高一高教版《电工基础》1.2 电场和电场强度 教案

1.2 电场和电场强度 一、教学目标 1、知道电荷周围存在电场，知道电场是一种客观存在的物质。 2、理解电场强度和电力线的概念。 3、知道几种典型电场的电力线分布。 二、教学重点、难点分析 重点： 1、理解电场强度的定义、单位、物理意义； 2、理解电力线的功能。 难点： 1、用比值定义电场强度，E与F、q无关，只由电场性质决定。 三、教具 略。 四、教学方法 讲授法、多媒体课件 五、教学过程 Ⅰ.导入 复习旧课：库仑定律。 提问库仑定律的含义、使用范围等。 电荷之间存在相互作用力，这种相互作用是怎么发生的呢？人们对这个问题的认识在历史上曾有过两种不同的观点。在法拉第之前，人们认为两个电荷之间的相互作用力是一种超距作用，也就是一个电荷对另一个电荷的作用力是隔着一定空间直接给予的，不需要中间什么媒介作传递，这种方式可以表示为： 在19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为一个电荷周围存在着由它产生的电场，另外一个电荷受这个电荷的作用力就是通过这个电场给予的，这种作用方式可以表示为： 近代物理学的理论和实践已经完全证明了场的观点的正确性。电场以及以后将要学习的磁场已被证明是一种客观存在的物质形态，电视台和无线电广播电台就是靠激发电磁场的方式发送各种节目信号的。虽然电磁场“看不见”“摸不着”，但是我们却可以在远离发射塔的地方，用电视机和收音机接受到它们发送的节目信号，这就是电磁场客观存在的很好例证。本节课我们就来学习描述电场的重要概念。 II.新课 一、电场 定义：存在于电荷周围空间，对电荷有作用力的特殊物质叫电场。 电荷与它周围空间的电场是一个统一的整体。 电场具有两个重要特性： （1） 位于电场中的任何带电体，都要受到电场力的作用。 （2） 带电体在电场中受到电场力的作用而移动时，电场力对带电体做功，这说明电场具有能量。 二、电场强度 电场是一种看不见、摸不着，不依赖于人的感觉而客观存在的一种特殊物质，人们对于电场性质的研究，一般是通过检验电荷来探测的。 检验电荷的一般要求：带正电，且电荷量很小的点电荷。 分析：之所以要求检验电荷所带电荷量很小，是为了使检验电荷的电场不致影响原来的电场，可以科学准确的研究原来的电场。 可以通过库仑定律计算，或设计一个小实验来验证同一检验电荷在同一电场中不同位置时所受电场力（方向、大小）的不同，来分析电场中不同位置上电场的特性。 针对电场中某一确定点A点，用不同的检验电荷q,2q,3q,…,nq在该点所受到的电场力分别为F，2F，3F，…，nF。很容易看出，放在A点的检验电荷所受的电场力和检验电荷的电荷量的比（F/q）,不随检验电荷的电荷量而改变，它是一个恒量。由分析得知，这个比值只与场源电荷Q及该点所在电场中的位置，与检验电荷无关。 F/q反映了电场中不同位置上电场力的特性，为了表示电场的这种特性，引入电场强度这个物理量。 定义：检验电荷在电场中某一点所受电场力F与检验电荷的电荷量q的比值叫做该点的电场强度，简称场强。用公式表示为 （定义式） 式中 F——检验电荷所受电场力，单位为牛[顿]，符号为N； q——检验电荷的电荷量，单位是库[仑]，符号为C； E——电场强度，单位是伏[特]每米，符号为V/m。 注意： （1）电场强度单位：N／C （2）大小：电场中某点的场强在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。 （3）方向：规定电场中某点场强的方向为正电荷在该点受到的电场力的方向。 场强是矢量。一般电场中不同点，场强的大小及方向不同，场强大的地方，电场强，场强小的地方，电场弱，通常我们也把场强的大小和方向叫做电场的强弱和方向。 三、电力线 为了形象地描述电场中各点场强的大小和方向，采用了电力线（假想曲线）图示法，在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都和该点的电场强度方向一致，这些曲线叫做电力线。 几种常见电力线如图1-3（教材）所示。 电力线在每一点的切线方向表示该点的场强方向，电力线的疏密表示场强的大小。 问：根据我们所看到的几种电力线，谁能归纳一下电力线的方向有什么特点？ 教师归纳：电力线总是从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，如果只有负电荷，则电力线来自无穷远，终止于负电荷。 问：任意两条电力线都不会相交，这是为什么？ 教师归纳：如果相交，则交点就会有两个切线方向，而同一点场强的大小和方向是唯一的。 III.例题讲解，巩固练习 例题：检验电荷的电荷量，在电场中P点受到的电场力F=18N，求该点电场强度。若检验电荷放在P点，电荷量，检验电荷所受电场力是多少？ 解：根据电场强度的定义 由于电场中某点场强与检验电荷无关，所以P点场强不变，所受电场力F’为 IV.小结 电场是电荷周围客观存在的一种物质，它“看不