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通过曲面S 的总电通量 ⎰⎰⋅=Φ=ΦS S e e S d E d
S 为闭合曲面时 ⎰⋅=ΦS e S d E
无关，只与被球面所包围的电量q 有关
虚线表示等势面，实线表示电力线 二、场强与电势梯度的关系 电势与场强的积分关系：⎰⋅=零点
l d E U
，
求出场强分布后可由该式求得电势分布．
空腔内有带电体q时，空腔内表面感应电荷为-q，导体外表面感应电荷为静电屏蔽
）在导体内部有空腔时，空腔内的物体不受外电场的影响。
）接地的导体空腔，空腔内的带电物体的电场不影响外界。
三、有导体存在的静电场场强与电势的计算
有极分子电介质的极化：在外电场作用下分子偶极矩转向与外电场接近平行的方向，叫取向极化。
五、极化强度和极化电荷
极化强度P
)。
课时：2课时教学目标：1. 理解静电场的概念，掌握静电场的基本性质和规律。
2. 掌握电场强度、电势和电势能等基本物理量的定义和计算方法。
3. 能够运用静电场的基本知识解决实际问题。
教学重点：1. 静电场的概念和基本性质。
2. 电场强度、电势和电势能的计算方法。
教学难点：1. 电场强度、电势和电势能的物理意义及其应用。
2. 静电场中的电场线、等势面等概念的理解和应用。
教学过程：一、导入1. 回顾静电场的概念，引导学生思考静电场的产生原因和特点。
2. 介绍静电场在自然界和生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
二、静电场的基本性质1. 讲解静电场的定义，引导学生理解静电场的概念。
2. 介绍静电场的基本性质，如电场线、电势、电势能等。
三、电场强度1. 讲解电场强度的定义，引导学生理解电场强度的物理意义。
2. 介绍电场强度的计算方法，如点电荷电场强度、均匀电场强度等。
3. 通过实例讲解电场强度的应用。
四、电势1. 讲解电势的定义，引导学生理解电势的物理意义。
2. 介绍电势的计算方法，如点电荷电势、均匀电场电势等。
3. 通过实例讲解电势的应用。
五、电势能1. 讲解电势能的定义，引导学生理解电势能的物理意义。
2. 介绍电势能的计算方法，如点电荷电势能、均匀电场电势能等。
3. 通过实例讲解电势能的应用。
六、静电场中的电场线与等势面1. 讲解电场线与等势面的概念，引导学生理解它们的物理意义。
2. 介绍电场线与等势面的绘制方法，如点电荷电场线与等势面、均匀电场线与等势面等。
3. 通过实例讲解电场线与等势面的应用。
七、课堂小结1. 回顾本节课所学内容，引导学生总结静电场的基本概念、性质和计算方法。
2. 强调电场强度、电势和电势能在实际问题中的应用。
八、课后作业1. 完成课后习题，巩固所学知识。
2. 查阅相关资料，了解静电场在实际生活中的应用。
教学反思：本节课通过讲解静电场的基本概念、性质和计算方法，引导学生理解静电场的物理意义和应用。
课时：2课时教学对象：大学物理专业学生教学目标：1. 理解电场的基本概念和电场线的特点。
2. 掌握电场强度、电势和电势能的计算方法。
3. 能够运用电场强度叠加原理和电势叠加原理解决实际问题。
4. 理解静电场的特性及其应用。
教学内容：一、电场的基本概念1. 电场的定义2. 电场线的特点3. 电场强度及其计算方法二、电势与电势能1. 电势的定义2. 电势的计算方法3. 电势能与电势的关系4. 电势能的计算方法三、电场强度叠加原理与电势叠加原理1. 电场强度叠加原理2. 电势叠加原理3. 应用实例四、静电场的特性与应用1. 静电场的特性2. 静电场中的导体与电介质3. 静电场在生活中的应用教学过程：第一课时：一、导入1. 通过实验演示，让学生观察电荷在电场中的运动情况，引出电场的概念。
2. 介绍电场线的特点，让学生理解电场线的性质。
二、电场的基本概念1. 讲解电场的定义，让学生理解电场的基本概念。
2. 介绍电场线的特点，让学生了解电场线的分布规律。
三、电场强度及其计算方法1. 讲解电场强度的定义，让学生掌握电场强度的计算方法。
2. 通过实例，让学生理解电场强度在物理中的应用。
四、小结1. 总结本节课所学内容，让学生回顾电场的基本概念、电场线的特点、电场强度及其计算方法。
第二课时：一、导入1. 复习上一节课所学内容，让学生回顾电场的基本概念和电场强度。
2. 引入电势与电势能的概念，激发学生的学习兴趣。
二、电势与电势能1. 讲解电势的定义，让学生掌握电势的计算方法。
2. 讲解电势能与电势的关系，让学生理解电势能的计算方法。
三、电场强度叠加原理与电势叠加原理1. 讲解电场强度叠加原理，让学生理解电场强度在多个电荷共存时的计算方法。
2. 讲解电势叠加原理，让学生掌握电势在多个电荷共存时的计算方法。
四、静电场的特性与应用1. 讲解静电场的特性，让学生理解静电场的应用场景。
2. 介绍静电场在生活中的应用，如静电除尘、静电喷涂等。
课时：2课时教学目标：1. 让学生理解静电场的基本概念，掌握静电场的基本性质。
2. 使学生熟练运用库仑定律、电场叠加原理等基本公式，解决静电场中的实际问题。
3. 培养学生的逻辑思维能力和实验操作能力。
教学重点：1. 静电场的基本概念和性质。
2. 库仑定律、电场叠加原理的应用。
教学难点：1. 静电场中电势的计算。
2. 静电场中的电势能和能量守恒。
教学过程：一、导入新课1. 复习静电荷、电场、电势等基本概念。
2. 引出静电场的基本性质：静电场是保守场，有源场，无旋场。
二、讲授新课1. 静电场的基本概念：静电场是指电荷在静止时所激发的电场。
静电场具有以下基本性质：（1）静电场是保守场：静电场力做功只与始末位置有关，与路径无关。
（2）静电场是有源场：静电场的电场线起于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远。
（3）静电场是无旋场：静电场中沿任意闭合路径移动电荷，电场力所做的功都为零。
2. 库仑定律：描述两个点电荷之间的相互作用力。
公式为：F = k q1 q2 / r^2，其中，F为作用力，k为静电力常量，q1、q2为两点电荷的电荷量，r为两点电荷中心点连线的距离。
3. 电场叠加原理：多个电荷产生的电场，可以看作是各个电荷单独产生的电场的矢量和。
4. 静电场中的电势：电势是描述电场中某一点的电势能的物理量。
电势的计算公式为：V = W / q，其中，V为电势，W为电场力所做的功，q为电荷量。
5. 静电场中的电势能和能量守恒：静电场中的电势能等于电荷在电场中所具有的势能。
静电场中的能量守恒定律：静电场中的总能量等于静电场中的电势能。
三、课堂练习1. 计算两个点电荷之间的作用力。
2. 求解静电场中的电势。
3. 分析静电场中的电势能和能量守恒。
四、课堂小结1. 回顾静电场的基本概念和性质。
2. 强调库仑定律、电场叠加原理的应用。
3. 总结静电场中的电势能和能量守恒。
五、作业布置1. 复习本节课所学内容，完成课后习题。
课时：2课时教学目标：1. 理解并掌握库仑定律及其应用，能够计算两个点电荷之间的作用力。
2. 掌握电场叠加原理，并能利用其求解点电荷电场分布。
3. 理解并掌握电场强度和电势的概念，以及它们之间的关系。
4. 熟悉静电场中导体、绝缘介质等物理现象，并能解释相关现象。
教学重点：1. 库仑定律及其应用。
2. 电场叠加原理。
3. 电场强度和电势的概念及其关系。
教学难点：1. 电场叠加原理的应用。
2. 静电场中导体、绝缘介质等物理现象的理解。
教学准备：1. 多媒体课件。
2. 静电场实验器材。
3. 电荷板、电场线图等教学辅助工具。
教学过程：第一课时一、导入1. 通过生活中的实例，引导学生思考电荷、电场等基本概念。
2. 引出静电场的研究意义。
二、新课讲授1. 库仑定律及其应用- 介绍库仑定律的物理意义和数学表达式。
- 通过实例讲解库仑定律的应用，如计算两点电荷之间的作用力。
2. 电场叠加原理- 介绍电场叠加原理的物理意义。
- 通过实例讲解电场叠加原理的应用，如求解点电荷电场分布。
三、课堂练习1. 举例说明库仑定律的应用。
2. 利用电场叠加原理求解点电荷电场分布。
四、小结1. 总结本节课所学内容，强调库仑定律和电场叠加原理的重要性。
2. 提出课后思考题，引导学生进一步巩固所学知识。
第二课时一、导入1. 回顾上一节课的内容，引导学生思考电场强度和电势的概念。
2. 提出本节课的研究重点。
二、新课讲授1. 电场强度和电势的概念- 介绍电场强度和电势的定义、物理意义和数学表达式。
- 通过实例讲解电场强度和电势的关系，如电场强度与电势梯度的关系。
2. 静电场中导体、绝缘介质等物理现象- 介绍静电场中导体、绝缘介质等物理现象的原理。
- 通过实例讲解静电场中导体、绝缘介质等物理现象的应用。
三、课堂练习1. 举例说明电场强度和电势的关系。
2. 解释静电场中导体、绝缘介质等物理现象。
四、小结1. 总结本节课所学内容，强调电场强度和电势的概念及其应用。
E 的方向一致，通过垂直于E 的单位面积的电力线的数目等于该点处E 的量值，这些曲线叫电力线． 静电场的电力线有以下性质： 1.不形成闭合回线也不中断，而是起自正电荷(或无穷远处)、止于负电荷(或无穷远处)． 2.任何两条电力线不相交，场强是唯一的。
二、电通量 通过电场中任一给定面的电力线数称为通过该面的电通量，用符号Φe 表示． 通过面元S d 的电通量为 S d E d e ⋅=Φ通过曲面S 的总电通量 ⎰⎰⋅=Φ=ΦS S e e S d E d当曲面S 为闭合曲面时 ⎰⋅=ΦS e S d E规定：面元S d 法线n的正向为指向闭合面的外侧．单位: 伏特•米 （V •m ）。
三、高斯定理 1. 真空中静电场的高斯定理 通过真空中的静电场中任一闭合面的电通量e Φ等于包围在该闭合面内的电荷代数和∑i q 的0ε分之一，而与闭合面外的电荷无关．0ε∑⎰=⋅isq S d E (1)i q 只是那些被闭合曲面S 包围的电荷．(2) 电场中任一点的场强是由闭合面内、外所有电荷共同产生的． (3) 高斯定理表明静电场是有源场。
电荷是静电场的源，电力线起自正电荷、终止于负电荷。
2. 高斯定理的简单证明 (1)点电荷电场．以点电荷q 为中心，取任意长度r 为半径作闭合球面S 包围点电荷dS rq S d E d e 204πε=⋅=Φ204επεqdS rqr S d E sse ⎰⎰=⋅=⋅=Φ即通过闭合球面的电通量e Φ与半径r 无关，只与被球面所包围的电量q 有关 如果包围点电荷q 的曲面是任意闭合曲面S ′,可以在曲面S ′外面作一以q 为中心的球面S ，由于S 与S ′之间没有其他电荷，从q 发出的电力线不会中断．所以穿过S ′的电力线数与穿过S 面的电力线数相等．即通过包围点电荷q 的任意闭合曲面的电通量仍为'εqS d E Se =⋅=Φ⎰点电荷q 在闭合曲面S 之外的情况因为只有与闭合曲面S 相切的锥体范围内的电力线才通过闭合曲面S ，但每一条电力线从某处穿入必从另一处穿出，一进一出正负抵消．所以在闭合曲面S 外的电荷对通过闭合面的电通量没有贡献，即通过不包围电荷q 的闭合曲面S 的电通量为零．公式εq S d E s=⋅⎰仍然成立．注意静电场中，电场强度与电荷关系，电通量与场强的关系，高斯面通量与电荷的关系。
静电场教案教案标题：静电场教学目标：1. 了解静电场的基本概念和性质；2. 掌握计算静电场强度和电势差的方法；3. 理解静电场的应用。
教学准备：1. 教材：包含有关静电场的相关章节；2. 实验器材：电荷、电场仪、导线等；3. 多媒体设备：投影仪、电脑等；4. 教学辅助工具：幻灯片、课件等。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 利用幻灯片或课件展示一些与静电场相关的现象，如梳子梳头后的吸附现象等，引起学生的兴趣和好奇心。
2. 引导学生思考这些现象背后的原理，并提出问题，如：“为什么梳子梳头后会发生吸附现象？”、“这种现象与电有关吗？”等。
二、知识讲解（15分钟）1. 通过多媒体展示静电场的定义和基本概念，包括电荷、电场、电势等，并解释它们之间的关系。
2. 讲解静电场的性质，如电场的叠加原理、电场强度的定义和计算方法、电势差的定义和计算方法等。
三、实验演示（20分钟）1. 进行一个简单的实验，使用电场仪展示不同电荷之间的相互作用和电场分布情况。
2. 引导学生观察实验现象，并帮助他们理解电场强度和电势差的概念。
3. 鼓励学生自己动手进行实验，通过改变电荷的大小和位置，观察电场的变化。
四、知识巩固（15分钟）1. 组织学生进行小组讨论，解决一些与静电场相关的问题，如计算电场强度和电势差等。
2. 鼓励学生提出自己的问题，并与小组成员一起探讨解决方法。
五、拓展应用（15分钟）1. 展示一些与静电场相关的实际应用，如电子设备的防静电措施、静电喷涂技术等。
2. 引导学生思考这些应用背后的原理，并讨论它们的优缺点及可能的改进方法。
六、课堂总结（5分钟）1. 对本节课的内容进行总结，强调学生应掌握的重点知识和技能。
2. 鼓励学生提出问题和反馈意见，以便教师进一步改进教学方法和内容。
教学延伸：1. 布置相关的作业，如计算电场强度和电势差的练习题；2. 鼓励学生自主学习相关的实验和应用案例，进行深入的探究。
教学评估：1. 在课堂上观察学生的参与度和理解程度；2. 根据学生的作业完成情况评估他们对静电场的掌握程度；3. 针对学生的问题和反馈进行及时的解答和指导。
课时：2课时教学目标：1. 理解电荷、电场和电势等基本概念；2. 掌握静电场的基本性质和规律；3. 能够运用静电场的相关公式进行计算；4. 培养学生分析问题、解决问题的能力。
教学重点：1. 静电场的基本性质和规律；2. 静电场的计算方法。
教学难点：1. 静电场中电势的计算；2. 静电场中的高斯定理和环路定理。
教学过程：第一课时一、导入1. 回顾电荷、电场和电势等基本概念；2. 引入静电场的研究背景和意义。
二、新课讲授1. 静电场的基本性质：（1）静电场是保守场，由静电场的环路定理体现；（2）静电场是有源场，由高斯定理体现；（3）静电场中电场线从正电荷发出，指向负电荷。
2. 静电场的基本规律：（1）库仑定律：描述两个静止点电荷之间的相互作用力；（2）电场强度定义式：描述电场在某一点的强度；（3）点电荷激发的电场强度：描述单个点电荷在某一点的电场强度；（4）电场强度叠加原理：描述多个电荷在某一点的电场强度。
三、课堂练习1. 根据库仑定律，计算两个点电荷之间的相互作用力；2. 根据电场强度定义式，计算电场在某一点的强度；3. 根据点电荷激发的电场强度，计算单个点电荷在某一点的电场强度。
四、小结1. 总结静电场的基本性质和规律；2. 强调静电场计算方法的重要性。
第二课时一、导入1. 回顾静电场的基本性质和规律；2. 引入静电场中的电势和电势差。
二、新课讲授1. 静电场中的电势：（1）电势的定义：描述电场中某一点的电势能；（2）电势的计算：根据电势的定义，计算电场中某一点的电势；（3）电势叠加原理：描述多个电荷在某一点的电势。
2. 静电场中的电势差：（1）电势差的定义：描述电场中两点之间的电势差；（2）电势差的计算：根据电势差的定义，计算电场中两点之间的电势差。
三、课堂练习1. 根据电势的定义，计算电场中某一点的电势；2. 根据电势叠加原理，计算多个电荷在某一点的电势；3. 根据电势差的定义，计算电场中两点之间的电势差。
静电场教案一、教学目标1.了解静电场的概念和性质；2.掌握静电场的计算方法；3.理解静电场的应用。
二、教学内容1. 静电场的概念和性质1.1 静电场的概念静电场是指由电荷所产生的电场，它是一种无形的场，可以对周围的电荷产生作用力。
静电场的强度与电荷的大小和距离有关。
1.2 静电场的性质静电场具有以下性质：1.静电场是矢量场，具有方向和大小；2.静电场的强度与电荷的大小和距离有关；3.静电场的作用力是电荷所受的库仑力；4.静电场的能量密度与电场的平方成正比。
2. 静电场的计算方法2.1 静电场的计算公式静电场的计算公式为：E⃗=14πϵ0qr2r其中，E⃗为电场强度，q为电荷量，r为距离，r为方向。
2.2 静电场的计算步骤计算静电场的步骤如下：1.确定电荷的位置和电荷量；2.确定所求点的位置和方向；3.根据公式计算电场强度。
3. 静电场的应用3.1 静电场的应用领域静电场的应用领域包括：1.静电除尘；2.静电喷涂；3.静电除湿；4.静电消毒。
3.2 静电场的应用原理静电场的应用原理是利用电荷之间的相互作用力，实现对物体的吸附、喷涂、除尘、除湿、消毒等作用。
三、教学方法本课程采用讲授、实验、讨论等多种教学方法，其中实验为主要教学方法，通过实验让学生亲身体验静电场的性质和应用。
四、教学过程1. 静电场的概念和性质1.讲解静电场的概念和性质；2.通过实验演示静电场的性质。
2. 静电场的计算方法1.讲解静电场的计算公式和计算步骤；2.通过实验演示静电场的计算方法。
3. 静电场的应用1.讲解静电场的应用领域和应用原理；2.通过实验演示静电场的应用。
五、教学评估本课程采用考试和实验报告相结合的方式进行评估，其中考试占60%，实验报告占40%。
考试内容包括静电场的概念、性质、计算方法和应用，实验报告要求学生对实验过程和结果进行详细描述和分析。
六、教学反思本课程采用实验为主要教学方法，能够让学生更好地理解静电场的概念和性质，同时也能够让学生亲身体验静电场的应用。
静电场教案一．教学目标1.知识与技能：①理解库仑定律的意义并掌握其应用②理解电场叠加原理并掌握应用其求点电荷电场分布的方法③掌握用解析法和几何法描述静电场的方法④理解静电场的性质⑤理解高斯定理的物理意义并掌握应用其求特殊带电体电场分布的方法2.过程与方法：①通过整理知识框图与“三基”问题带领学生复习本章内容,培养学生归纳知识的能力②通过合作讨论探究问题，培养学生进一步运知识的能力,学习一定研究问题的科学方法3.情感态度与价值观：创设情境，联系生活中相关物理现象和生活技巧，激发学生对本章内容的学习兴趣，培养学生求实的科学态度。
二．重点、难点1.重点：①静电场的描述②电场叠加原理的理解和应用③高斯定理的理解和应用2.难点：高斯定理的理解和应用通量E dS =静电平衡0in E =斯定1E dS ε==∑⎰电场叠加原理1nii E E ==∑静示：电场线对电场强弱及方向的描述点电荷电场强度204r q E e rπε=分立电荷电场强度2104i nir i iq E e r πε==∑连续电荷电场强度204rdqE d E e rπε=⎰=⎰12204rq q F e r πε=电场强度定义式F E q=四..基本物理量1. 电荷：q一切电磁现象归因于物体所带电荷，电荷具有量子性，即电荷总是以一个基本单元的整数倍出现，这个基本单元 电荷的带电量为 191.60210e C -=⨯ 2. 电力F 包括带电体与带电体之间的静电力和带电体在电场中受到的电场力 3. 电场强度F E q= 4. 电通量:cos e d E dS EdS φθ==电通量是衡量静电场中垂直穿过某一面积元的电场线条数的量五.基本定律1. 库仑定律：12204rq q F e rπε=反映真空中两个静止点电荷之间的相互作用特点 2. 电场叠加原理：1ni i E E ==∑反映当多个点电荷存在时，它们在某场点激发的总电场与他们各自单独存在时在该场点激发的电场的关系 3.高斯定律：01e in E dS q φε==∑⎰ 映在真空静电场内任意封闭曲面上电通量与该曲面包围的电荷代数和之间关系，它表示该电通量与封闭曲面外的电荷无关，即封闭曲面上的总电场只由曲面内的电荷决定。
一、教学目标1. 知识与技能：- 理解静电场的基本概念和性质；- 掌握静电场的计算方法，包括库仑定律、电场强度、电势等；- 应用静电场知识解决实际问题，如静电屏蔽、静电感应、静电场中的导体等。
2. 过程与方法：- 通过实验和实例，培养学生的观察能力和实验操作技能；- 通过讨论和思考，提高学生的分析问题和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观：- 培养学生对物理学的兴趣和热爱；- 增强学生的科学素养和社会责任感。
二、教学重点与难点1. 教学重点：- 静电场的基本概念和性质；- 静电场的计算方法；- 静电场在实际问题中的应用。
2. 教学难点：- 静电场的计算方法在实际问题中的应用；- 静电场中的导体和电介质。
三、教学过程（一）导入1. 提问：什么是静电？静电在我们的生活中有哪些应用？2. 学生回答，教师总结静电的概念和特点。
（二）静电场的基本概念和性质1. 讲解静电场的定义、性质和基本规律；2. 通过实例讲解静电场的分布和计算方法；3. 举例说明静电场在实际问题中的应用。
（三）静电场的计算方法1. 讲解库仑定律、电场强度、电势等基本公式；2. 通过例题讲解静电场的计算方法；3. 学生独立完成练习题，教师点评和讲解。
（四）静电场在实际问题中的应用1. 讲解静电屏蔽、静电感应、静电场中的导体等应用；2. 通过实例分析静电场在实际问题中的应用；3. 学生分组讨论，提出自己的应用案例。
（五）总结与拓展1. 总结静电场的基本概念、性质和计算方法；2. 引导学生思考静电场在生活中的应用；3. 布置课后作业，让学生进一步拓展知识。
四、教学评价1. 课堂提问和练习题，检查学生对静电场知识的掌握程度；2. 课后作业，评价学生对静电场应用能力的提高；3. 课堂讨论和案例分析，评估学生的思维能力和创新能力。
五、教学反思1. 教师在教学过程中要注意激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度；2. 注重理论与实践相结合，让学生在实际问题中应用静电场知识；3. 鼓励学生主动思考，培养学生的创新意识和实践能力。
一、教学目标1. 知识与技能：- 理解并掌握库仑定律的意义及其应用。
- 理解电场叠加原理，并能运用其求解点电荷产生的电场分布。
- 掌握解析法和几何法描述电场分布的方法。
- 了解静电场中的高斯定理和环路定理，并学会应用。
2. 过程与方法：- 通过实验和模拟，加深对静电场概念的理解。
- 通过实例分析，提高运用理论知识解决实际问题的能力。
3. 情感态度与价值观：- 培养学生严谨的科学态度和探索精神。
- 增强学生对物理学发展历程的认识，激发对科学研究的兴趣。
二、教学内容1. 静电场的基本概念：- 静电场的定义、性质和特点。
- 电场线的概念及其表示方法。
2. 库仑定律：- 库仑定律的表述和意义。
- 库仑定律的应用实例。
3. 电场强度：- 电场强度的定义、单位及其计算方法。
- 点电荷产生的电场强度分布。
4. 电场叠加原理：- 电场叠加原理的表述。
- 应用电场叠加原理求解复杂电场问题。
5. 高斯定理和环路定理：- 高斯定理和环路定理的表述和意义。
- 应用高斯定理和环路定理求解静电场问题。
6. 电势：- 电势的定义、单位及其计算方法。
- 电势叠加原理。
- 常见电势分布模型。
7. 静电场中的导体和电介质：- 静电平衡的概念和条件。
- 导体和电介质的极化现象。
- 静电场中的导体和电介质问题。
三、教学过程1. 导入：- 通过实例引入静电场概念，激发学生学习兴趣。
2. 讲授：- 按照教学内容，系统讲解静电场的基本概念、库仑定律、电场强度、电场叠加原理、高斯定理和环路定理、电势等知识点。
3. 实例分析：- 通过实例分析，帮助学生理解和掌握静电场相关知识。
4. 实验演示：- 通过静电场实验，让学生直观感受静电场现象。
5. 课堂讨论：- 针对教学中的重点和难点，组织学生进行讨论。
6. 作业布置：- 布置适量作业，巩固所学知识。
四、教学评价1. 课堂表现：- 关注学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况。
2. 作业完成情况：- 检查学生作业的完成情况，了解学生对知识的掌握程度。
真空中的静电场一、教学目标1. 了解静电场的基本概念，掌握电场强度、电势和电势差等基本物理量。
2. 学习静电场的叠加原理，理解高斯定律及其应用。
3. 掌握静电场的能量和能量密度，了解静电场的几种常见分布。
4. 能够运用所学知识分析解决实际问题，提高学生的科学素养。
二、教学内容1. 静电场的基本概念电场强度电势电势差2. 静电场的叠加原理场强的叠加电势的叠加3. 高斯定律高斯定律的表述应用高斯定律求解电荷分布4. 静电场的能量和能量密度静电场的能量能量密度5. 静电场的几种常见分布均匀电场非均匀电场点电荷电场线性电场三、教学方法1. 采用讲授法，系统地介绍静电场的基本概念、叠加原理、高斯定律、能量和能量密度以及常见分布。
2. 利用多媒体动画和图片，直观地展示静电场的现象，增强学生的理解。
3. 结合实际例子，让学生学会分析解决实际问题。
4. 布置适量练习题，巩固所学知识。
四、教学环境1. 教室环境舒适，通风良好。
2. 教学设备：计算机、投影仪、黑板、粉笔。
3. 教材、教案、练习题等相关教学资源。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态。
2. 练习题：检查学生对静电场基本概念、叠加原理、高斯定律、能量和能量密度的掌握程度。
3. 课后反馈：收集学生对教学内容的意见和建议，不断改进教学方法。
4. 期中考试：评估学生在静电场部分的知识水平和应用能力。
六、教学内容6. 静电场中的电势能和势能曲线静电势能的概念势能曲线的绘制与分析静电力做功与势能变化的关系7. 静电场的能量与能量守恒静电场的能量表达式能量守恒在静电场中的应用静电场的能量与电场强度、电势的关系8. 电场线与等势面电场线的定义与性质等势面的概念与绘制电场线与等势面的关系及其在静电场中的应用9. 静电场的边界条件狄拉克原理边界条件的数学表达应用边界条件解静电场问题10. 静电场的数值计算方法有限差分法有限元法蒙特卡洛法数值计算方法在静电场中的应用实例七、教学方法1. 采用案例分析法，深入讲解静电场中的电势能和势能曲线，让学生理解静电力做功与势能变化的关系。
教案：大学物理静电场教学目标：1. 理解库仑定律的意义并掌握其应用；2. 理解电场叠加原理并掌握应用其求点电荷电场分布的方法；3. 掌握用解析法和几何法描述静电场的方法；4. 掌握高斯定理和环路定理在静电场中的应用；5. 理解电势的概念及其计算方法；6. 掌握电容器的基本原理和特性。
教学内容：1. 库仑定律及其应用；2. 电场叠加原理；3. 静电场的描述方法；4. 高斯定理和环路定理；5. 电势的概念及其计算；6. 电容器的基本原理和特性。
教学过程：一、引入（10分钟）1. 通过回顾电荷、电场的基本概念，引导学生思考电场强度的定义和计算方法。
2. 提出静电场的问题，引导学生思考静电场的特性和描述方法。
二、库仑定律及其应用（20分钟）1. 介绍库仑定律的表述和意义；2. 通过示例讲解库仑定律的应用，如点电荷间的相互作用力计算；3. 引导学生思考库仑定律的适用条件和局限性。
三、电场叠加原理（20分钟）1. 介绍电场叠加原理的表述；2. 通过示例讲解电场叠加原理的应用，如求解点电荷电场分布；3. 引导学生思考电场叠加原理的适用条件和局限性。
四、静电场的描述方法（20分钟）1. 介绍解析法和几何法描述静电场的方法；2. 通过示例讲解解析法和几何法描述静电场的具体步骤；3. 引导学生思考解析法和几何法的优缺点。
五、高斯定理和环路定理（20分钟）1. 介绍高斯定理和环路定理的表述；2. 通过示例讲解高斯定理和环路定理在静电场中的应用；3. 引导学生思考高斯定理和环路定理的适用条件和局限性。
六、电势的概念及其计算（20分钟）1. 介绍电势的概念和计算方法；2. 通过示例讲解电势的计算方法，如电势差和电势能的计算；3. 引导学生思考电势的物理意义和应用。
七、电容器的基本原理和特性（20分钟）1. 介绍电容器的基本原理和特性；2. 通过示例讲解电容器的充放电过程和电容量的计算；3. 引导学生思考电容器在实际应用中的重要性。
E 的方向一致，通过垂直于E 的单位面积的电力线的数目等于该点处E 的量值，这些曲线叫电力线． 静电场的电力线有以下性质： 1.不形成闭合回线也不中断，而是起自正电荷(或无穷远处)、止于负电荷(或无穷远处)． 2.任何两条电力线不相交，场强是唯一的。
二、电通量 通过电场中任一给定面的电力线数称为通过该面的电通量，用符号Φe 表示． 通过面元S d 的电通量为 S d E d e ⋅=Φ通过曲面S 的总电通量 ⎰⎰⋅=Φ=ΦS S e e S d E d当曲面S 为闭合曲面时 ⎰⋅=ΦS e S d E规定：面元S d 法线n的正向为指向闭合面的外侧．单位: 伏特•米 （V •m ）。
三、高斯定理 1. 真空中静电场的高斯定理 通过真空中的静电场中任一闭合面的电通量e Φ等于包围在该闭合面内的电荷代数和∑i q 的0ε分之一，而与闭合面外的电荷无关．0ε∑⎰=⋅isq S d E (1)i q 只是那些被闭合曲面S 包围的电荷．(2) 电场中任一点的场强是由闭合面内、外所有电荷共同产生的． (3) 高斯定理表明静电场是有源场。
电荷是静电场的源，电力线起自正电荷、终止于负电荷。
2. 高斯定理的简单证明 (1)点电荷电场．以点电荷q 为中心，取任意长度r 为半径作闭合球面S 包围点电荷dS rq S d E d e 204πε=⋅=Φ204επεqdS rqr S d E sse ⎰⎰=⋅=⋅=Φ即通过闭合球面的电通量e Φ与半径r 无关，只与被球面所包围的电量q 有关 如果包围点电荷q 的曲面是任意闭合曲面S ′,可以在曲面S ′外面作一以q 为中心的球面S ，由于S 与S ′之间没有其他电荷，从q 发出的电力线不会中断．所以穿过S ′的电力线数与穿过S 面的电力线数相等．即通过包围点电荷q 的任意闭合曲面的电通量仍为'εqS d E Se =⋅=Φ⎰点电荷q 在闭合曲面S 之外的情况因为只有与闭合曲面S 相切的锥体范围内的电力线才通过闭合曲面S ，但每一条电力线从某处穿入必从另一处穿出，一进一出正负抵消．所以在闭合曲面S 外的电荷对通过闭合面的电通量没有贡献，即通过不包围电荷q 的闭合曲面S 的电通量为零．公式εq S d E s=⋅⎰仍然成立．注意静电场中，电场强度与电荷关系，电通量与场强的关系，高斯面通量与电荷的关系。
(2) 对于任意带电系统的电场∑==n i i E E 1通过任意闭合曲面S 的电通量为 ⎰∑⎰⋅=⋅=s n i i s dS E S d E )(1∑⎰=⋅=n i si S d E 1所以 0ε∑⎰=⋅isq S d E 四、高斯定理的应用 当电荷分布具有某些对称性并取合适的闭合面时，利用高斯定理才可以方便地计算场强． §9.3电场力的功 电势一、电场力的功点电荷 l d E q dl F dW ⋅=⋅=0r d r r qq⋅=02004πε 当q 0从a 点移动到b 点时，电场力作功为 )11(44200200b a r r ab r r r qq dr r qq W a b-==⎰πεπε 在点电荷q 的电场中，电场力对0q 作的功只取决于移动路径的起点a 和终点b 的位置，而与路径无关． 点电荷系 总电场E 等于各点电荷场强的矢量和．即⎰⎰==VVrdq dU U 04πε其中r 是电荷元dq 到场点的距离，V 是电荷连续分布的带电体的体积．§9.4电场强度与电势的关系一、等势面电势相等的各点所构成的曲面叫等势面 1. 静电场中，电场线与等势面处处正交．0)(cos 000=-==⋅=b a U U q dl E q l d E q dW θ因为上式中dl E q ,,0均不等于零，所以2,0cos πθθ==说明E与l d 垂直，即电力线与等势面正交．2. 电力线总是指向电势降落的方向如果让正电荷0q 沿静电场线上的位移元dl 移动，则电场力作功00cos 0000>==⋅=Edl q E q l d E q dW另一方面，又有)(0b a U U q dW -=所以， b a U U >，电力线总是指向电势降落的方向．3.几种等势面和电场力线虚线表示等势面，实线表示电力线§9.5静电场中的导体一、导体的静电平衡静电感应：导体在电场力作用下引起导体内部电荷的重新分布现象． 导体由于静电感应而带的电荷叫感应电荷． 1.导体的静电平衡条件导体内部的场强为零，在导体表面附近场强沿表面的法线方向．00='+=E E E2.导体静电平衡性质(1)导体是等势体，导体表面是等势面．(2)导体内部处处没有未被抵消的净电荷，净电荷只分布在导体的表面上． (3)导体以外，靠近导体表面附近处的场强大小与导体表面在该处的面电荷密度σ的关系为εσ=E 3.导体表面上的电荷分布孤立导体表面电荷面密度σ与导体表面曲率有关：表面曲率大的地方σ大、表面曲率小的地方、表面曲率为负值的地方σ最小。
导体表面尖端处电场特别强，会导致一个重要结果，即尖端放电．二、导体壳和静电屏蔽在静电平衡条件下1. 空腔内无带电体时，电荷只分布在导体外表面，导体内表面任何一点净电荷为零。
2.空腔内有带电体q 时，空腔内表面感应电荷为-q ，导体外表面感应电荷为q 。
3.静电屏蔽（1）在导体内部有空腔时，空腔内的物体不受外电场的影响。
（2）接地的导体空腔，空腔内的带电物体的电场不影响外界。
三、有导体存在的静电场场强与电势的计算在计算有导体存在时的静电场分布时，首先要根据静电平衡条件和电荷守恒定律，确定导体上新的电荷分布，然后由新的电荷分布求电场的分布．§9.6静电场中的电介质一、电介质的极化1.分子等效电偶极子分子正电荷等效中心和负电荷等效中心,形成等效分子电偶极子。
用电偶极矩表示：l q p e=2.两类电介质分子 无极分子和有极分子无极分子： 分子正电荷等效中心和负电荷等效中心重合、没有分子偶极子。
如H 2。
有极分子:-分子正电荷等效中心和负电荷等效中心不重合、形成分子偶极子。
如H 2O 。
3.电介质的极化电介质在外电场作用下出现的宏观带电现象。
无极分子电介质的极化：在外电场作用下、分子正电荷等效中心和负电荷等效中心发生相对位移，形成附加分子极子m P ∆，叫位移极化。
有极分子电介质的极化：在外电场作用下分子偶极矩转向与外电场接近平行的方向，叫取向极化。
二、极化强度和极化电荷1.极化强度P定义：电介质中单位体积内分子偶极矩（或附加分子偶极矩）的矢量和。
即：ΔVP P ΔVm∑=或ΔVP ΔP ΔVm∑=2.极化强度与极化电荷的关系：在电介质与真空的交界面上、极化电荷面密度σ'等于电介质表面极化强度P的法向分量n P 、n P =PCos θ，θ是P与电介质表面外法线0n 之间的夹角。
只有分子偶极子的中心位于厚度为l 的表面层内的分子才对表面的极化电荷有贡献。
设表面ds 附近的极化强度为P，方向与 ds 的法线夹角为θ。
则长 l 、底面积ds 的斜柱体体积为ldScos θ，体积内分子数n ，留在表面的电荷（即极化电荷）θcos nqldS q ='∆。
表面单位面积上极化电荷，即极化电荷面密度0'cos n P P dSq d ⋅=='=θσ 还可以证明在电介质内部、极化强度P 对任意闭合面的通量等于闭合面内极化电荷代数和的负值。
即∑⎰'-=⋅i Sq S d P三、电介质的极化规律在各向同性电介质中P 与E的关系由极化规律确定，其关系为E P χε0=E是电介质中的总电场，e χ是电介质的极化率。
四、有电介质时的高斯定理有电介质时的总电场由自由电荷和极化电荷共同产生，ε∑∑⎰'+=⋅iSqq S d E， ∑⎰'-=⋅iSq S d P∑⎰=⋅+q S d P E S)(0ε∑⎰=⋅+ssq0)(dS P E ε令P E D +=0ε为静电场的电位移矢量，则有∑⎰=⋅q S d D S这就是有电介质时的高斯定理。
D ，E ，P 三者的关系： 对任意的电介质P E D +=0ε均成立。
在各向同性电介质中 ∵E P χε0=∴E E E P E D )1()(000χεχεε+=+=+=令r εεε0= 为电介质的介电常数，则0εεε=r = e χ+1为电介质的相对介电常数。
有 E E D r εεε==0。
§9.7电容 电容器一、孤立导体的电容 孤立带电体的电量和导体电势的比值是与导体的带电量和电势无关的，称为导体的电容。
C Uq =单位：法拉，代号F pF F F 10121016==μ电容C 是使导体升高单位电势所需要的电量，反映了导体储存电荷和电能的能力． 非孤立导体的电容：受外界影响、导体电势发生变化，C 不再是常数。
二、电容器及其电容 具有静电屏蔽作用的导体组合称为电容器。
ABB A U qU U q C =-=。
