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    電場(chǎng) 教學(xué)設(shè)計(jì)1

    一、教學(xué)目標(biāo)

    1、了解電場(chǎng)的概念.

    2、理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念.

    3、掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法.

    二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

    1、重點(diǎn)是使學(xué)生理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法.

    2、電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量之一,這是難點(diǎn).初學(xué)者容易把電場(chǎng)強(qiáng)度跟電場(chǎng)力混同起來(lái).

    三、主要教學(xué)過(guò)程

    1、復(fù)習(xí)庫(kù)侖定律

    在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷的作用力跟它們的電量乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上,這就是庫(kù)侖定律.

    2、新課引入

    任何力的作用都離木開(kāi)物質(zhì),腳踢球,腳對(duì)球的力直接作用在球上;狗拉雪橇,狗對(duì)雪橇的拉力是通過(guò)繩子作用的;地球?qū)Φ乇砀浇镔|(zhì)的作用力是通過(guò)重力場(chǎng)——物質(zhì),作用的;地球與月亮間有萬(wàn)有引力作用力也是因有萬(wàn)有引力場(chǎng)——物質(zhì);兩電荷間相互作用時(shí)不直接接觸,它們之間的相互作用也是通過(guò)別的物質(zhì)作用的,這就是電場(chǎng).

    3、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

    (1)電場(chǎng)

    a、電荷周圍存在一種特殊物質(zhì)

    提問(wèn):既然場(chǎng)是物質(zhì),為什么我們看不到呢?

    :物質(zhì)形式

    例如 可見(jiàn)光波長(zhǎng)由7000~4000,但還有很多波長(zhǎng)的光線我們看不到,但不等于它們不存在.不能以人類感官為標(biāo)準(zhǔn)判定存在與否.場(chǎng)客觀存在的證明是它有力、能的特性.例如重力場(chǎng)對(duì)有質(zhì)量的物體有力的作用,且可對(duì)物體做功,說(shuō)明其能量.電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷Q也有力的作用,可對(duì)Q做功,說(shuō)明其有能量.

    b、電場(chǎng)的基本性質(zhì):電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用,此力稱電場(chǎng)力.

    c、靜電場(chǎng):靜止電荷的電場(chǎng).

    場(chǎng)有能和力的特性,我們先看電場(chǎng)中力的性質(zhì),它是本章的重要內(nèi)容,先以點(diǎn)電荷為例.

    如圖1所示,在+Q電場(chǎng)中A點(diǎn)分別放入電荷q,則它們分別受電場(chǎng)力為:F=kQq/r2

    看看上式,我們可發(fā)現(xiàn)場(chǎng)電荷Q對(duì)不同的檢驗(yàn)電荷q有不同的電場(chǎng)力,但只要A點(diǎn)位置不變,F(xiàn)與q的比值就不變. 若換到B點(diǎn),則 從上面分析看出:Q固定則電場(chǎng)的空間分布固定,對(duì)于場(chǎng)中某固定點(diǎn),值僅與Q、r有關(guān),與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),它反映的是電場(chǎng)的性質(zhì),反映的是電場(chǎng)的強(qiáng)弱,稱場(chǎng)強(qiáng).

    (2)電場(chǎng)強(qiáng)度

    a、定義:放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電量的比值叫該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng).

    b、定義式:

    F——電場(chǎng)力國(guó)際單位:牛(N)

    q——電量國(guó)際單位:庫(kù)(C)

    E——電場(chǎng)強(qiáng)度國(guó)際單位:牛/庫(kù)(N/C)

    c、物理意義;電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值上等于單位正電荷在那里所受的電場(chǎng)力.

    d、電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量

    規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)所受電場(chǎng)力方向.電場(chǎng)中同一點(diǎn),+q、-q受力方向不同,場(chǎng)強(qiáng)只能有一個(gè)方向,規(guī)定以+q的受力方向?yàn)檎?/p>

    例在圖2中標(biāo)出A、B、C、D四點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向.

    正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿連線背離+Q;負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向

    沿連線指向-Q.

    e、單位:牛/庫(kù)N/C

    借助于點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)推出,可適用于任意電場(chǎng).

    (3)一個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)

    a、真空中:(與檢驗(yàn)電荷q無(wú)關(guān),僅與場(chǎng)電荷Q及r有關(guān))

    b、方向:正電荷在該點(diǎn)受電場(chǎng)力方向(以后還會(huì)遇到各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小,方向均相同的勻強(qiáng)電場(chǎng))

    (4)兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的疊加原理

    如圖3所示,在正點(diǎn)電荷與負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中有一點(diǎn)A,求A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義可知在數(shù)值上為+1C點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受的電場(chǎng)力.今在A點(diǎn)放C,q將同時(shí)受到和的作用,每個(gè)作用力都能單獨(dú)用庫(kù)侖定律求出,就像另一個(gè)電荷不存在一樣,而q受的合力為各分力的矢量和,又因q是1C正電荷,所以它受的電場(chǎng)力在數(shù)值上等于場(chǎng)強(qiáng),也就是說(shuō)A點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為與單獨(dú)在A點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和,這就是電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理.

    用電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理可以求得任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度,任何一個(gè)帶電體不管其電荷分布多么復(fù)雜,都可以視為由許多點(diǎn)電荷組成,因而可以用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求出它的場(chǎng)強(qiáng).可以看出,真空中任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度,僅由場(chǎng)電荷、電場(chǎng)中的位置兩個(gè)因素決定,而與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān).

    (5)比較:

    a、是場(chǎng)強(qiáng)的定義式,適用于任何電場(chǎng).

    b、是點(diǎn)電荷電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式.

    (6)電場(chǎng)強(qiáng)度小結(jié)

    a、電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向,均與該點(diǎn)放不放檢驗(yàn)電荷、放哪種電荷、放多大檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),是電場(chǎng)自身的性質(zhì),與外界因素?zé)o關(guān).對(duì)確定的電場(chǎng)來(lái)說(shuō),在某點(diǎn)放單位正電荷時(shí),它受電場(chǎng)力的大小和方向是確定的.

    b、場(chǎng)強(qiáng)

    (7)例題

    【例1場(chǎng)電荷,是正點(diǎn)電荷;檢驗(yàn)電荷,是負(fù)電荷,它們相距r=2m而靜止且都在真空中,如圖4所示.求:

    (1)q受的電場(chǎng)力.

    (2)q所在的B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng).

    (3)只將q換為C的正點(diǎn)電荷,再求q’ 受力及B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng).

    (4)將受力電荷拿去后再求B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng).

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    (1)庫(kù)侖定律:方向在A與B的連線上,且指向A.

    (2)由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義:所以N/C方向由A指向B.

    (3)由庫(kù)侖定律:N 方向由A指向B.N/C方向由 A指向 B.

    (4)因E與q無(wú)關(guān),自然也不會(huì)影響E的大小與方向,所以拿走q后場(chǎng)強(qiáng)不變.

    【例2如圖 5(a)所示,點(diǎn)電荷q與 9q靜止于真空中,相距 r,它們均為正電荷,求:

    (1)連線中點(diǎn)A的場(chǎng)強(qiáng);

    (2)求場(chǎng)強(qiáng)為0的點(diǎn)位置.

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    解(l)在A點(diǎn)放C,它受力情況如圖5(c)所示,F(xiàn)為q對(duì)的作用力,9F為9q對(duì)的作用力,而合力為8F方向指向q,所以

    (2)先分析的點(diǎn)可能的位置范圍,因在該點(diǎn)放+1C時(shí),它受力為零,所以q與9q對(duì)+1C作用力一定等大反向,因而兩力共線,由此可以斷定E=0的點(diǎn)在q與9q的連線上,當(dāng)+1C放于q以左及9q以右的連線上時(shí),它受的兩個(gè)力都同向,因而不可能抵消,所以

    的點(diǎn)一定在兩點(diǎn)電荷中間的連線上.

    令的點(diǎn)O距q為,如圖(b)所示,+1C電荷在O點(diǎn)受力為零,所以有

    (無(wú)意義,舍去)

    :(1)方向指向q.

    (2)E=0 的點(diǎn)在q與9q之間,距q為 r/4.

    四、說(shuō)明

    1、對(duì)于電場(chǎng)強(qiáng)度概念的理解注意

    (1)定義電場(chǎng)強(qiáng)度

    無(wú)論放正、負(fù)檢驗(yàn)電荷,E的方向定義為+q受力方向,類似于電流方向定義為正電荷移動(dòng)方向,無(wú)論是誰(shuí)移動(dòng)形成電流.

    (2)電場(chǎng)強(qiáng)度為自身性質(zhì),與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān).

    2、我們研究的電荷均處于真空中,如處于空氣中也可近似認(rèn)為是在真空中.

    中考 高考名著

    常用成語(yǔ)

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