物理必修 第三册第三节 电场 电场强度教学设计及反思

《电场 电场强度》教学设计

云浮市云安区云安中学  蒋贤才

教学目标：

1. 知道电荷间相互作用是通过电场发生的，形成电场的物质观念；
2. 通过用比值定义法定义电场强度，体会科学思维方法的应用；
3. 构建点电荷产生的电场强度的公式，培养学生的科学推理能力。掌握用电场线形象描述电场的方法，提高构建物理理想模型的能力；
4. 探究各种电场线的分布，认识物质世界的多样性。

教学重点：

1. 电场强度的定义；
2. 点电荷的电场强度；
3. 电场线。

教学难点：

1. 电场的概念；
2. 电场强度的概念。 

教学方法：

通过实验探究，引导学生进行观察、思考、讨论，设置问题驱动学生开展探究学习活动。

课时安排：2课时

情境引入：

用图片展示手推车的推力、绳拉船的拉力、滑块在桌面上滑动受到的摩擦力以及两个相距一定距离电荷之间的力。

提出问题：前三者的力与两个电荷之间的力有何不同？电荷之间的是如何发生相互作用的？

新课教学：

一、电场

情境：如图所示，在真空中，静止的点电荷A和点电荷B均带正电，请分析两个电荷的受力情况。

1、经研究，电荷之间的相互作用是通过电场发生的。

2、电场是存在带电体周围的特殊物质。

3、基本性质：电场对处于其中的电荷有力的作用。

4、电场力：电场对电荷的作用力成为电场力。

5、静电场：静止场源电荷在其周围产生的电场。

二、电场强度

提出问题：怎样来检验空间存在看不见又摸不着的电场？

【观察与思考】

（1）如图，把两个带电量均为的试探电荷分别放置在电量为的固定小球两边，且使它们与固定小球间距离不相等，观察两个试探电荷在电场不同位置受到的电场力是否相同。

现象：同一试探电荷放在电场中的不同位置时，它受到电场力的大小和方向一般不相同。

现象表明：电场中不同点的电场强弱不同。

（2）移动电量为的固定小球，使它处于两试探电荷的正中央，再给两个试探电荷分别带上和的电量，如图所示。比较它们受到的电场力。

现象表明：电量不同的试探电荷在电场的同一点上受到的电场力的大小不同。

（3）保持试探电荷的电量及位置不变，改变固定小球所带的电量，观察实验现象。

   实验现象表明了什么？

大量实验表明：在电场中的同一点，电场力的大小与试探电荷的电量之比是恒定的，与试探电荷的电量无关，它只与场源电荷以及试探电荷在电场中的具体位置有关，与的比值反映了电场自身的某种性质。

1、定义：物理学中把放入电场中某点处的试探电荷受到的电场力与它的电量之比，叫作电场中该点的电场强度，简称场强，符号为“”

2、定义式：

3、单位：牛顿每库仑，符号为N/C。

4、矢量，物理学上规定，电场中某点的场强方向与正电荷在该点受到的电场力的方向相同。

5、匀强电场：各点场强的大小和方向都相同的电场。

三、点电荷的电场

情境：如图所示，以点电荷在真空中形成的电场中，把试探电荷放在距离场源电荷处。

【思考问题】（1）如何表示电场对试探电荷的电场力大小？

（2）如何表示真空中点电荷在与其距离为处的场强？

总结：真空中点电荷在与其距离为处的场强为，与试探电荷无关。

【思考问题】如果以场源电荷为中心任意作一个球面，球面上各点的场强有什么关系？如果场源电荷为，球面上各点的场强的关系又是怎样的？

电场强度叠加原理：电场强度是矢量，如果在空间中同时存在多个点电荷，这时在空间某一点的场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。

【讨论与交流】（1）公式与都可以用来计算场强，它们有什么区别呢？

（2）把一个试探电荷放在电场中的一点A上，其受到电场力的大小为，方向向东；如果把试探电荷取走，则该点的场强是否为零？

例题1：如图所示，真空中一对等量正、负电荷分布成为电偶极子。一对电偶极子的电量分别为C和C，相距为m。在它们连线的中垂线上的一点A，到它们的距离都为m；在它们连线向右延长线上的一点B，到的距离为m，求点A和点B的电场强度。

四、电场线

最早引入电场概念的法拉第提出用电场线描述电场。

1、电场线：电场中画出一系列有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都和该处的场强方向一致，这样的曲线就叫作电场线。

【观察与思考】观察图中的电场线，从中能发现什么规律？

（1）模拟点电荷的电场线

（2）模拟等量异种电荷的电场线

（3）模拟等量同种电荷的电场线

（4）模拟带等量异种异种电荷的平行金属板的电场线

2、电场线的特点：

（1）电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。

（2）同一副图中，场强越大的地方，电场线越密；场强越小的地方，电场线越疏。电场线的疏密程度反映了场强的相对大小。

（3）任意两条电场线不相交，这是因为电场中每一处的场强只能有一个确定的方向。

例题2：如图所示，带箭头的直线是某电场中的一条电场线，电场线上、两点的场强分别用、表示，试根据下面的情况确定与的关系。

（1）如果这条电场线在匀强电场中。

（2）如果这条电场线在由一个正点电荷产生的电场中。

（3）如果这条电场线在由一个负点电荷产生的电场中。

课堂小结：

1、能用电场强度描述电场的性质

2、体会用比值定义法定义电场强度

3、能用电场线等模型分析电场中比较简单的问题。

课后作业：

第一课时：第3题

第二课时：第1题，第2题