“电场强度”教案（人教版《物理》选修3-1）——电场强度的概念、点电荷的电场及电场强度的叠加，本文主要内容关键词为：电场论文,强度论文,点电荷论文,人教版论文,教案论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
【学情分析】
对于静电场初学的学生来说，电场强度这一部分内容抽象，难以理解和掌握。
设计思路 围绕实现“三维目标”，运用类比法，即学生比较熟悉的重力概念、速度概念等进行类比，逐步建立起电场强度概念（强调矢量性）。然后运用猜想和演示实验验证的方法建立计算场强的定义式。引导学生结合库仑定律（真空中点电荷的电场力）推导得出真空中点电荷场强计算的量度式，并通过例题和日常生活事例类比，引导学生明白场强的定义式和量度式的联系和区别，说明场强是反映电场的基本届性之一。
【教学目标】
1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态，使学生形成正确的物质观；
2.理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关计算；
3.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关计算；
4.知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算；
5.体验比值法定义物理量的方法。
【教学重点】
电场和电场强度。
【教学难点】
1.电场强度概念的建立；
【教学方法】
归纳推理法、讲授法、实验分析法。
【教具准备】
自制（改装）实验器材、自制课件（配合实验的动画和视频材料）。
【课时安排】
1课时（电场线和匀强电场另安排1课时）。
【教学过程】
一、引入新课
问题1 请大家认真回顾一下，我们已经学习过的库仑定律文字表述、公式和适用条件？
文字表述 真空中两个点电荷之间相互作用的静电力，跟它们的电量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
求解静电力F时，利用公式将
代入绝对值，求得大小，方向依据同斥异吸确定。
问题2 不直接接触能不能产生摩擦力？弹力呢？上节课演示实验中两电荷间产生了静电力，那么，电荷间这种相互作用（静电力）有什么特点呢？（引导、分析，进入新课）
二、新课教学
板书课题 第三节 电场强度
1.电场
引导学生阅读教材（第10面第三段）：19世纪30年代法拉第提出了电场的观点，电荷周围存在着由它产生的电场，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。电荷A和B的相互作用是通过电场发生的：电荷A对电荷B的作用力，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B的电场对电荷A的作用。
问题3 电荷间发生相互作用的介质是什么呢？
电场——存在于电荷周围的一种特殊物质。电场看不见，摸不着，如何研究？我们结合已学过的电场力实验来认识电场，如图1所示。
图1
2.电场强度
实验现象 将绝缘导体球放在桌面上，用石棉丝将锡铂做成的小球悬于铁架台上，使两球带电（设分别为+Q和+q），我们看到带电的锡铂小球偏离一定的角度α，如图2所示。将铁架台缓缓移到不同的位置，悬挂锡铂小球的石棉丝偏角。不同；改变导体球所带电荷量Q时（用另一石棉丝悬挂的锡铂小球接触一下），悬挂锡铂小球的石棉丝偏角。也不同。
图2
引导学生观察、分析，并得出下列要点：
(1)电荷（正、负电荷）周围有电场；
(2)电荷在电场中必受静电力作用（这是电场的一种性质）；
(3)同一电荷受静电力越大，说明该点电场越强；
(4)静电力不能描述电场强弱。
明确场源电荷（源电荷）和试探电荷（检验电荷）的含义和要求。
试探电荷（检验电荷） 电荷量充分小的正电荷。放入之后，不致影响原来要研究的电场。体积也充分小，便于用来研究电场中各点的情况。
问题4 电场的强弱如何描述呢？
引导学生阅读教材第11面第二段。
猜想 试探电荷在电场中某点受到的力F很可能与试探电荷的电荷量q成正比。
然后和同学们一起利用图2进行验证。
实验前必要说明：
(1)我们通过研究试探电荷+q在电场中的受力情况来分析电场的特点；
(2)实验分析方法是控制变量法。
实验 保持试探电荷+q和场源电荷Q距离r不变，研究试探电荷所受电场力F和试探电荷的电荷量+q的关系。
原理 利用事先准备好的若干个相同的锡铂做成的小球，使这种不带电的小球和实验中的带电小球接触，此时就将带电小球的电量平分。再用一个不带电的小球和实验中的带电小球接触，则实验小球带电量再次被平分……并每次移动铁架台使带电量不同的试探电荷和场源电荷Q距离不变，测量偏角α，求出静电力F。并列表1进行比较。
表1
保持试探电荷和场源电荷Q距离r不变
实验顺序 试探电荷量 偏角α
静电力F
1 7
2 q/2
3 q/4
实验结论 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成正比，即
F=Eq①
式中E是比例常数，与试探电荷q无关。
物理学中引入一个新的物理量：用“电场强度”来描述电场。
(1)电场强度定义
放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电量q的比值，叫做该点的电场强度E，简称场强。
(2)电场强度公式
由①式我们知道：
说明：②式为量度式，适用于任何电场。
这是利用比值定义法定义电场强度的，是物理学中定义物理量常用的方法。在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来表示研究对象的某种性质，如密度
、速度
等。比值定义法在定义一个新的物理量的同时，也确定了这个新的物理量与原有物理量之间的关系，这是任何采用比值定义法定义的物理量的共同特点（引导学生阅读教材第11面衬底小文字）。
(3)场强的大小和方向
①大小
等于单位电荷量的电荷受到的电场力的大小。
②方向
跟正电荷在该点所受电场力的方向相同。
(4)场强的单位
在国际单位制中，场强的单位是牛［顿］每库［仑］，符号是N/C。另一个单位是伏［特］每米，符号是V/m，它与牛每库相等，即1 V/m=1 N/C。
电场强度是矢量，物理学中规定：电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。按照这个规定，则负电荷在电场中某点所受的静电力的方向跟该点的电场强度的方向相反。
(5)电场强度的意义
电场强度是反映电场本身力的性质的物理量，有大小和方向，是矢量。
问题5 分析
，则E由F、q决定吗？
分析 由电场强度的意义可知，E表示电场本身的属性，与F、q无关，即E跟电场中某点有无试探电荷和试探电荷的电量的多少、电性如何、所受电场力均无关。
电场强度是表示电场强弱和方向的物理量，反映了电场本身的性质，由电场本身决定，与试探电荷无关。
拓展 F由E、q决定吗？
分析 F由E、q决定，从公式变形后得到：
F=Eq（决定式）③
上式是计算电荷在电场中受到电场力的通用计算公式。
问题思考 如何检测某区域是否有电场？（由学生回答）
3.点电荷的电场
问题6 电场强度由电场本身决定，那么真空中点电荷Q在距离它为r的P点产生的场强为多少呢？
教师引导，学生推导，得出下列结论：
结论 真空中点电荷周围的场强为
适用条件 真空中的点电荷。
点电荷场强方向 如果场源电荷Q是正电荷，E的方向就是沿着PQ连线并背离Q；如果场电荷Q是负电荷，E的方向就是沿着PQ连线并指向Q，如图3所示。
图3
由此进一步证明：对于确定电场中的确定点，其场强无论大小还是方向都是确定的，跟此点有无电荷、电荷的电荷量、电荷的性质、所受电场力都无关。
但电荷在电场中所受电场力的大小和方向，除了与场强的大小、方向有关外，还与该点的试探电荷的电荷量、电荷的电性等有关。
问题7 在以点电荷为球心的球面各点的场强是否相同？
由点电荷场强大小的决定式
（得到的图象如图4所示）可知：
图4
当r相同（同一球面）时，E大小相同，方向不同。
当r→0时，E足够大（但不为无穷大）；当r-∞时，E→0。
虽说都是用来计算场强的，但它们的适用条件不同；电荷量的含义不同；公式的含义不同。
4.电场的叠加（用例题来引入电场的叠加）
图5
图6
图7
(3)如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场。这时某点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和。
(4)电荷通过电场发生相互作用，类似于磁极通过磁场发生相互作用，万有引力就是通过引力场发生作用。场是一种特殊物质，我们通过研究场的性质来认识它。
(5)加深对课堂中所探讨的9个问题的理解和掌握。
6.作业
本节练习第1、2题。
【教学反思】
1.本堂课教学紧扣教学重点、难点，切入方法恰当（类比教学法），对场强概念的建立和两个公式的理解和掌握到位；
2.充分调动了学生学习物理的兴趣和积极性，学生在课堂中自主合作学习，动脑动手，培养了学生对实验现象的观察、分析能力和科学态度，达到了“三维目标”要求；
3.简陋的自制设计和改装的电学实验，再现了对场强探究的基本思路、方法和过程，收到了良好的教学效果；
4.采用多媒体教学，运用演示实验、师生合作探究实验和视频动画相结合，加深了学生对场强概念的认识和理解。
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