1.目標(biāo):
(1)通過本節(jié)課的,進(jìn)一步加深對(duì)電場(chǎng)概念的理解,使明確場(chǎng)的特點(diǎn),描寫場(chǎng)的,并能在頭腦中建立起場(chǎng)的模型和圖象。
(2)加深理解場(chǎng)電荷、檢驗(yàn)電荷的概念,深刻理解和掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的概念。
(3)能夠運(yùn)用點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算。
(4)進(jìn)一步理解和掌握電場(chǎng)的疊加原理,會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單的點(diǎn)電荷組產(chǎn)生的電場(chǎng)。
2.目標(biāo):
能夠運(yùn)用所學(xué)概念、公式進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算,形成一定的解題能力。
二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.進(jìn)一步深刻理解電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度的概念是本節(jié)課的重點(diǎn)。
2.熟練應(yīng)用電場(chǎng)強(qiáng)度的概念、場(chǎng)的疊加原理解決有關(guān)問題是本節(jié)的難點(diǎn)。
三、教學(xué)方法:
講練結(jié)合,啟發(fā)式教學(xué)
四、教 具:
幻燈片,上節(jié)課所用的課件
五、教學(xué)過程:
(一)復(fù)習(xí)提問
1.什么是電場(chǎng)?電場(chǎng)最基本的特性是什么?
2.用什么量來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱?是怎樣定義的?是矢量還是標(biāo)量?
3.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的?計(jì)算公式你知道有幾個(gè)?應(yīng)用時(shí)需要注意什么?
4.什么是電場(chǎng)的疊加原理?
引導(dǎo)學(xué)生回答:
1.電場(chǎng)的概念:
(1)電場(chǎng)是存在于電荷周圍空間里的一種特殊物質(zhì)。
只要有電荷存在,電荷周圍就存在著電場(chǎng)。
(2)電場(chǎng)的基本性質(zhì):電場(chǎng)對(duì)放在其中的電荷有力的作用。
(這種力叫電場(chǎng)力)
2.電場(chǎng)強(qiáng)度:
(1)用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述。定義:物理學(xué)中把放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力與它的電量的比值叫做這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。
(2)定義式:
(適用于任何電場(chǎng))
(3)E的方向:
E和力F一樣,也是矢量。我們規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同,那么負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反。
(4)E的單位:在國(guó)際單位制中E的單位: 牛/庫(kù)(N/C)
(5)E的物理意義:
①描述某點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量,是矢量。
②某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E的大小和方向取決于電場(chǎng),與檢驗(yàn)電荷的正負(fù)、電量及受到的電場(chǎng)力F無(wú)關(guān)。
③ 只能用來(lái)量度電場(chǎng)強(qiáng)弱,而不能決定電場(chǎng)強(qiáng)弱。
④ 為定義式,適用于一切電場(chǎng)
3.點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng):
a、表達(dá)式: (此式為決定式,只適用于真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng))
b、方向:若Q為正電荷,E的方向背離Q,若Q為負(fù)電荷,E的方向指向Q。
c、幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在的空間的電場(chǎng)疊加(場(chǎng)的疊加原理)
如果一個(gè)電場(chǎng)由n個(gè)點(diǎn)電荷共同激發(fā)時(shí),那么電場(chǎng)中任一點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)將等于n個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)各自產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。
(應(yīng)用平行四邊形法則)
4、電場(chǎng)力F:
(1)概念:電場(chǎng)力是電荷在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)的作用力。
(2)關(guān)系:電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力F由電荷所帶電量q與電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E兩因素決定。即:
①大小:F=qE(電場(chǎng)力的決定式,F和q、E都有關(guān))
②方向:正電荷受電場(chǎng)力方向與E相同,負(fù)電荷受電場(chǎng)力方向與E相反。
5、電場(chǎng)強(qiáng)度E和電場(chǎng)力F是兩個(gè)不同概念
注意點(diǎn):
1、對(duì)象不同
2、決定因素不同
3、方向不一定相同
4、單位不同
(二)進(jìn)行新課
1.作業(yè)講評(píng)
根據(jù)上節(jié)課學(xué)生作業(yè)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行適當(dāng)評(píng)析。
2.例題精講
【例1】帶電小球A、C相距30cm,均帶正電.當(dāng)一個(gè)帶有負(fù)電的小球B放在A、C間連線的直線上,且B、C相距20cm時(shí),可使C恰受電場(chǎng)力平衡.A、B、C均可看成點(diǎn)電荷.
①A、B所帶電量應(yīng)滿足什么關(guān)系?
②如果要求A、B、C三球所受電場(chǎng)力同時(shí)平衡,它們的電量應(yīng)滿足什么關(guān)系?
學(xué)生讀題、思考,找學(xué)生說(shuō)出解決方法.
通過對(duì)此題的分析和求解,可以加深對(duì)場(chǎng)強(qiáng)概念和場(chǎng)強(qiáng)疊加的理解.學(xué)生一般從受力平衡的角度進(jìn)行分析,利用庫(kù)侖定律求解.在學(xué)生解題的基礎(chǔ)上做以下分析.
分析與解:
①C處于平衡狀態(tài),實(shí)際上是要求C處在A、B形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方.
既然C所在處的合場(chǎng)強(qiáng)為零,那么,C所帶電量的正或負(fù)、電量的多或少均對(duì)其平衡無(wú)影響.
②再以A或B帶電小球?yàn)檠芯繉?duì)象,利用上面的方法分析和解決.
答案:①qA∶qB=9∶4,②qA∶qB∶qC=9∶4∶36.
【例2】如圖所示,半經(jīng)為r的硬橡膠圓環(huán)上帶有均勻分布的正電荷,其單位長(zhǎng)度上的帶電量為q,現(xiàn)截去環(huán)上一小段AB,AB長(zhǎng)為 ( << ),則剩余部分在圓環(huán)中心處O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)多大?方向如何?
學(xué)生思考、討論,可以請(qǐng)學(xué)生談他們的認(rèn)識(shí)與理解.
通過本題的求解,使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)疊加的應(yīng)用能力和加深對(duì)疊加的理解.
分析與解:
解法之一,利用圓環(huán)的對(duì)稱性,可以得出這樣的結(jié)果,即圓環(huán)上的任意一小段在圓心處所產(chǎn)生的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng),都與相對(duì)應(yīng)的一小段產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反,相互疊加后為零.由于AB段被截掉,所以,本來(lái)與AB相對(duì)稱的那一小段所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)就成為了整個(gè)圓環(huán)產(chǎn)生的電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)。因題目中有條件 << ,所以這一小段可以當(dāng)成點(diǎn)電荷,利用點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式可求出答案.
解法之二,將AB段看成是一小段帶正電和一小段帶負(fù)電的圓環(huán)疊放,這樣仍與題目的條件相符.而帶正電的小段將圓環(huán)補(bǔ)齊,整個(gè)帶電圓環(huán)在圓心處產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為零;帶負(fù)電的一小段在圓心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)可利用點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式求出,這就是題目所要求的答案.
答案: ,方向指向AB
練習(xí):如圖所示,等邊三角形ABC的邊長(zhǎng)為a,在它的頂點(diǎn)B、C上各有電量為Q(>0)的點(diǎn)電荷.試求三角形中心處場(chǎng)強(qiáng)E的大小和方向.
學(xué)生自己練習(xí)求解,以鞏固概念.
通過此題的求解,進(jìn)一步鞏固對(duì)場(chǎng)強(qiáng)矢量性的認(rèn)識(shí)和場(chǎng)強(qiáng)疊加理解.
3.練習(xí)
(1)下列說(shuō)法中正確的是
A.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場(chǎng)。
B.電場(chǎng)是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴于我們的感覺而客觀存在的 高二。
C.電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)而產(chǎn)生的。
D.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
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.場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于 ,但與檢驗(yàn)電荷的受力及帶電量無(wú)關(guān)。
C.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 和 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
A.場(chǎng)強(qiáng)的定義式 中,F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 中,F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 中, 是點(diǎn)電荷Q2產(chǎn)生的電場(chǎng)在Q1處的場(chǎng)強(qiáng)的大小。
D.無(wú)論定義式
中的q值如何變化,在電場(chǎng)中的同一點(diǎn),F與q的比值始終不變。
(4)討論電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別。
物理量
比較內(nèi)容 電場(chǎng)力 電場(chǎng)強(qiáng)度
區(qū) 別 物理意義 電荷在電場(chǎng)中所受的力 反映電場(chǎng)的力的屬性
決定因素 由電荷和電場(chǎng)共同決定 僅由電場(chǎng)自身決定
大小 F=qE E=F/q
方向 正電荷受力與E同向
負(fù)電荷受力與E同向 規(guī)定E的方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向
單位 N N/C或V/m
聯(lián)系 F=qE(普遍適用)
(三)小結(jié)與反饋練習(xí):
(1) 不能說(shuō)成E正比于F,或E正比于1/q。
(2)檢驗(yàn)電荷q在周圍是否產(chǎn)生電場(chǎng)?該電場(chǎng)對(duì)電源電荷Q有無(wú)作用?若有,作用力大小為多大?該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)又為多大?
(3)在求電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),不但要計(jì)算E的大小,還需強(qiáng)調(diào)E的方向。
(四)作業(yè)布置:
1.為了確定電場(chǎng)中P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,用細(xì)絲線懸掛一個(gè)帶負(fù)電荷的小球去探測(cè)。當(dāng)球在P點(diǎn)靜止后,測(cè)出懸線與豎直方向夾角為37°。已知P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向在水平方向上,小球重力為4.0×10-3N。所帶電量為0.01C,取Sin37°=0.6,則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是多少?
2.真空中,A、B兩點(diǎn)上分別放置異種點(diǎn)電荷Q1、Q2,已知兩點(diǎn)電荷間引力為1N,Q1=1×10-5C,Q2=-1×10-6C。移開Q1,則Q2在A處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小是___________N/C,方向是___________;若移開Q2,則Q1在B處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小是____________N/C,方向是___________
3.在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷,一個(gè)帶正電Q1,一個(gè)帶負(fù)電-Q2,且Q1=2Q2.用E1和E2分別表示兩個(gè)電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小,則在X軸上 [ ]
A.E1=E2之點(diǎn)只有一處,該處合場(chǎng)強(qiáng)為0
B.E1=E2之點(diǎn)共有兩處:一處合場(chǎng)強(qiáng)為0,另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2
C.E1=E2之點(diǎn)共有三處:其中兩處合場(chǎng)強(qiáng)為0,另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2
D.E1=E2之點(diǎn)共有三處:其中一處合場(chǎng)強(qiáng)為0,另兩處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2
說(shuō)明:本節(jié)課需要注意的問題
1.場(chǎng)強(qiáng)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。
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)過的類似的定義方法,讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義
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