电场强度教学设计_电场强度教学设计
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电场强度教学设计
电场强度知识与技能1．明确电场强度定义式的含义2．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算．过程与方法通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法情感态度与价值观培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法重点：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复习回顾——旧知铺垫1．库仑定律的适用条件：真空；点电荷——非接触力
2、列举：磁体间——磁力；质点间一一万有引力经类比、推理，得：电荷间的相互作用是通过电场发生的引出电场、电场力两个概念本节课，我们主要研究电场问题，以及为描述电场而要引入的另一个崭新的物理量——电场强度新课教学1．电场电场基本性质：电场客观存在于任何电荷周围，正是电荷周围存在的这个电场才对引入的其它电荷施加力的作用电场基本属性：电场源于物质，又对物质施力再根据“力是物质间的相互作用”这一客观真观，毫无疑问，电场是一种物质电场基本特征：非实体、特殊态——看不见、摸不着、闻不到电场是一种由非实体粒子所组成的具有特殊形态的物质自然界中的物质仅有两种存在的形态，一种是以固、液、气等普通形态存在的实体物质；而另一种，就是以特殊形态存在的非实体物质——场物质电场的检验方法：无论物质处于什么形态，我们都可以通过一定手段去感知它的存在，只是感知方式或使用工具不同而已，例如：①生物学中动植物的体系胞可以通过电子显微镜来观察②化学中的某些气体可以通过人体的感官来感知③生活中电视塔发射的电磁波可以通过电视接收机来感知④物理学中磁体周围的磁场可以通过放入其中的小磁针来检验⑤物理学中电荷周围的电场可以通过放入其中的检验电荷来检验2．电场强度模拟实验：下面以点电荷Q形成的电场为例，探讨一下检验电荷q在到Q距离不同的位置所受电场力F有何不同实验结论：通过观察与分析可以得出，同一个检验电荷在点电荷Q形成的电场中的不同位置所受电场力的大小、方向均不同．因为这个电场力是同一个电场给同一个检验电荷的，所以，场源电荷周围不同位置的电场有强弱之分和方向之别；电场中同一位置，不同电荷所受电场力也不同，但是，电场力与检验电荷的电荷量之比却是一个不变的常量前者引出电场强度概念；后者点明场强与检验电荷无关，而只由电场本身性质决定电场强度：①定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力和它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度，简称场强，用符号E表示②定义式：E=F/q③单位：N/C④电场强度是矢量同一检验电荷在电场中不同的点所受电场力方向不同，因此，场强不仅有大小，而且有方向，是矢量用检验电荷所受电场力的方向表征场强方向比较恰当，但是，正、负检验电荷在电场中同一点所受电场力方向不同且截然相反，怎么来定义场强方向呢？回顾定义磁场方向时，检验小磁针静止时N、S极所指方向也是相反的，人为规定：小磁针N极指向为磁场方向，这是人们的一种习惯电场强度方向的定义也是如此即规定正的检验电荷所受的电场力方向为场强方向⑤定义模式：比值法3．比值法定义物理量原则：被定义量与定义用量无关应用举例：速度v=s/t单位时间内发生的位移v大→运动得快密度ρ=m/V单位体积内所含的质量ρ大→质量密集加速度a=△v/t单位时间内速度的变化．a大→速度变化快电阻R=U/I因果倒置，但已习惯R大→阻电性强场强E=F／q单位电荷量所受电场力E大→电场越强4．点电荷的电场一—场强定义式的应用公式推导：场强特征：①大小：近强远弱，同心球面上名点，场强值相等②方向：正电荷周围的场强方向一发散；决定因素：①大小：由杨源电荷的电荷量Q以及场原电荷到场点之距r“全权”决定，而与检验电荷的电荷量q的大小及其存在与否无关②方向：由场源电荷电性决定例：一点电荷Q=×10-8C，在距此点电荷30cm处，该点电荷产生的电场的场强是多少？5．电场强度的叠加电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和例：如图所示，要真空中有两个点电荷Q1=×10C和Q2=-×10C，它们相距求电场中A点的场强A点与两个点电荷的距离r相等，r=课堂小结1．对比法推知电场的存在，比值法定义电场的强度2．电荷间相互作用形式与本质之区别形式上：电荷对电荷的作用——非接触力本质上：电场对电荷的作用——接触力3．场强几种表达式的对比E=F/q——定义式，适用于任意电场——决定式，适用于真空中点电荷形成的电场-8-8教学反思：1.在教学过程中，要通过举例让学生进行分辨、对比，教师通过提示、启发、总结，使学生牢固掌握知识，理解和掌握类比这一研究方法，并能应用到其他知识的学习上，从而提高了学生解决实际问题的能力2.电场的定义式学生还是有理解上的问题，因为这种看不见，摸不着的物理量是大家第一次接触，所以在教学中最好能够多进行一些类比和举例，或者用实际生活中学生能够感受到并且能理解的事物来展现，加深大家的映像3.电场的叠加是学生处理作业时经常出现问题的地方，说明大家对于“场”这个概念还是似懂非懂场是矢量，遵守平行四边形的合成法则，在实际教学中要注重渗透这个概念电场强度教学设计二．教材：选修3-1三．课时：1课时四．教材分析教科书从电荷在电场中受力入手，引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量本节主要由“电场强度”“点电荷的电场电场强度的叠加”“匀强电场”几部分内容组成五．学情分析本节内容对于学生来说是一陌生的内容，且比较抽象，学生学起来有一定的困难，教师应进行适当启发引导六．教学方法以“电荷间相互作用如何发生”、“如何描述电场的强弱”两大问题为主线展开，具体操作思路是：1．学生自学电场，培养学生阅读、汲取信息的能力2．通过实验模拟和定量分析的方法探究描述电场强弱的物理量3．通过练习巩固加深对电场强度概念的理解，探讨点电荷的电场及场强叠加原理七．教学目标知识与技能1．粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程2．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊的形态3．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的计算知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的4．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的计算5．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算6.利用电场线描述电场，知道匀强电场的特点过程与方法1．经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验2．领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法情感态度与价值观1．体验探究物理规律的艰辛与喜悦2．学习科学家严谨科学的态度八．教学重难点教学重点1．探究描述电场强弱的物理量2．理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算教学难点探究描述电场强弱的物理量九．教学过程《电场强度》互接触了么？没有，那为什么会有力的作用呢！当时为了解释这种现象，提电场看不见也摸不到，我们怎么来研究它的性质呢？同学们有没有好的办法，思考一下，我听有同学说可以研究电荷在电场中受力，通过受力间接反映电场性质，很好，这就是我们今天要研究的方法在研究之前，我给大家介绍一种电荷——试探电荷，所谓试探电荷就是电量要少、体积要小，电量少可以避免试探电荷的电场对所要研究的电场产生影响，体积小，实验中可做为点电荷，对多个点进行精细的研究现在来看黑板，有这样一个正电荷，电荷量为Q，提供电场，这个电荷我们称之为场源电荷在电场中a、b两点放入电荷量为q的试探电荷，我们来看他们的受力情况，先看力的大小，可知a点处大于b点处，他们的受力方向也不同，也就是说位置改变之后，电场力的大小、方向都随之改变，而力又是由电场产生的，所以我们可以做这样的定性分析，在电场中不同的点，电场的强弱与方向是不同的带着上面的问题，下面我们来做定量的研究，同样是这个正电荷做场源电荷，在空间选取A、B两点，到Q的距离分别为r、2r，在此两点分别放入电量为q、2q、3q的试探电荷，完成下面的表格同学们来分析这组数据，首先横向观察，在同一位置，不同的试探电荷收到的力大小不同，在纵向观察，同一电荷在不同位置受力也不相同，那么同学们，我们可以用电场力直接表征电场的性质么？显然不可以，无论横向还是纵向，我们都没有发现任何规律可循同学们再来看看影响电场力大小的因素有哪些？有试探电荷的电量，到Q的距离r，同学们想一想，我们可不可以进行一些处理，简化一下变量，我听到有同学提到可以用比值，谁比上谁？我们可以尝试用电场力比上电荷量，好，接下来完成表格这回我们再来观察这个表格，首先横向观察，不管是A还是B它的值都变成恒定的了，不以试探电荷的电量变化而变化纵向再看，不同的点，比值不相同，那么这个比值可以表征电场的强弱么？我们来验证一下，看A、B的比值，明显A的要大一些，再看A、B的位置，A离着场源电荷更进一些，明显同一个电荷在A点受到的力就应该比在B点收到的力大，结果与我们的分析相吻合这就说明这个比值可以表征电场的强弱，反映电场本身的性质，这个比值就是今天我们要学习的一个重要的物理量电场强度定义：放入电场中某点的电荷收到电场力跟它的电量的比值，符号用E表示公式：E=q，单位：N/C或V/m我们再来研究电场强度的方向来看公式，我之前讲过，等号是一个很强大的符号，用等号连结说明左右所有的信息都相等，大小不说了，我们看方向这里F是矢量，有大小有方向，q是标量，两个量相比应该还是矢量，因此场强就是一个矢量，方向应该与等号右侧相同应该注意一点，电荷量q有正负所以我们可以得出结论，电场强度方向与正电荷受力方向相同，与负电荷受力方向相反其实我们可以发现，电场中场强的方向与正负电荷的选取是无关的同学们思考一下，整个研究过程中试探电荷起到什么作用它就是我们间接研究的媒介物例如温度计测量温度，温度计只能表示温度的高低却不能改变温度试探电荷一样，只能表示出场强，不会改变电场强度电场强度是一个客观存在以上我们掌握了电场强度的概念，它是反映电场本身的性质，不受外界的影响那又是什么决定电场强度呢？下面我们进行一个练习一点电荷产生的电场中任意一点P的场强大小是多少我们可以利用公式得到Ep=kQ/r2大家注意这就是点电荷产生电场强度的公式在应用时注意它的应用范围当出现多个场源电荷时P点的场强是多少？同学们计算一下我们知道电场强度为矢量，所以我们可以求出各个点电荷在P点产生电场，然后矢量合成，这就是电场的叠加原理 F
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