及速度变化快慢之间的区别,从而引出表示速度变化快慢的物理量—加速度。加速度等于物体速度的变化与完成这一变化的时间的比值,即外延: 主要应用于经典物理中。度量公式: 决定条件:初速度、末速度、速度变化的时间 造成概念不清晰的原因: 1.对加速度概念的建立,需要在前面每个环节都链接起来的情况下。 2.概念的理解不仅仅要考虑到速度变化的大小、速度变化的方向,还要考虑到速度变化对应的时间。3.踏实一个建立在抽象概念之上的抽象概念。 给人改变未来的力量 高中物理说课稿:《电场强度》 各位评委、各位老师:大家好 我说课的题目是“电场强度”,下面我对这节课分以下几个方面进行说明,具体内容如下: 一、教材分析 本章是选修3系列的第一章,是高中阶段电学内容的开始,也是高中阶段基础的内容之一。电场强度描述了电场的力的性质,是电学中最基本的概念。学好电场强度和电场力,才可拓展延伸至电场力做功、电势差、电势能、电流的形成、带电粒子的运动等一系列的新概念。所以电场强度是掌握电学其他许多概念的基础。因此电场强度概念不仅是本章的重点、难点,也是整个高中电学,乃至整个电磁学的重点之一。要让理解电场强度的概念,首先要建立电场的概念,这是学生在学习本节感到最困难的地方。 统观教学指导意见和教材,不难发现本课的教学有如下的特点: 1.知识点多:电场,电场强度,电场线,检验电荷,点电荷的电场,场源电荷,矢量运算等 2.教学内容抽象:电场看不见模不着,学生对于场的感性认识少,电场线是一个理想的模型 3.学生的知识体系不完备:关于场没有完整的知识网络,在教学中必须重新构建 二、教学目标(一)知识与技能 1、知道电场是电荷周围存在的一种特殊物质,知道电荷间的相互作用是通过电场发生的。 2、了解试探电荷的作用,理解对试探电荷量和试探电荷的尺寸的要求。 3、理解电场强度,知道它的单位和定义式及方向的规定。 4、了解点电荷周围的电场分布和电场的叠加,会用点电荷的场强公式和电场叠加进行有关计算。 (二)过程与方法 1、培养学生在通过实验及类比的方法、提高发现问题、提出问题和解决问题的能力及 给人改变未来的力量 知识的迁移能力。 2、在理论和实验论证、猜想环节中培养学生科学论证能力和推理能力。 3、通过电场强度定义式的得出,让学生体会到用比值法定义物理量的方法和重要性。(三)情感态度和价值观 1、通过对于“超距作用”的观点到场的提出的物理学史的回顾,使学生认识到科学探究的协作性和继承性,法拉弟在电磁学中的重要性。 2、通过电场强度的研究,培养学生探究的精神以及对于自然、生活中物理现象的好奇性。 3、通过学习电荷的电场分布,认识到对称和科学美感 三、重点、难点的确定及依据:以深刻理解电场强度的物理意义为重点内容。确定依据为本节课的中心是让学生认识到场的客观存在,及场的力的性质。由此引入一个物理量并恰当地定义它成为本节课的核心问题,因此将它定为重点。 本节课的难点有三个:一场强的定义方法;二场强和电场力的区别和联系;三几种典型电场线的分布。确定的依据有三个方面:一电场强度的引入过程需要较强的抽象思维能力,二电场强度与电场力容易发生混淆,三学生对电场线的分布往往只识其形而不解其质。 四、教法、学法 教法:根据本节课内容较抽象、理性思维较强的特点,教学中要综合运用多种教学方法来启发学生思维,如:启发式教学法、“发现学习”教学法。 学法:让学生独立思考,协商讨论,突出主体性。因为学生不是被动接受知识的容器,而是学习的主人。促进学生自主学习,合作探究,形成个性化的知识结构同时变学会为会学,是改革传统教学的重大课题。 五、教学过程 据以上的分析,教学中以现代教学理论为指导,以掌握知识为主线,以培养能力为中心,突出重点,突破难点,设计如下教学程序: 1.引入新课:(大约需要3分钟)首先提出问题(看幻灯片1)学生解答,之后我这样导言:力不能脱离施力、受力物理而独立存在,即力具有物质性,由此可知在电荷的周围存在着一种特殊的物质。这节课我们从两个方面去认识它,一是定量描述,二是形象化描述。由此引出课题“电场强度” 意图:这样处理抓住要害,让学生在原有的知识结构的基础上发现矛盾,使学生不知不觉开始新的认知体系的建构。 2.新课教学: 给人改变未来的力量 首先电场的教学:(看幻灯片2)让学生认识到电场是一种特殊的物质,并通过类比的方式,克服学生陌生心理。之后强调本节课的知识主线:电场对放入其中的电荷有力作用。 然后进入电场强度的教学(大约需要17分钟)创设问题情景:(幻灯片3)1)两点电荷间静电力的产生用场的观点怎样解释?进一步说明场具有何性质? 2)电场看不见、摸不着,我们如何来认识它? 3)引入的试探电荷应具有什么特点才能真正反映原电场的性质? 4)同一试探电荷在某一电荷形成的电场中的不同位置受力的大小方向一般不同,这说明了什么问题? 通过前四个问题,以电荷在电场中受力为主线,引出电场力的性质:即电场有强弱又有方向 (看幻灯片4)1)能否任意选取一个电荷,用它在电场中某位置受到的电场力表示该点的电场的强弱和方向?为什么? 2)同一试探电荷在电场中的不同位置受力不同,不同试探电荷在电场中同一位置受力不同,说明什么问题? 3)电场力即与试探电荷电量有关,又与电荷在电场中的位置有关,据此试问:F/Q是反映了谁的量? 显然我们应引入一个物理量,并对它恰当的定义,使其充分反映场的强弱和方向,引入的物理量就叫场强吧,该如何定义它呢? 意图:通过以上合理设问,明确思维轨迹。让学生清晰地掌握场强引入的思路及其物理意义,即突出了重点,又突破了教学难点一。而在下面的问题中又顺理成章出开始了对场强的进一步的认识。(看幻灯片5)1)前面用比值法定义了场强的大小,场强的方向又如何定义呢? 2)由定义式E=F/Q和力学单位制确定E的单位和其单位在数值上含义。让学生思考在E=F/Q中Q是什么电荷的电量?能否推出E∝F、E∝1/Q 而场强E的决定因素又是什么? 最后让学生在上述思考的基础上归纳电场强度物理意义、定义及其特点 电场强度是对电场的定量描述。但电场看不见、摸不着,为便于我们的研究,需要把它 给人改变未来的力量 形象化的表达出来,物理学中用一系列的曲线来代表电场。 ⑶由此引出电场线教学(大约需要12分钟)幻灯片7 在这部分教学中我类比学生认知结构中已有的知识,首先复习初中所学的磁感线的定义,并通过条形磁铁磁感线的分布引导学生进一步认识到:磁感线的疏密同时反映了磁场的强弱。在此基础上引导学生认识到画电场线也需要以一个恰当的规定为前提,经过这样处理使已有知识对新知识的学习发生影响,从而使学习形成最大的正迁移。 在类比基础上解决下列问题(幻灯片8)①让学生总结出画电场线的两个规定 ②在了解了匀强电场定义的前提下,画出它的电场线? ③在做完教材41页例二后,画出孤立正电荷、负电荷电场的电场线 ④不要求画出等量同号、等量异号点电荷电场的电场线,让学生观察教材图12-7,找出: 电场线的方向特点 电场线在空间上的分布特点 之后观看图片和动画:(幻灯片8、9)最后学生注意观察几种典型电场的电场线分布,总结电场线全部特点 意图:通过恰当的类比,潜移默化、突破难点教学难点三。正所谓“随风潜入夜,润物细无声”,在使学生获得创造体验的同时把握根本。 3、课堂练习:(大约需要10分钟)为巩固所学知识,并使知识顺利迁移,将安排如下练习: 1)在电场强度教学结束时,练习教材例题一,巩固F=EQ表达式的应用。 2)在引导学生画孤立点电荷电场线之前,练习教材例题二,即巩固定义E=F/Q,又为下一步教学做铺垫。 3)通过让学生填写场强与电场力的区别与联系的表格,即考查、反馈了知识的掌握情况,又突破了此教学难点二。 4、课后小结:(大约需要3分钟)在这部分教学活动中,让学生畅谈对本节课知识上的收获,思想方法上的领悟,教师在评价的同时加以补充。意图是帮助学生梳理全节知识,培养学生归纳总结能力。 5、布置作业: 给人改变未来的力量 为使学生巩固所学知识、领会研究方法,特布置作业如下: 1)课后练习⑴⑵⑶ 2)阅读课后的阅读材料“用比值定义物理量” 6、板书设计湖北省高中物理《电场强度》教案选修3-1.模版 篇6