9.3 电场 电场强度 教案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

课 题 9.3 电场 电场强度 教 学 目 标 1. 通过类比法建立电场概念，知道电荷之间的相互作用是通过电场实现的。 2. 体会用物理量之比定义新物理量的方法。 3. 知道点电荷形成的电场的电场强度表达式。 4. 会用电场线描述电场。 重 点 会用电场线描述电场。 难 点 体会用物理量之比定义新物理量的方法。 教 学 过 程 一、情境引入 师：我们知道物体与物体之间的作用会产生力，但是接触与不接触都可以产生力，接触产生的力有什么呢？ 生：弹力、摩擦力等。 师：不接触就能产生力的呢？ 生：万有引力、磁力、库伦力等。 师：万有引力就是物体受到的重力，万有引力的传递是通过万有引力场，磁力的传递通过磁场，那库仑力呢？它是电荷与电荷作用产生的。 生：电场。 二、新课教学 师：电荷A与电荷B之所以能有库仑力产生，是因为电荷B在电荷A产生 场里面，同样电荷A也在电荷B产生的场里，英国科学家法拉第认为在电荷 教 学 过 程 的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。其中“场”是由麦克斯韦等人完善后形成的概念，所以以上是后人对法拉第研究的总结。电场的定义就可以描述为存在于带电体周围的特殊物质。它的基本性质是什么呢？电荷A通过电场对电荷B产生力的作用，同理，电荷B通过电场对电荷A产生力的作用，总结出电场对放入其中的电荷有力的作用，这个力就是电场力，也是力的特性。场像分子、原子等实物一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式。只有在研究运动的电荷时，这种物质性才凸显出来。本章只讨论静止电荷产生的电场，叫作静电场。 问：用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？ 师：有一个+Q电荷，当另一个+q电荷靠近它时两个电荷会产生库仑力，这是因为+q在+Q的电场内，这样我们就可以通过+q检验到+Q的电场了，+q就是用来检验的，就称为试探电荷或检验电荷，而被检验的电荷就称为场源电荷，它是产生电场的电荷。 问：为了准确测定某点的电场强弱，试探电荷有什么要求？ 师：我们设想+q的电荷量较大，那么它也会产生一个较大的电场，这样+Q和+q的电场就会叠加在一起，对A点的电场影响较大，所以试探电荷的电量要充分小。设想如果试探电荷体积较大，测的就不是一个点的电场了，所以体积要充分小。 问：能否用电场力的大小表示该点的电场强弱？ 师：我们再引入一个电荷放到B点，B点距离Q的距离比A点远，因此B点受到的库仑力大小要小一些，好像还比较符合离场源电荷越远电场越弱。那我们再引入几个不同电荷量的试探电荷分别放在A点，发现受到的库仑力 大小不相同，但是我们用力与电荷量作比，得到的数值是相等的。同理再引 教 学 过 程 入几个电荷量不同的试探电荷放在B点，虽然受力不相等，但是比值都是相等的。场源电荷Q对不同的检验电荷q有不同的电场力；但同一位置，F与q的比值不变这个物理量我们叫电场强度，简称场强，符号为E，它的定义式是，这是什么定义方法？ 生：比值定义法。 师：q表示的是什么电荷？ 生：试探电荷。 师：能说E与F成正比，与q成反比吗？ 生：不能，只与电场本身有关。 师：和联立能不能得到电场强度公式？同学们计算一下。 生： 师：这个公式里的Q是场源电荷还是试探电荷？ 生：场源电荷。 师：是定义式，是决定式。因为库仑定律是有适用条件的，因此通过库仑定律推导出来的决定式也是有适用条件的，适用于真空中静止点电荷，而定义式适用于所有电场。那电场强度有没有方向呢？把正电荷放入场内，受到的库仑力方向向右，则电场强度方向也向右，同一点放入负电荷，该点电场强度方向没变，但是库仑力方向向左，因此物理学中规定：电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。按照规定：负电荷在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反。 问：能说E与Q成正比，与成反比吗？ 生：不可以。 师：是可以的，因为这是决定式，Q就是场源电荷。电场强度的引入的意义 就是描述电场的强弱和方向，电场强度由电场本身决定，与放入的试探电荷 教 学 过 程 无关。 师：点电荷是最简单的场源电荷，根据可知，距离场源电荷r处的电场强度大小相等，方向如何确定呢？ 生：引入带正电的试探电荷，正电荷的受力方向即该点的电场强度方向，因此正电荷的电场是“光芒四射”的。负电荷的电场是“万箭穿心”的。例1。 三、课堂小结 教 后 反 思 要建立电场中的“力”与“能量”的联系，从而帮助学生整体认识电场，逻辑推理过程要顺。 学科网（北京）股份有限公司 $