(人教版)物理选修【3-1】：《电场强度》教案

第九章静电场及其应用电场电场强度教学设计一、知识与技能1. 知道电荷间的相互作用是通过电场实现的；2. 知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小和方向。

二、过程与方法1.体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义公式、单位、方向；2.知道电场强度的叠加原理，并能用这一原理进行简单的计算。

三、情感态度与价值观1.通过探究实验，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。

1、理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性。

（重点）2、理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场。

（重点）3、会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算。

（难点）4、知道电场强度的叠加原理，会应用该原理进行简单计算。

（难点）课件一、导入新课：【教师引导】上一节，我们认识了电现象中的电荷，包括点电荷，元电荷及电荷之间存在的相互作用。

什么是点电荷？电荷相互作用有什么规律？哪位同学来帮我们回顾一下？电荷之间有相互作用，我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。

电荷之间的作用力是怎样发生的呢？今天我们就来研究这个问题。

二、讲授新课：1、电场【教师引入课程】通过起电机使人体带电，人的头发会竖直散开。

为什么会出现这样的现象？你会解释产生这一现象的原因吗？【教师引导】任何带电体周围产生的一种特殊物质。

电场看不见，又摸不着，怎样去认识它、研究它？【动手实验】利用手中的塑料笔使其摩擦带电，并让其靠近悬挂的铜丝。

现象：塑料笔吸引铜丝，铜丝偏角可达到60度。

【教师补充】电场的产生：电荷在其周围产生电场，电场是电荷周围存在的一种特殊物质。

基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。

【教师补充引导】如图，电荷A对电荷B的作用力，就是电荷A的电场对电场B的作用；电荷B对电荷A的作用力，就是电荷B的电场对电荷A的作用。

第一章静电场1.3电场强度【教学目标】1、知道电荷相互作用是通过电场发生的；2、理解电场强度和电场线的概念。

3、用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度；4、知道几种典型电场的电场线分布。

5、以电场线描述电场为例，渗透用场线描述矢量场的方法重点：电场强度的概念及其定义式难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算【自主预习】1．英国物理学家、化学家首先提出场的概念。

他指出：电荷的周围存在，带电体间的相互作用是通过它们各自产生的传递的。

电场是一种特殊形态的，电场最基本的特征是，这也是检验空间是否存在电场的依据之一。

2．为研究电场而放进电场的电荷称为；产生电场的电荷称为。

3．电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量。

电场中某处的电场强度大小定义为放在该处的电荷受到的电场力跟该电荷的电量的。

电场强度的大小表示电场的，电场强度的方向就是电场的，且物理学中规定：电场中某点的电场强度的方向跟电荷在该点所受的电场力的方向。

电场强度的单位是或。

4．是电场强度的，适用于电场；仅适用于真空中点电荷的电场。

5．如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相，形成合电场。

这时某点的场强等于各个点电荷存在时在该点产生的场强的。

6．等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及中垂线上电场强度各有怎样的规律？(1)等量异种点电荷连线上以中点O场强最小，中垂线上以中点O的场强为最大；等量同种点电荷连线上以中点电场强度最小，等于零．因无限远处场强E∞＝0，则沿中垂线从中点到无限远处，电场强度先增大后减小，之间某位置场强必有最大值．(2)等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同；等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反.【典型例题】一、场强的公式【例1】下列说法中，正确的是( )A．在一个以点电荷为中心，r为半径的球面上各处的电场强度都相同B．E＝仅适用于真空中点电荷形成的电场C．电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的静电力的方向D．电场中某点场强的方向与试探电荷的正负无关二、电场线的理解【例2】如图1 所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线，若带电粒子q(≫)，由a运动到b，静电力做正功．已知在a、b两点粒子所受静电力分别为、，则下列判断正确的是( )A．若Q为正电荷，则q带正电，>B．若Q为正电荷，则q带正电，<C．若Q为负电荷，则q带正电，>D．若Q为负电荷，则q带正电，<三、电场强度【例3】.场源电荷Q＝2×10－4 C，是正点电荷；检验电荷q＝－2×10－5 C，是负点电荷，它们相距r＝2 m，且都在真空中，如图2所示．求：(1)q在该点受的静电力．(2)q所在的B点的场强.(3)只将q换为q′＝4×10－5 C的正点电荷，再求q′在B点的受力及B点的场强．(4)将检验电荷移去后再求B点场强．四、电场强度的叠加【例4】如图3所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷＋Q，在x轴上C点有点电荷－Q，且＝，∠＝60°.根据上述说明，在x轴上场强为零的点为．如果C点没有电荷的存在，x轴上电场强度为零的点是．【课后练习】1.由电场强度的定义式E＝可知，在电场中的同一点( )A．电场强度E跟F成正比，跟q成反比B．无论试探电荷所带的电荷量如何变化，始终不变C．电场中某点的场强为零，则在该点的电荷受到的静电力一定为零D．一个不带电的小球在P点受到的静电力为零，则P点的场强一定为零2．如图4所示是静电场的一部分电场分布，下列说法中正确的是( ) A．这个电场可能是负点电荷的电场B．点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大C．点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)D．负电荷在B点处所受到的静电力的方向沿B点切线方向3．在点电荷形成的电场中，其电场强度( )A．处处相等B．与场源电荷等距的各点的电场强度都相等C．与场源电荷等距的各点的电场强度的大小都相等，但方向不同D．场中各点的电场强度与该点至场源电荷的距离r成反比4．电场强度E的定义式为E＝，下面说法中正确的是( )A．该定义只适用于点电荷产生的电场B．上式中，F是放入电场中的点电荷所受的静电力，q是放入电场中的点电荷的电荷量C．上式中，F是放入电场中的点电荷所受的静电力，q是产生电场的电荷的电荷量D．库仑定律的表达式F＝可以说是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的库仑力大小；而可以说是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小5．将质量为m的正点电荷q在电场中从静止释放，在它运动过程中如果不计重力，下述正确的是( )A．点电荷运动轨迹必与电场线重合B．点电荷的速度方向必定和所在点的电场线的切线方向一致C．点电荷的加速度方向必与所在点的电场线的切线方向一致D．点电荷的受力方向必与所在点的电场线的切线方向一致6．以下关于电场和电场线的说法中正确的是( )A．电场和电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切B．在电场中，凡是电场线通过的点场强不为零，不画电场线区域内的点的场强为零C．同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大D．电场线是人们假设的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在7．如图5所示是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时，电荷所受的静电力F跟引入的电荷的电荷量之间的函数关系，下列说法正确的是( ) A．这个电场是匀强电场B．这四点的电场强度大小关系是>>>C．这四点的场强大小关系是>>>D．无法比较E值大小8.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受静电力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v－t图象如图6所示，则两点A、B所在区域的电场线分布情况可能是下图中的( )9．在如图7所示的匀强电场中，有一轻质棒，A点固定在一个可以转动的轴上，B端固定有一个大小可忽略、质量为m，带电荷量为Q的小球，当棒静止后与竖直方向的夹角为θ，求匀强电场的场强．10．如图8所示，正电荷Q放在一匀强电场中，在以Q为圆心、半径为r的圆周上有a、b、c三点，将检验电荷q放在a点，它受到的静电力正好为零，则匀强电场的大小和方向如何？b、c两点的场强大小和方向如何？答案：例1.解析因为电场强度是矢量，有方向，故A错误；E＝仅适用于真空中点电荷形成的电场，B正确；电场强度的方向就是放入电场中的正电荷受到的静电力的方向，C错误；电场中某点的场强仅由电场本身决定，与试探电荷无关，故D正确．例2. A解析从电场线分布可以看出，a点电场线密，故>，所以带电粒子q在a点所受静电力大，即>；若Q带正电，正电荷从a到b静电力做正功，若Q带负电，正电荷从a到b静电力做负功，故A项正确.例3解析(1)由库仑定律得F＝＝9×109× N＝9 N方向在A与B的连线上，且指向A.(2)由电场强度的定义：E＝＝所以E＝9×109×＝4.5×105方向由A指向B.(3)由库仑定律F′＝＝9×109× N＝18 N方向由A指向B，E＝＝＝4.5×105方向由A指向B.(4)因E与q无关，q＝0也不会影响E的大小与方向，所以移去q后场强不变.例4.解析在x轴上由－Q产生的电场强度方向沿水平方向，在C点右侧水平向左，左侧水平向右，要想和等量的正电荷在x轴上产生的合场强为零，该点应该出现在C点的右侧，距离A、B、C三个电荷相同的D点上．答案D点拓展探究如果C点没有电荷的存在，x轴上电场强度为零的点是．答案O点解析C点如果没有电荷存在，则变成等量同种电荷的电场，应该是O点处的场强为零．课后练习1答案解析电场强度是由电场本身所决定的物理量，是客观存在的，与放不放试探电荷无关．电场的基本性质是它对放入其中的电荷有静电力的作用，F＝.若电场中某点的场强E＝0，那么F＝0，若小球不带电q＝0，F也一定等于零，选项B、C正确．场强是描述电场强弱和方向的物理量，是描述电场本身性质的物理量．2. 答案 B解析负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的直线，故A错．电场线越密的地方场强越大，由图知>，又因F＝，得>，故B正确．由a＝，a∝F，而F∝E，>，所以>，故C错．B点的切线方向即B点场强方向，而负电荷所受静电力方向与其相反，故D 错．3. 答案 C4. 答案5.答案解析正点电荷q由静止释放，如果电场线为直线，电荷将沿电场线运动，但如果电场线是曲线，电荷一定不沿电场线运动(因为如果沿电场线运动，其速度方向与受力方向重合，不符合曲线运动的条件)，故A选项不正确；由于点电荷做曲线运动时，其速度方向与静电力方向不再一致(初始时刻除外)，故B选项不正确；而点电荷的加速度方向，即电荷所受静电力方向必与该点场强方向一致，即与所在点的电场线的切线方向一致，故C、D选项正确．6. 答案解析电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线；我们规定电场线上某点的切线方向就是该点电场的方向，电场线的疏密反映电场的强弱．所以利用电场线可以判断电场的强弱和方向以及带电粒子在电场中的受力大小及方向．7. 答案 B解析对图象问题要着重理解它的物理意义，对于电场中给定的位置，放入的试探电荷的电荷量不同，它受到的静电力不同．但是静电力F与试探电荷的电荷量q的比值即场强E 是不变的量，因为F＝，所以F跟q的关系图线是一条过原点的直线，该直线斜率的大小即表示场强的大小，由此可得：>>>，故B正确．8.答案 C解析由图象知,负电荷由A点运动到B点做变加速直线运动,说明它所受静电力方向由A 指向B,且静电力逐渐增大,所以电场线上电场方向B→A,且E变大.9.答案解析小球受重力、棒拉力，还应受到水平向右的静电力F，故Q为正电荷，由平衡条件：θ－F＝0，θ＝所以F＝θ又由F＝，得E＝10.答案，方向向右＝，方向向右＝，方向指向右上方，与连线成45°角解析点电荷Q周围空间的电场是由两个电场叠加而成的．根据题意可知，Q在a点的场强和匀强电场的场强大小相等、方向相反，所以匀强电场的场强大小为E＝，方向向右．在b点，两个电场合成可得＝，方向向右．在c点，两个电场合成可得＝，方向指向右上方，与连线成45°角．。

2015-2016高二物理人教版选修3-1第一章静电场第3节电场强度教案一样具有能量和动量,所以说电磁场具有物质性。

得不出实效，即可而止。

主题2：电场强度本主题探究是从几个方面进行：同样的试探电荷，不同的位置；同一个位置，不同的试探电荷。

电荷之间的作用是相互的，所以有相互的影响。

试探电荷在电场中某点受到的力F与试探电荷的电荷量q的比值才能有效反映电场的力的性质。

(1)在带电金属球A的不同距离试探电荷受力的大小不同,这说明什么?(2)为什么实验中使用的试探电荷的电荷量和尺寸都必须足够小?(3)在带电金属球A周围的同一位置分别放q1、2q1、3q1所受到的库仑力分别是多少?(4)电场强度E为什么与q和F无关?口头表述主题3：点电荷的电场与电场强度的叠加本主题需要每个学生独立推导，一是能熟悉刚学的公式，二是得出点电荷周围电场强度的表达。

所有矢量的合成都遵循平行四边形定则。

点电荷+Q周围的A点试探电荷+q,如图所示。

(1)推导A点的场强。

(2)电场场强大小的因素?(3)场强如何合成?板书和口头表述主题4：电场线注意学生表述的准确性，假设得出矛盾可以否定假设。

用电场线表示电场强度具有直观性和科学性。

(1)电场线是如何表示电场方向的?(2)电场线能不能相交?(3)电场线如何表示电场强弱?口头表述第三层级基本检测根据具体情况与部分同学交流,掌握学生的能力情况. 全体学生独立思考，独立完成，小组同学都完成后可交流讨论。

PPT课件技能拓展视学生基础和课堂时间、教学进度决定是否作要求教师未提出要求的情况下学有余力的学生可自主完成PPT课件记录要点教师可在学生完成后作点评学生在相应的位置做笔记。

PPT课件第四层级知识总结教师可根据实际情况决定有没有必要总结或部分点评一下。

学生就本节所学做一个自我总结，之后可小组交流讨论。

PPT课件呈现感悟收获注意有代表性的收集一些学生的体会，以便有针对性地调整教学方法。

根据自己的感受如实填写。

教材分 析 板书设 计 学法指 导
教学过 程
教法分 析
教材分析
统观教学大纲和教材，不难 地位 发现本课的教学有如下的特 本节的主要内容是理 点： 1.知识点多：电场，电场强 解电场、电场强度和 度，电场线，检验电荷，点 电场线。这是静电场 电荷的电场，场源电荷，矢 乃至整个电磁场中最 量运算等 基本最重要的知识。 2.教学内容抽象：电场看不 见模不着，电场线是一个理 在本章中具有承上启 下的作用。 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．
产生电场的电荷
+
场源电 荷或源 电荷
试探电荷
检验电场是否存在及其强弱分布情况
试探电荷具备的条件
+Q
3 2ｑ
F 2F 3F
（1）电量足够小；（2）点电荷。
电量q 所受力F
力与电量 的比
qБайду номын сангаас
F
2q 2F
3q 3F
电场强度：
1.定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟 它的电量的比值叫该点的电场强度，简称场强。
第三节
电场强度
电场：电场是电荷周围存在的一种特殊物质
物质的 两种基 本存在 形态
实物：质量集中在某一空间，一般有 比较确定的界面。看得见摸得着。
场：实物之间进行相互作用的物质形态，它是 看不见摸不着的物质，可以充满全部空间
电场的基本性质：对放入其中的电荷有力 的作用，这种力叫做电场力。
电场强度
真空中点电荷的电场
只适用于真空中点电荷
Q:场源电荷
r：电场中到Q的距离
方向：
+Q
发散
收敛 -Q
E