目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.知道電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的,知道電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài).
2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義式,會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算,知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,知道電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的.
3.認(rèn)識(shí)電場(chǎng)線(xiàn)和電場(chǎng)強(qiáng)度,懂得用電場(chǎng)線(xiàn)、電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng),知道勻強(qiáng)電場(chǎng)
(二)過(guò)程與方法
通過(guò)分析在電場(chǎng)中的不同點(diǎn),電場(chǎng)力F與電荷電量q的比例關(guān)系,使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場(chǎng)的強(qiáng)弱,即電場(chǎng)強(qiáng)度的概念;知道電場(chǎng)疊加的一般方法。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場(chǎng)問(wèn)題的一般方法。
重點(diǎn):電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義式
難點(diǎn):對(duì)電場(chǎng)概念的理解、應(yīng)用電場(chǎng)的疊加原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算
過(guò)程 第一課時(shí)
(一)復(fù)習(xí)上課時(shí)相關(guān)知識(shí)
問(wèn):講出庫(kù)侖定律的內(nèi)容及該定律的適用條件?
答:真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力的大小跟它們的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比.作用力的方向在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線(xiàn)上。適用于真空中,點(diǎn)電荷
師:庫(kù)侖定律提示了電荷間的相互作用規(guī)律。兩個(gè)電荷不需相互接觸,就能產(chǎn)生相互作用,這種相互作用是靠什么傳遞的呢?
研究這個(gè)問(wèn)題之前,我們先來(lái)回憶一下初中所學(xué)的磁體之間的相互作用。大家知道兩個(gè)磁體不需相互接觸,也能產(chǎn)生相互作用。誰(shuí)能告訴大家,磁體間的相互是通過(guò)什么發(fā)生的?
生:磁體周?chē)幸环N物質(zhì)叫磁場(chǎng),磁體間是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的。
師:那么電荷周?chē)遣皇且灿蓄?lèi)似的情況呢?科學(xué)研究對(duì)這一類(lèi)似的猜想提供了有力的支持:電荷周?chē)_實(shí)也存在著一種物質(zhì),叫電場(chǎng)。電荷間的相互作用就是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的。
(二)新課教學(xué)
第2節(jié) 電場(chǎng)
一、電場(chǎng): (法拉第提出)
1、電荷的周?chē)即嬖谥伤a(chǎn)生的電場(chǎng)。電場(chǎng)是一種物質(zhì)。(與磁場(chǎng)一樣都是物質(zhì)的一種形態(tài))
2、基本性質(zhì):能對(duì)電場(chǎng)中的電荷有力的作用,這個(gè)力叫電場(chǎng)力。前面所學(xué)的靜電力(庫(kù)侖力)就是一種電場(chǎng)力。
問(wèn)題:下面請(qǐng)同學(xué)們以電荷A與電荷B間相互作用為例,說(shuō)明電荷A是怎樣對(duì)電荷B施加力的作用的,電荷B又是怎樣對(duì)電荷A施加力的作用的?
生:電荷A和B是怎樣通過(guò)電場(chǎng)與其他電荷發(fā)生作用.電荷A對(duì)電荷B的作用,實(shí)際上是電荷A的電場(chǎng)對(duì)電荷B的作用;電荷B對(duì)電荷A的作用,實(shí)際上是電荷B的電場(chǎng)對(duì)電荷A的作用.
3、電荷間的相互作用力通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生
師:在本章中,只討論靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),稱(chēng)為靜電場(chǎng)。
4、靜電場(chǎng):靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng).
師:電場(chǎng)明顯特征之一是對(duì)場(chǎng)中其他電荷具有作用力,因此在研究電場(chǎng)的性質(zhì)時(shí),可以從研究電場(chǎng)的力的性質(zhì)入手。
為了方便研究,我們需要引入幾個(gè)電荷概念:
2、試探電荷和場(chǎng)源電荷
(1)試探電荷又叫檢驗(yàn)電荷,它是電荷量和尺寸都充分小,以致可忽略原來(lái)電場(chǎng)的影響中,同時(shí)又能確切地反映它在電場(chǎng)中的位置。因此試探電荷可以看作是電荷量很小的點(diǎn)電荷,是一種理想化模型,
(2)場(chǎng)源電荷也叫源電荷:產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷。
假設(shè)我們所研究的電場(chǎng)是由點(diǎn)電荷+Q所產(chǎn)生的,則點(diǎn)電荷+Q就是場(chǎng)源電荷。下面把電荷量為+q的試探電荷分別放在電場(chǎng)中的A、B、C各處(設(shè)rA=3rC,rB=2rC),計(jì)算電場(chǎng)對(duì)+q的電場(chǎng)力FA,F(xiàn)B、FC 。
可以發(fā)現(xiàn),同一試探電荷+q在電場(chǎng)中不同點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大小、方向各不相同,且FC>FB>FA,這能說(shuō)明什么問(wèn)題呢?
引導(dǎo)學(xué)生答出:同一電荷在電場(chǎng)中不同的位置,所受的電場(chǎng)力大小、方向各不相同。表明電場(chǎng)中不同位置,強(qiáng)弱不同,方向不同。
繼續(xù)引導(dǎo):用怎樣的量來(lái)表示電場(chǎng)中不同位置的電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向呢?剛才,試探電荷q在不同位置受力不同,那么是否可用電場(chǎng)力來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱呢?
生1:應(yīng)該可以吧。
生2:不可以,對(duì)于電場(chǎng)中的同一位置,若放置一個(gè)電荷量較小的小電荷q,其受力就較小,如以此說(shuō)明電場(chǎng)中該點(diǎn)較弱,那么若在該位置放置一個(gè)電荷量較大的小電荷q1,其受力就會(huì)較大,那是否又可以說(shuō)電場(chǎng)中該點(diǎn)較強(qiáng),若可以的話(huà),豈不自相矛盾?
生3:……
(此問(wèn)題,學(xué)生可能一下子無(wú)法回答,教師可引導(dǎo),請(qǐng)學(xué)生先思考:若將電荷量為+q的試探電荷1放在C處,所受到的電場(chǎng)力的大小為FC,將電荷量為+10q的試探電荷2放在A處,所受到的電場(chǎng)力的大小為FA1,那么還存在FC>FA1嗎?然后再做回答。)
繼續(xù)引導(dǎo):如圖2,我們可以在同一位置A引入不同電荷量的試探電荷,受力又有何結(jié)果呢?大家來(lái)看對(duì)比,在距場(chǎng)源Q為r處,分別放入電荷量不同的試探電荷q1、q2、……,由庫(kù)侖定律得F1= ①,F(xiàn)2= ②,……,F(xiàn)n= ③,可見(jiàn)同一位置不同電荷量的試探電荷受到的力是不等的。顯然不能用試探電荷受的力來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。前面學(xué)生2講得非常有道理。那么你們?cè)偎伎家幌,我們(cè)撚迷鯓拥牧縼?lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱?(目光詢(xún)問(wèn)學(xué)生)
師:是什么量使不同電荷量的試探電荷受到的力不等呢?
師生共同分析:顯然,不是電場(chǎng)本身變化了,而是不影響電場(chǎng)的試探電荷的電荷量。到底用什么辦法來(lái)衡量電場(chǎng)強(qiáng)弱呢?
大家注意觀察,①,②…③式中 = =…= =
看看上式,我們可發(fā)現(xiàn)只要A點(diǎn)位置不變,F(xiàn)與q的比值就不變.
若位置變了,那么F與q的比值變不變呢?
換到B點(diǎn),我們把試探電荷放入在B點(diǎn),看看:仍然有 = =…= = , ,位置變了,那么F與q的比值也變了,但還是只要B點(diǎn)位置不變,F(xiàn)與q的比值就不變。
從上面分析看出:場(chǎng)源+Q固定,則由它產(chǎn)生的電場(chǎng)的空間分布也固定,對(duì)于場(chǎng)中某確定的點(diǎn),試探電荷受到的電場(chǎng)力F與試探電荷的電荷量q的比值F/q是一個(gè)不變的量,它僅與Q、r有關(guān),與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),F(xiàn)設(shè) =E;引入試探電荷q′,則試探電荷q′在該處所受到的電場(chǎng)力F=Eq,E大處,q′所受電場(chǎng)力F′也大;E小處,q′所受電場(chǎng)力F′也小,這說(shuō)明比值E可以反映電場(chǎng)某點(diǎn)的強(qiáng)弱。因此可以用這個(gè)比值反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱,即電場(chǎng)的力的性質(zhì),物理學(xué)上把它稱(chēng)為電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng).
二、電場(chǎng)強(qiáng)度(E):是一個(gè)描述電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向的物理量。
(1)定義:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng).用E表示。
定義式(大。篍=F/q (適用于所有電場(chǎng))
師:物理學(xué)中常常用比值定義物理量,用來(lái)表示研究對(duì)象的某種性質(zhì)。以往學(xué)習(xí)過(guò)的物質(zhì)的ρ=m / v ;導(dǎo)體的電阻R=U/I;速度V=S / t 等物理量都是用比值法來(lái)的定義的,它們有共同的特點(diǎn):凡是用比值法定義的物理量與比值中的幾個(gè)物理量無(wú)關(guān),則該比值就應(yīng)是反映了物質(zhì)的某種性質(zhì)。如場(chǎng)強(qiáng)E則是反映了電場(chǎng)的力的性質(zhì)。另外比值定義一個(gè)新的物理量的同時(shí),也就確定了這個(gè)新物理量與原有物理量之間的關(guān)系!
。2)電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的,它跟電場(chǎng)中是否有試探電荷、試探電荷的電荷量以及試探電荷受到的電場(chǎng)力均無(wú)關(guān)。它決定于電場(chǎng)的源電荷及空間位置。
(3)單位:N/C ;其物理意義是電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值上等于單位電荷(1C)在那里所受的電場(chǎng)力的大。
提出問(wèn)題:電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,怎樣表示電場(chǎng)的方向呢?
(4)方向性:物理學(xué)中規(guī)定,電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同.
指出:負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反.
例1 如圖所示,Q為放在真空中的正點(diǎn)電荷,其電荷量為Q。
求:(1)畫(huà)出A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。
(2)算出A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小。(給出Q、r)
(請(qǐng)一名學(xué)生板演,其他學(xué)生自己做)
教師講評(píng)并分析:
(1)場(chǎng)強(qiáng)的大小與方向跟檢驗(yàn)電荷的有無(wú)、電量、電性沒(méi)有關(guān)系。
(2)場(chǎng)強(qiáng)的大小只由場(chǎng)源電荷和場(chǎng)點(diǎn)到場(chǎng)源的距離來(lái)決定。
(3)離場(chǎng)源電荷越近的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)越大,離場(chǎng)源電荷越遠(yuǎn)的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)越小。
最后帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)出真空中點(diǎn)電荷周?chē)妶?chǎng)的大小和方向.在此過(guò)程中注意引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)公式E=F/q和E=kQ/r2的區(qū)別及聯(lián)系.
三、(真空中)點(diǎn)電荷周?chē)碾妶?chǎng)
1、大小:E=kQ/r2 (只適用于真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng))
說(shuō)明:公式E=kQ/r2中的Q是場(chǎng)源電荷的電量,r是場(chǎng)中某點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離.從而使學(xué)生理解:空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是由產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷和該點(diǎn)距場(chǎng)源電荷的距離決定的,與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān).
2、方向:以Q為中心做一球面。當(dāng)Q是正電荷,E的方向沿半徑向外;當(dāng)Q是負(fù)電荷,E的方向沿半徑向內(nèi)。
組織學(xué)生討論與思考,由學(xué)生討論后歸納:
(1)請(qǐng)比較公式E= 和 E= 中的q與Q分別表示什么意義??jī)蓚(gè)公式的適用條件有何不同?
(2)根據(jù)公式E= 可知,場(chǎng)點(diǎn)離場(chǎng)源電荷Q越近,該場(chǎng)點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)越大,當(dāng)r→0時(shí),E→∞,顯然這是不可能的,那么該如何理解這個(gè)問(wèn)題?
師:在研究磁場(chǎng)時(shí),根據(jù)放在磁體周?chē)F屑的分布,可以畫(huà)出一條條曲線(xiàn)(磁感線(xiàn))形象地描述磁場(chǎng)。前面我們?cè)谘芯侩姾砷g的相互作用是通過(guò)什么發(fā)生的問(wèn)題時(shí)通過(guò)與磁體間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的相類(lèi)比,從而認(rèn)識(shí)到電荷的周?chē)嬖谟伤陨懋a(chǎn)生的電場(chǎng)。這個(gè)類(lèi)比的成功足以鼓舞我們對(duì)電場(chǎng)的研究也可以用類(lèi)似的方法。
四、電場(chǎng)線(xiàn)(法拉第首先引入)
1、在電場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線(xiàn),使曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致。這樣的曲線(xiàn)就叫做電場(chǎng)線(xiàn)。
同樣做出規(guī)定:靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線(xiàn)從正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn);電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。
師:根據(jù)以上電場(chǎng)線(xiàn)的定義,請(qǐng)同學(xué)們討論下面的問(wèn)題(打出問(wèn)題):該如何建立點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)?
師:請(qǐng)每一組奇數(shù)排的同學(xué)往后轉(zhuǎn),與偶數(shù)排的同學(xué)組成一小組,展開(kāi)討論。
2.電場(chǎng)線(xiàn)的建立
1)單個(gè)正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)
討論過(guò)程中提醒:我們可以先從單個(gè)正點(diǎn)電荷開(kāi)始研究。
(討論幾分鐘后)師:好,回到剛才的問(wèn)題上來(lái)(打下一張幻燈片)。
師:虛線(xiàn)上A、B、C的場(chǎng)強(qiáng)方向朝哪里的呢?(打出方向)
師:現(xiàn)在,我們要在這個(gè)電場(chǎng)中建立一條線(xiàn)——電場(chǎng)線(xiàn),它能表達(dá)出A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)情況。那就要使它的切線(xiàn)方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致,這樣的線(xiàn)不就是虛線(xiàn)本身嗎?(畫(huà)出實(shí)線(xiàn))
當(dāng)然,為了表達(dá)切線(xiàn)的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致,還要給它加上箭頭,朝左還是朝右?對(duì),朝右(打出箭頭),這就是這個(gè)正點(diǎn)電荷的一條電場(chǎng)線(xiàn)了。
為了表示各處的場(chǎng)強(qiáng)情況,我們應(yīng)該畫(huà)出一系列這樣的線(xiàn)條(依次打出另三條,同時(shí)打出另四條),即形成了點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)。
果真如此嗎?可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)(稍停)——模擬。
(模擬后)師:正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)是這樣的,那負(fù)點(diǎn)電荷的呢?(稍停后,打出負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn))
師問(wèn):為什么這里的箭頭是朝里的呢?
生:可以在電場(chǎng)中引入一個(gè)正的試探電荷,其所受的電場(chǎng)力方向就向里,也就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向要向里,這樣電場(chǎng)線(xiàn)的切線(xiàn)方向,在這里也就是電場(chǎng)線(xiàn)的方向就能表示出電場(chǎng)強(qiáng)度的方向了。
2)等量異、同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)
師:從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)又怎么樣呢?
師:請(qǐng)大家,看模擬實(shí)驗(yàn)。
(模擬實(shí)驗(yàn)后):它是從正電荷出發(fā)終止于負(fù)點(diǎn)電荷。剛才,單個(gè)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)是從正電荷出發(fā)到無(wú)窮遠(yuǎn),單個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷是從無(wú)窮遠(yuǎn)到負(fù)電荷。
師:等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)(打出來(lái)),果真如此嗎?請(qǐng)看模擬。的確如此。
師:這四種電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)的分布圖在課本第9頁(yè)中都有了,希望同學(xué)們能把這幾幅分布圖都深深地烙在腦海里。但是,不要忘記,這是平面圖,然而,實(shí)際的情況是立體的,下面來(lái)看它們的三維情況(打出它們的立體動(dòng)畫(huà))。
(在學(xué)生感嘆之時(shí))師:這就是對(duì)稱(chēng)之美,理性之美,物理之美。在這種美之下,電場(chǎng)線(xiàn)存在什么樣的特點(diǎn)呢?
3、電場(chǎng)線(xiàn)特點(diǎn)
(展開(kāi)第二次的討論)師:按剛才的做法,每一組的奇數(shù)排同學(xué)往后轉(zhuǎn),與后一排同學(xué)組成一個(gè)小組,展開(kāi)討論,歸納(用回顧磁感線(xiàn)來(lái)引導(dǎo))。
生:電場(chǎng)線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致(板書(shū))。
生:電場(chǎng)線(xiàn)的疏密表示了電場(chǎng)的弱強(qiáng)(板書(shū))。
師:靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線(xiàn)始于哪里,又到哪里去?
生:如果是單個(gè)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng),電場(chǎng)線(xiàn)要從正電荷出發(fā),到無(wú)窮遠(yuǎn);如果是單個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng),電場(chǎng)線(xiàn)則要從無(wú)窮遠(yuǎn)終止于負(fù)電荷。
師:對(duì)。如果既有正點(diǎn)電荷,又有負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)?(稍停頓)
生:從正電荷終止于負(fù)電荷。
師:且不閉合。
小結(jié):靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線(xiàn)始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn),止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)。它不封閉。
師:不同的電場(chǎng)線(xiàn)在電場(chǎng)中能否相交?請(qǐng)說(shuō)明理由。
生:電場(chǎng)線(xiàn)不能相交
師:點(diǎn)電荷構(gòu)成的電場(chǎng)除了上述我們研究的上下、左右、前后都對(duì)稱(chēng)的,其實(shí)還有其他的電場(chǎng)。
4、其他電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)
(1)不全對(duì)稱(chēng)電場(chǎng)線(xiàn)
師:我們看一下,不等量異種電荷左右就不對(duì)稱(chēng)了。所以電場(chǎng)的分布與場(chǎng)源的電量多少有很大的關(guān)系(用多媒體展示如圖4)! 【烤褂卸啻箨P(guān)系呢?
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)(線(xiàn))
實(shí)際生活、生產(chǎn)中,兩塊靠近的有限平行帶電板間除邊緣外電場(chǎng)線(xiàn)是一系列等間距的同方向的平行的有向直線(xiàn)。(用多媒體展示如圖5)。
師:這能說(shuō)明什么呢?
生:說(shuō)明場(chǎng)強(qiáng)的大小相等,方向相同。
師:也就是說(shuō),電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小相等、方向相同,這樣的電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng)(板書(shū))。
根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)上述的特點(diǎn),還可以畫(huà)出點(diǎn)電荷與帶電平板所形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)(用多媒體展示如圖6)。
(三)想一想:
1、點(diǎn)電荷+q放在A、B兩點(diǎn)上,所受的電場(chǎng)力FA大還是FB大呢?
2、這一點(diǎn)電荷+q僅在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),那么它將做什么運(yùn)動(dòng)呢?
生:初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
師:運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線(xiàn)是不是重合
的?
生:重合。
師:電場(chǎng)線(xiàn)是不是都與點(diǎn)電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡重合呢?
3、如果電場(chǎng)線(xiàn)水平向右,且要考慮點(diǎn)電荷+q的重力mg,它又將做什么運(yùn)動(dòng)呢?它的運(yùn)動(dòng)軌跡又會(huì)怎么樣?
師:點(diǎn)電荷所做的又是什么運(yùn)動(dòng)?
生:勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
師:對(duì),也是初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。那這時(shí)它的運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線(xiàn)是不是重合的?
生:不重合。
師:為什么呢?
生:由牛二得:是一條斜向右下方的直線(xiàn),而電場(chǎng)線(xiàn)是水平的。
師:可見(jiàn),電場(chǎng)線(xiàn)是不是運(yùn)動(dòng)軌跡呢?
生:不是。
師:當(dāng)然,假如點(diǎn)電荷q的初速度不同,所受的力不同,點(diǎn)電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡是不同的,但是這個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)不會(huì)因?yàn)辄c(diǎn)電荷q的變化而變化。所以,電場(chǎng)線(xiàn)不是運(yùn)動(dòng)軌跡(板書(shū))。
(四)本課小結(jié)
1、本節(jié)課,我們學(xué)習(xí)了重要的科學(xué)研究方法:
用比值法定義物理量
E是用比值法來(lái)定義的,E=F/q ,以往學(xué)習(xí)過(guò)的物質(zhì)的ρ=m / v ;導(dǎo)體的電阻R=U/I;速度V=S / t 等物理量都是用比值法來(lái)的定義的,它們有共同的特點(diǎn):凡是用比值法定義的物理量與比值中的幾個(gè)物理量無(wú)關(guān),若比值是恒量,則反映了物質(zhì)某種性質(zhì)。如場(chǎng)強(qiáng)E則是反映了電場(chǎng)的力的性質(zhì)。
2、通過(guò)推導(dǎo)真空中正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算式,讓我們理解了決定場(chǎng)強(qiáng)大小的真正因素。
3、我們從簡(jiǎn)單的正點(diǎn)電荷出發(fā),運(yùn)用我們的智慧,結(jié)合摸擬的實(shí)驗(yàn)方法,建立起了電場(chǎng)線(xiàn)。摸擬的方法也是我們化抽象為形象的一種重要方法。
4、通過(guò)討論和理性分析,我們還得出了電場(chǎng)線(xiàn)的特點(diǎn):
1)疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大; 2)切線(xiàn)方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致;
3)從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷;
5、當(dāng)然,我們還要注意:電場(chǎng)線(xiàn)不閉合、不相交、不真實(shí)、不是軌跡。
(四)板書(shū)設(shè)計(jì)
第二節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度
一、電場(chǎng):(法拉第提出)電荷的周?chē)即嬖谥伤a(chǎn)生的電場(chǎng)。是客觀存在的。
1、電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的:電荷 電場(chǎng) 電荷
2、基本性質(zhì):對(duì)場(chǎng)中的電荷有力的作用,這個(gè)力叫電場(chǎng)力。前面講過(guò)的庫(kù)侖力就是電場(chǎng)力。
二、試探電荷和場(chǎng)源電荷
1、試探電荷又叫檢驗(yàn)電荷,可以看作是電荷量很小的點(diǎn)電荷,是一種理想化模型,
2、場(chǎng)源電荷也叫源電荷:產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷。
三、電場(chǎng)強(qiáng)度:是一個(gè)描述電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向的物理量,即是一個(gè)描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。
1、定義:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng).用E表示。 定義式:E=F/q 適用于一切電場(chǎng)。
2、電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的,跟電場(chǎng)中是否有試探電荷、試探電荷的電荷量以及試探電荷受到的電場(chǎng)力均無(wú)關(guān)。它決定于電場(chǎng)的源電荷及空間位置。
3、國(guó)際單位:牛/庫(kù)(N/C)
4、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.
5、電場(chǎng)力:F=Eq
四、真空中點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式:E=kQ/r2 ,僅適用于真空中場(chǎng)源是點(diǎn)電荷的電場(chǎng)。
五、電場(chǎng)線(xiàn):每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟場(chǎng)強(qiáng)方向一致
性質(zhì):1、疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小; 2、切線(xiàn)方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致;
3、從正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處)出發(fā)終止于負(fù)電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處),不閉合;
4、不相交 5、假想的,不真實(shí)的;
六、勻強(qiáng)電場(chǎng):場(chǎng)強(qiáng)處處相同
(五)說(shuō)明
1.電場(chǎng)強(qiáng)度是表示電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,因而在引入電場(chǎng)強(qiáng)度的概念時(shí),應(yīng)該使學(xué)生了解什么是電場(chǎng)的強(qiáng)弱,同一個(gè)電荷在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的大小是不同的,所受電場(chǎng)力大的點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng).
2.應(yīng)當(dāng)使學(xué)生理解為什么可以用比值F/q來(lái)表示電場(chǎng)強(qiáng)度,知道這個(gè)比值與電荷q無(wú)關(guān),是反映電場(chǎng)性質(zhì)的物理量.
用比值定義一個(gè)新的物理量是物理學(xué)中常用的方法,應(yīng)結(jié)合學(xué)生前面學(xué)過(guò)的類(lèi)似的定義方法,讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義.
3.應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生確切地理解E=F/q和E=kQ/r2這兩個(gè)公式的含義,以及它們的區(qū)別和聯(lián)系.
4.應(yīng)用電場(chǎng)的疊加原理進(jìn)行計(jì)算時(shí)不應(yīng)過(guò)于復(fù)雜,一般只限于兩個(gè)電場(chǎng)疊加的情形.通過(guò)這種計(jì)算,使學(xué)生理解場(chǎng)強(qiáng)的矢量性
(六)作業(yè):
(七)鞏固練習(xí)
1.下列說(shuō)法中正確的是:[ABC ]
A.只要有電荷存在,電荷周?chē)鸵欢ù嬖谥妶?chǎng)
B.電場(chǎng)是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴(lài)我們的感覺(jué)而客觀存在的東西
C.電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)而產(chǎn)生的,電場(chǎng)最基本的性質(zhì)是對(duì)處在它里面的電荷有力的作用
2.下列說(shuō)法中正確的是:[BC ]
A.電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)的力的性質(zhì),因此場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力成正比
B.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于F/q,但與檢驗(yàn)電荷的受力大小及帶電量無(wú)關(guān)
C.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向即檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向
D.公式E=F/q和E=kQ/r2對(duì)于任何靜電場(chǎng)都是適用的
3.下列說(shuō)法中正確的是:[ACD ]
A.場(chǎng)強(qiáng)的定義式E=F/q中,F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力,q是放入電場(chǎng)中的電荷的電量
B.場(chǎng)強(qiáng)的定義式E=F/q中,F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力,q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的電量
C.在庫(kù)侖定律的表達(dá)式F=kq1q2/r2中kq2/r2是電荷q2產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷q1處的場(chǎng)強(qiáng)大小,此場(chǎng)對(duì)q1作用的電場(chǎng)力F=q1×kq2/r2,同樣kq1/r2是電荷q1產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷q2處的場(chǎng)強(qiáng)的大小,此場(chǎng)對(duì)q2作用的電場(chǎng)力F=q2×kq1/r2
D.無(wú)論定義式E=F/q中的q值(不為零)如何變化,在電場(chǎng)中的同一點(diǎn),F(xiàn)與q的比值始終不變
參考題
1.在電場(chǎng)中某一點(diǎn),當(dāng)放入正電荷時(shí)受到的電場(chǎng)力向右,當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí)受到電場(chǎng)力向左,下列說(shuō)法正確的是:[ ]
A.當(dāng)放入正電荷時(shí),該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)向右,當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí),該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)向左
B.只有在該點(diǎn)放入電荷時(shí),該點(diǎn)才有場(chǎng)強(qiáng)
C.該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定向右
D.以上說(shuō)法均不正確
2.真空中,兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷電量數(shù)值均為q,相距r.兩點(diǎn)電荷連線(xiàn)中點(diǎn)處
的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為:[ ]
A.B.2kq/r2 C.4k/r2 D.8kq/r2
3.真空中,A,B兩點(diǎn)上分別設(shè)置異種點(diǎn)電荷Q1、Q2,已知兩點(diǎn)電荷間引力為10N,Q1=1.0×10-2C,Q2=2.0×10-2C.則Q2在A處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小是________N/C,方向是________;若移開(kāi)Q2,則Q1在B處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小是________N/C,方向是________.
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