高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电场 电场强度优秀教学设计

课 时 教 案

第 九 单元             第  3  案               总第 3 案

课题： §9.3.1  电场  电场强度   

【教学目标与核心素养】

1．了解物理学家对电荷间相互作用力的认识过程

2．知道电荷周围存在电场，电荷间作用是通过电场完成的

3．理解场源电荷、试探电荷（检验电荷）

4．能根据库仑定律和电场强度的定义推导电场强度的 表达式，并会利用表达式进行计算

5．理解电场强度，及叠加原理，并会进行计算

6．知道常见几种电场线的特点

7．理解探究描述电场强弱的物理量过程，理解理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法，学习科学家严谨科学的态度

【教学重点】

1．研究描述电场强弱的物理量

2．电场、电场强度的概念及应用

【教学难点】

1．描述电场强度的物理量

【教学过程】

复习引入：

1．库仑定律的内容

教师提问：真空中的两个带电体相隔一定距离，并没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？

下列的几种力，哪些力需要接触才有，哪些力不需要接触就有。

  A.弹力    B.磁力   C.摩擦力   D.万有引力   E.库仑力

教师：同学们观察下图，影响电荷间的相互作用的因素有哪些？相同的带电体在不同位置所受到的作用力不同，说明什么？

学生回答：库仑力的大小与电荷间的距离有关系。

教师：早在19世纪，物理学家们开始研究，为什么距离会影响电荷间的相互作用力？本质原因在哪里？通过本节课的学

习我们将会解决这个疑问。

【新课教学】

一、电场

学生阅读教材相关内容，完成填空。

19世纪30年代， 法拉第 提出了一种观点。他认为电荷周围存在由它产生的 电场 。处在电场中的其他电荷受到的 作用力就是这个 电场 给予的。

1．定义：电场是 电荷 周围存在的一种特殊物质。电场是看不见摸不着的，只要有电荷存在，电荷周围就存在着电场。

2．基本性质：对处于场中的电荷具有 力的作用 。得出：电荷间的相互作用实质是通过各自的电场来完成的。

3．物质存在的形式：场和实物，如重力场、电场、磁场等。

4．静电场： 固定电荷（静止电荷） 产生的电场。（本章重点）

5．电场的两种性质：力的性质和能的性质

二、电场强度

电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的，所以电场的基本特征是对放入其中的电荷有力的作用，故从静电力来研究电场的性质。

带电小球在不同的位置所受的力大小、方向表明电场的强弱与位置有关，为定量研究电场不同位置的性质，引入试探电荷。

1．试探电荷、场源电荷

阅读课本P12思考：

⑴什么是试探电荷？什么是场源电荷？对试探电荷有何特殊的要求？

答：试探电荷是一种理想化模型；忽略形状和体积的带电体，电量和尺寸必须充分小，对源电场不产生明显影响。

⑵能否用试探电荷所受的静电力直接表示电场的强弱？为什么？

答：不可以，不同电荷放在同一位置，受力不同；不同试探电荷在不同位置受力可能同。

学生阅读教材P12思考与讨论。阅读P12-13内容，通过寻找描述电场的物理量的过程，体会研究方法

2．方法：⑴同一位置放不同试探电荷，F不同，F/q相同

⑵同一电荷放不同位置，F/q不同

比值反映了电场力的性质。

3．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，以符号E表示。

定义式：E = F/q   

比值定义式，适用于一切电场，由电场本身性质决定，与试探电荷的有无、 电量 、电性无关。

4．单位：牛/库 ，符号： N/C 或V/m

1N/C的意义：1C的电荷在电场中某点受到的静电力如果是1N，则该点的场强就是1N/C，

5．矢量：大小

方向（规定）： 与正电荷在该点受到的电场力的方向相同

             与负电荷在该点受到的电场力的方向相反

6．物理意义：电场强度是描述电场 强弱及方向 的物理量，反映了电场的力的性质。

7．静电力（电场力）：电荷在电场中受到的力。表达式： F=qE

三、点电荷的电场

某一电荷产生的电场，不同位置电场强度一般是不同的，电场强度与产生它的场源电荷有什么关系呢？

以真空中的点电荷为例：库仑力，据得出点电荷的电场强度的表达式。

1．表达式：

理解：①Q：场源电荷，真空中的点电荷。

r→∞时，E=0；r→0时，E=0(对称性)

②公式为决定式，只适用于真空中点电荷的电场

③方向：Q为正电荷时：  沿半径方向向外 

Q为负电荷时：  沿半径方向向里 

2．说明：均匀带电球体（或球壳）在球外产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生电场相同，如右图所示。     r是球心到该点距离，r＞R。

思考：距场源电荷距离相同的位置E满足什么样的规律？

（大小相同，所有点构成一个球面，方向不同背离电荷或指向电荷）

四、电场强度的叠加

1．叠加原理：如果几个点电荷同时存在，电场中某点的电场强度为 各个 点电荷 单独 在该点产生的电场强度的 矢量和 。

等量同种电荷、等量异种电荷电场强度的叠加

异种电荷：中垂线上，从中点向两侧增加，减小，E1减小，故E减小，所以，O点在中垂线上最大，方向平行于连线由正指向负，关于连线对称；连线上，O点E最小，两侧数值关于O点对称。

思考：一带点粒子沿中垂线移动，电场力是否做功？沿连线移动，电场力是否做功？

电场力与运动方向垂直，不做功，沿连线移动电场力做功，正功还是负功视移动电荷的电性和方向确定。

若是同种电荷，无穷远处和O点E为零，故在O点和无穷远之间E有最大值；电荷沿中垂线移动，电场力做功。连线上，E从一端到另一端先减小后增大。在连线的中垂面内，给一带电粒子初速度，可做匀速圆周运动

2．带电体平衡的实质：带电体不受电场力的作用。

（求解时可以利用带电体所受合力为零进行计算。）

例5.如图所示，在x轴上的原点O和坐标为+1的点上分别固定电量为−Q和4Q的点电荷，则在坐标轴上合场强为零的点的坐标是 x = −1 ，场强方向沿+x方向的区间是 x＞1 和 −1＜x＜0 。

小结：

作业：