2022-2023學(xué)年人教版必修三 9.3 電場 電場強(qiáng)度（第2課時(shí)） 教案

9.3電場電場強(qiáng)度(第2課時(shí)）〖教材分析〗本節(jié)從電荷在電場中受力入手，引入了電場強(qiáng)度的概念，明確它是表示電場強(qiáng)弱的物理量。本節(jié)主要由“電場”“電場強(qiáng)度”“點(diǎn)電荷的電場電場強(qiáng)度的疊加”“電場線”“勻強(qiáng)電場”幾部分內(nèi)容組成。這些東西都是抽象化的教學(xué)中可以做定性的描述，但不必過分強(qiáng)調(diào)，原因是學(xué)生對電場的存在還缺乏感性認(rèn)識(shí)，他們必須通過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)后，才能逐步認(rèn)識(shí)。〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念：建立電場空間觀念，知道電場線是假象的，理解點(diǎn)電荷的電場線是以一個(gè)球面模型展開的?？茖W(xué)思維：在探究點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度的疊加中，知道電場強(qiáng)度的疊加也可以使用平行四邊形來合成?？茖W(xué)探究：通過演示模擬電場線的實(shí)驗(yàn)，描繪電場線的來源，增強(qiáng)學(xué)生建立物理模型的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過對電場的學(xué)習(xí)，明確了物質(zhì)存在的另一種方式，增強(qiáng)唯物主義思想。〖教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)〗重點(diǎn)：電場強(qiáng)度的概念及其含義。難點(diǎn)：對電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計(jì)算?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件〖教學(xué)過程〗一、新課引入復(fù)習(xí)電場是電荷周圍客觀存在一種特殊物質(zhì)，基本特性是對放入其中的電荷有力的作用。電場強(qiáng)度。明白的場強(qiáng)的定義。我們來推導(dǎo)一下點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生場強(qiáng)的公式。二、新課教學(xué)（三）電場強(qiáng)度的疊加問題1：那么如果真空中不止一個(gè)點(diǎn)電荷，電場強(qiáng)度會(huì)變成怎樣呢？如果場源是多個(gè)點(diǎn)電荷，事實(shí)表明，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。例如：在真空中帶電荷量分別為+Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷AB，相距r的距離。那么在中點(diǎn)O處的場強(qiáng)是多大呢？A對o的場強(qiáng)就是，方向是向右。B對o的場強(qiáng)是，方向向左。它們大小相等方向相反，所以合場強(qiáng)就是它們的矢量和，也就是0。問題2：如果場源電荷的體積不可忽略，那電場強(qiáng)度又該如何計(jì)算呢？可以使用微元分割法。把它看成由許多點(diǎn)電荷組合而成的，把每個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)矢量疊加就可以了。計(jì)算表明均勻的帶電球體周圍的電場強(qiáng)度，通過數(shù)學(xué)計(jì)算表明與位于球心的相同電量的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)是等效的。電場疊加原理可以用來計(jì)算帶電體的場強(qiáng)，但是這種方法計(jì)算繁瑣，結(jié)果也不直觀。問題3：那該如何形象直觀的表示場強(qiáng)呢？（四）電場線法拉第想到一個(gè)非常簡潔的方法，就像我們用光線來表示光一樣，它在電場中引入電場線，用來表現(xiàn)場強(qiáng)的大小和方向。電場線：場強(qiáng)的大小、方向。電場線是一種假想的曲線，它是有方向的，曲線上每一點(diǎn)的切線方向就表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。因此只要測量各點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向就能畫出電場線。例如我們已經(jīng)知道正點(diǎn)電荷Q周圍某點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向是沿Q與該點(diǎn)的連線，從Q向外，所以正點(diǎn)電荷周圍的電場線，就是從正點(diǎn)電荷出發(fā)延伸到無窮遠(yuǎn)的一條條直線。類似的負(fù)點(diǎn)電荷周圍的電場線就是從無限遠(yuǎn)出發(fā)延伸到負(fù)點(diǎn)電荷的一條條直線。正點(diǎn)電荷的電場線分布：萬丈光芒。負(fù)點(diǎn)電荷的電場線分布：萬箭穿心。等量異種點(diǎn)電荷的電場線分布：心連心手牽手。等量同種點(diǎn)電荷的電場線分布：勢不兩立。此外我們還知道點(diǎn)電荷周圍的場強(qiáng)的公式，因此我們可以探究點(diǎn)電荷周圍電場的特點(diǎn)。以點(diǎn)電荷為起點(diǎn)做一條射線，這條射線的各點(diǎn)在同一條電場線上，場強(qiáng)方向相同，但由于它們到點(diǎn)電荷的距離不相等，所以場強(qiáng)的大小也不相等。離點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)場強(qiáng)越小，而從圖上可以看出近處的電場線比較密集，遠(yuǎn)處的電場線比較稀疏。即①疏密與E的大小有關(guān)除了這點(diǎn)之外，電場線還有兩條很重要的性質(zhì)。②電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷。因此電場線有起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，并不是閉合曲線。③電場線在電場中不相交。這是由于如果電場線出現(xiàn)了相交，那么交點(diǎn)處就會(huì)有兩個(gè)切線方向，也就是同一點(diǎn)的電場強(qiáng)度有兩個(gè)方向，這是不可能的。課堂練習(xí)例3：某一區(qū)域的電場線分布如圖所示。A、B、C是電場中的三個(gè)點(diǎn)。（1）哪一點(diǎn)的電場強(qiáng)度最強(qiáng)?哪一點(diǎn)的電場強(qiáng)度最弱?（2）畫出各點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向。（3）把負(fù)的點(diǎn)電荷分別放在這三個(gè)點(diǎn)，畫出它所受靜電力的方向。解題提示：電場線越密的地方，場強(qiáng)越大；電場線越稀疏的地方，場強(qiáng)越小。電場線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。負(fù)電荷受力方向與E的方向相反。注意：電場線與帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然聯(lián)系。演示：模擬電場線電場線的形狀可以用實(shí)驗(yàn)來模擬。把頭發(fā)碎屑懸浮在蓖麻油里，加上電場，碎屑就按電場強(qiáng)度的方向排列起來，顯示出電場線的分布情況。圖是模擬正電荷電場線的照片。電場線不是實(shí)際存在的線，而是為了形象地描述電場而假想的線。這個(gè)實(shí)驗(yàn)只是用來模擬電場線的分布。（播放動(dòng)圖）同種點(diǎn)電荷的模擬電場線。除了點(diǎn)電荷，兩塊平行的金屬板間也會(huì)形成電場（播放動(dòng)圖）。在中間的這個(gè)區(qū)域是間隔相等的平行線，也就說電場中場強(qiáng)大小處處相等，方向處處相同。這是典型的勻強(qiáng)電場。（五）勻強(qiáng)電場各點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向都相同的電場叫勻強(qiáng)電場。由于電場強(qiáng)度大小相等，電場線的疏密程度應(yīng)該是相同的。所以勻強(qiáng)電場的電場線可以用間隔相等的平行線來表示。即電場線的特點(diǎn)：間隔相等的平行線?？茖W(xué)方法：用物理量之比定義新物理量（閱讀）課堂練習(xí)例4：用一條絕緣輕繩懸掛一個(gè)帶正電小球，小球質(zhì)量為1.0×102kg，所帶電荷量為2.0×10-8C?，F(xiàn)加水平方向的勻強(qiáng)電場，平衡時(shí)絕緣繩與豎直方向夾角為30?.求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度。解題提示：電場力并沒有特殊之處，牛頓力學(xué)共點(diǎn)力平衡依然適用，只不過多了個(gè)電場力。小球受到重力mg、靜電力F，輕繩拉力FT的作用處于平衡狀態(tài)。容易看出重力與電場力和繩子的拉力的合力等大反向。所以有F=mgtan30?F=qE聯(lián)立得?！及鍟O(shè)計(jì)〗9.3電場電場強(qiáng)度三、電場強(qiáng)度的疊加①電場強(qiáng)度的疊加→平行四邊形②帶電體不能看成點(diǎn)電荷的情況四、電場線電場線是假想的，實(shí)際電場中并不存在。①疏密與E的大小有關(guān)。②不是閉合曲線。③永不相交。五、勻強(qiáng)電場各點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向都相同的