高中物理人教必修三第9章第3節(jié)電場 電場強度教學設計（第1課時）

1、教版高中物理必修3 HYPERLINK /6/163107/ 電場 電場強度教學設計課題 電場 電場強度(第1課時)單元9學科物理年級高二教材分析本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第9章第3節(jié)的內容, 教科書從電荷在電場中受力入手，引入了電場強度的概念，明確它是表示電場強弱的物理量。本節(jié)主要由“電場”“電場強度”“點電荷的電場電場強 度的疊加”“電場線”“勻強電場”幾部分內容組成。本節(jié)我們共分為二課時完成，第一課時我們主要講 “電場”“電場強度”“點電荷的電場電場強 度的疊加”這部分內容。教書定義電場強度的設計思路是:在一個電荷附近的任何一點，檢驗電荷會受到靜電力的作用，靜電力與檢驗電荷

2、的電荷量的比值與該檢驗電荷的電荷量無關，說明比值反映了空間的某種性質，于是就定義了電場強度。從某種意義上說，電場強度概念引入的同時也定義了電場。教學中可以提出電場的物質性，但不必過分強調，原因是學生對電場的存在還缺乏感性認識，他們必須通過一段時間的學習后，才能逐步認識。這里只要求學生通過電場對電荷的作用來檢驗其存在，了解電場是物質存在的形式之一，知道電場具有確定的性質，它對位于電場中的電荷施加作用力。其他方面不要求做進一步的拓展。另外，對電場強度的理解需要明確的還有:它不依賴于電場中是否有檢驗電荷，也不依賴于檢驗電荷的性質。學生應該知道電場強度的定義式，理解其矢量性和疊加性，并會用電場線描述電

3、場。教學目標與核心素養(yǎng)一、教學目標1、知道電場的概念，理解電場強度的概念及定義，知道電場強度是矢量以及場強方向的規(guī)定。2、掌握點電荷的場強及電場的疊加。3.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，電場是客觀存在的。4.能根據庫侖定律和電場強度的定義推導點電荷場強的計算式，并能用此公式進行有關的計算。5.知道場強的疊加原理，并能應用這一原理進行簡單的計算。二、核心素養(yǎng)物理觀念：在電場強度概念建立的過程中，比較的是相同電荷量的試探電荷受靜電力的大小，采用的是用物理量之比定義新物理量的方法，讓學生體會比值定義包含“比較”的思想這一物理觀念?？茖W思維：領略通過電荷在電場中所受靜電力研究電場、理想模型法、

4、比值法、類比法等物理學研究方法?？茖W探究：經歷“探究描述電場強弱的物理量”的過程，獲得探究活動的體驗。科學態(tài)度與責任：使學生初步認識場是一種客觀存在的物質，培養(yǎng)學生對物質的認識觀。發(fā)展對物理學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，樹立科學的價值觀。重點1.探究描述電場強弱的物理量。2.理解電場、電場強度的概念，并會根據電場強度的定義進行有關的計算。難點電場強度的疊加、點電荷的電場的理解與應用。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖導入新課上一節(jié)課我們學習了庫侖定律，請回憶庫侖定律的內容是什么？真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用

5、力的方向在它們的連線上。這個規(guī)律叫作庫侖定律。思考討論：在真空中兩個靜止點電荷它們又沒有直接接觸，這種相互作用是如何產生的呢？通過本節(jié)課的學習相信同學們對庫侖定律將有一個更深層的認識?；貞泿靵龆傻膬热荩⑺伎加懻?為本節(jié)的學習埋下伏筆，引起學生學習的興趣講授新課一、電場出示圖片:法拉第19 世紀30年代，英國科學家法拉第提出一種觀點，認為在電荷的周圍存在著由它產生的電場。電荷之間通過電場相互作用。1.電場在電荷的周圍存在著一種特殊物質，這種物質看不見、摸不著，我們把這種物質叫作電場。注意：電場以及磁場已被證明是一種客觀存在的物質，場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量，因而場也是物質存在的一種

6、形式。不過只有在研究運動的電荷，特別是運動狀態(tài)迅速變化的電荷時，上述場的物質性才突顯出來。本章只討論靜止電荷產生的電場。2.電場的基本性質電場對放入其中的電荷有力的作用，電荷之間的相互作用就是通過電場來實現的。電荷之間通過電場相互作用3.電場力電場對電荷有力的作用叫電場力。二、電場強度電場是在與電荷的相互作用中表現出自己的特性的。因此，在研究電場的性質時，應該將電荷放入電場中，從電荷所受的靜電力入手。1.試探電荷電荷量和體積都很小的點電荷，這樣的電荷常常叫作試探電荷。電荷量很小，是為了使它放入后原來要研究的電場。體積很小，是為了便于用它來研究.答案：不影響；電場各點的性質。2.場源電荷激發(fā)電場

7、的帶電體所帶的電荷叫作場源電荷，或源電荷。注意：試探電荷是為了研究源電荷電場的性質而引入的，它的引入不改變源電荷的電場。思考討論1：我們能不能直接用試探電荷所受的靜電力來表示電場的強弱呢？我們不能直接用試探電荷所受的靜電力來表示電場的強弱。試探電荷q2q3q靜電力 F12F13F1思考討論2：那么，用什么物理量能夠描述電場的強弱呢？由上面的表格我們推測試探電荷在電場中某點受到的靜電力F 與試探電荷的電荷量q 成正比?；蛘哒f，試探電荷在電場中某點受到的靜電力F與試探電荷的電荷量q 之比是一個常量。所以可以用F/q這個物理量來描述電場的強弱。思考討論3：你認為這樣的推測是否正確？怎樣來驗證呢？如圖

8、，在點電荷Q的電場中的P點，放一個試探電荷q1 ，它在電場中受到的靜電力是F1 ，根據庫侖定律：(1)同理，如果把試探電荷換成q2 ，它在電場中受到的靜電力是 F2 ，有(2)由（1）（2）兩式可以看出結論：比值 F/q 由電荷q在電場中的位置決定，與電荷q的電荷量大小無關，而與產生電場的場源電荷的電荷量Q及P點與場源電荷之間的距離r有關它才是反映電場性質的物理量。3.電場強度（1）定義：放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點的電場強度，簡稱場強，用E表示。（2）定義式：（3）電場強度的單位：牛每庫，符號： N/C。如果1 C的電荷在電場中的某點受到的靜電力是1 N，

9、那么該點的電場強度就是1N/C，即:（4）矢量性：物理學中規(guī)定，電場中某點的電場強度的方向與正電荷在該點所受的靜電力的方向相同，跟負電荷在該點所受的電場力的方向相反。注意：電場中某一點的電場強度的大小和方向由電場本身決定，與放入的電荷無關 。（5）物理意義：電場強度是描述電場的力的性質的物理量，與試探電荷受到的靜電力大小無關。例題：在真空中A點有一正電荷Q=2.010-4C，把檢驗電荷q=2.010-6C的負電荷置于B點，他們相距離r=2m，如圖所示。求：q所在點的電場強度；解：方法一：根據庫侖定律得：q受到的電場力根據電場強度的定義得：q所在點的電場強度方法二：答：q所在點的電場強度的大小為

10、4.5105N/C兩個電場強度公式的比較適用范圍式中電荷的意義定義式，適用于一切電場q是試探電荷的電荷量，但E與q無關僅適用于點電荷在真空中的電場Q是場源電荷的電荷量，E與Q成正比特別提醒可以由及來推導，而E僅由電場本身因素決定，與F、q無關。三、點電荷的電場 電場強度的疊加1.點電荷的電場 思考：點電荷是最簡單的場源電荷，一個電荷量為Q的點電荷，在與之相距r處的電場強度怎樣表示？電場強度 根據上式可知，如果以電荷量為Q的點電荷為中心作一個球面，則球面上各點的電場強度大小相等。（1）正點電荷的電場當Q為正電荷時，電場強度E的方向沿半徑向外。（2）負點電荷的電場當Q為負電荷時，電場強度E的方向沿

11、半徑向內。2.電場的疊加原理 （1）電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的矢量和。這種關系叫做電場強度的疊加原理。電場強度的疊加（2）一個半徑為R的均勻帶電球體（或球殼） 在球的外部產生的電場，與一個位于球心、電荷量相等的點電荷在同一點產生的電場相同，即球形帶電體與點電荷的等效式中的r是球心到該點的距離（r R） ，Q為整個球體所帶的電荷量。針對練習：關于場強公式E=F/q 和公式E=kq/r2 下列說法正確的是( )A式中的E不是電荷q所產生電場的場強，式中的場強E是電荷q所產生電場的場強 。B式中的F是放入某電場中的電荷所受的力，q是產生這個電場的電荷 。C式中的場強E

12、是某電場的場強，q是放入此電場中的電荷 D兩式都只對點電荷產生的電場才成立。答案： A課堂練習1關于電場，下列說法中正確的是（）A電場是電荷周圍空間假想的特殊物質 B電場是為了便于研究電荷的運動而引入的理想模型 C場源電荷必須是點電荷D電荷間的相互作用是通過電場產生的答案：D2.關于電場強度,下列說法正確的是( )A.E=F/q，若q減半，則該處的場強變?yōu)樵瓉淼?倍。B.E=kQ/r2中，E與Q成正比，而與r2成反比C. 由E=F/q知，電場強度E跟電場力F成正比，跟放入電場中的電荷的電量q成反比D.電場中某點的場強方向就是該點所放電荷受到的電場力的方向答案：B3.A為已知電場中的一固定點，在

13、A點放一電量為q的電荷，所受電場力為F，A點的場強為E，則（）A若在A點換上-q，A點的場強方向發(fā)生改變 B若在A點換上電量為2q的電荷，A點的場強將變?yōu)?E CA點場強的大小、方向與q的大小、方向、有無均無關 D若在A點移去電荷q，A點的場強變?yōu)榱愦鸢福篊4.關于電場強度的說法中，正確的是（）A根據定義式E=F/q ，說明E與放在該點的點電荷q有關 B電場強度方向總是跟電荷所受到電場力方向一致 C如果電量為q的負電荷，在電場中某點受到的電場力大小為F，則該點的場強大小等于F/q，但場強方向與F和方向相反 D如果取走放在電場中某點的檢驗電荷，則該點場強也相應變?yōu)榱?。答案：C5.在電場中的A、B

14、兩處分別引入不同的試探電荷q，得到試探電荷所受的電場力隨電荷量變化的關系如圖所示，則（）AEAEB BEAEB CEA=EB D不能判定EA、EB的大小 答案：A拓展提高1.如圖甲所示，直線AB是某點電荷電場中過點電荷的一條直線。圖乙是放在該直線上a、b兩點的電荷所受靜電力大小與電荷量間的函數圖像。由此可以判定()A.場源可能是正電荷，位置在點A左側B.場源可能是正電荷，位置在點B右側C.場源可能是負電荷，位置在點A左側D.場源可能是負電荷，位置在點B右側答案：AC2.點電荷A和B，分別帶正電和負電，電荷量分別為4Q和Q，在A、B連線上,如圖所示，電場強度為零的地方在()A.B的左側B.A的右

15、側C.A和B之間D.A的右側及B的左側答案：A3.在如圖所示的負點電荷的電場中，A、B兩點到點電荷的距離相等，則（）AA點電場強度方向為圖中E1方向 BA點電場強度方向為圖中E2方向 CA、B兩點電場強度方向相同 DA、B兩點電場強度大小相等 閱讀課文了解電場的概念、基本性質并聽老師講解閱讀課文了解試探電荷和場源電荷學生思考討論我們能不能直接用試探電荷所受的靜電力來表示電場的強弱呢？那么，用什么物理量能夠描述電場的強弱呢？閱讀課文，在老師的引導下推導決定比值 F/q的物理量閱讀課文記憶電場強度定義、公式以及物理意義學生閱讀例題并按照老師要求用兩種方法解答閱讀課文掌握正點電荷的電場和負點電荷的電

16、場閱讀課文了解電場的疊加原理學生練習讓學生掌握電場是真實存在的一種看不見、摸不著的一種特殊物質鍛煉學生的自主學習能力讓學生對試探電荷在電場中某點受到的靜電力F與試探電荷的電荷量q 之比是一個常量有一個初步認識。鍛煉學生的自主學習能力和邏輯思維能力為下面的學習打下基礎拓展學生的思路了解場強的公式鍛煉學生的自主學習能力了解電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的矢量和鞏固本節(jié)知識課堂小結1.電場的基本性質:對放入其中的電荷有力的作用。2.試探電荷：電荷量和體積都很小的點電荷。3.場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷叫作場源電荷，或源電荷。4.電場強度:定義式點電荷的電場強度：Q:場源電荷5.電場的疊加原理：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電