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2019-2020年高二物理(人教大纲版)第二册第十三章电场
二、电场、电场强度第一课时从容说课从本节开始接触场的概念,由于它的抽象性,故可先把它接受下来,在学习中逐渐加深对它的认识.本节的主要内容包括电场及其力的性质,这也是研究电场的主要途径.还有就是定义了电场强度来反映电场的强弱及其特点如叠加性.本节的主要特点是抽象性很强,场的概念较难理解,再就是引入电场强度这个物理量的时候采用了比值定义法,有方法论的介绍总结.另外关于场的叠加要通过类比类比波的叠加进行探究.所以说本节还有方法性强的特点.结合本节的特点和地位现定位本节的教学目标如下1.使学生能初步接受场的客观存在的特殊物质性.2.能够深入理解电场强度的物理意义、定义式、矢量性,也能应用其来分析计算一些简单问题.3.通过知识的学习掌握科学的思维方式和研究问题的方法.本节的教学重点是对电场强度的理解.本节的教学难点是场的认识和电场强度概念的建立.在本节的教学过程中,为了使大家能够切实掌握知识,采用类比分析法、互动探究法、问题解决法等多种方法来从多角度、多方位认识电场、了解电场.本节的教学程序如下提出问题→实验探究→建立概念场→深入探究→讨论归纳电场强度的各个特性→实际应用推导点电荷的场强公式→电场的叠加性探究→拓展应用→小结本节知识.教学目标
一、知识目标1.知道电荷问的相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种特殊物质形态.2.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.3.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4.知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简单的计算.
二、能力目标培养学生分析、总结、语言表达的能力.
三、德育目标使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性,这是认识事物的一种重要的科学方法.教学重点电场强度.教学难点电场强度概念的建立.教学方法类比分析法、问题解决法、实验分析法.教学用具有机玻璃棒一根、丝绸一块、绝缘导体球一个带电一个不带电两个、细丝线一条、铁架台一个.投影仪、投影片课时安排1课时教学过程[投影本节的学习目标和学法指导]一学习目标1.知道电荷的周围存在电场,电场是物质、电荷通过它的电场对其他电荷发生作用.2.理解电场强度概念.1知道电场强度是描述电场强弱的物理量.2会用电场强度的公式和它的变形F=qE进行计算.3.理解点电荷的场强公式.4.知道电场的叠加原理,且能进行简单计算.二学法指导1.实验分析法引入场的力的性质,建立场的概念.2.比例定义法定义电场强度E3.问题解决法讨论点电荷的场强及场的叠加问题.[学习目标完成过程]
一、课题引入1.[投影]思考题下列哪些力是接触力哪些力是非接触力拉力、重力、压力、支持力、摩擦力、磁力.[学生活动]回顾以前知识,讨论作答.2.[过渡设疑]上节我们学习的静电力是接触力还是非接触力[学生思考作答]非接触力.3.[引入]接触力是通过接触使物体间有相互作用而产生,那非接触力又是通过什么产生的呢本节课我们来探讨这个问题.
二、新课教学一电场[提问复习]初中学过磁体之间的作用力,需要接触产生吗若不需要,磁力又如何产生[学生活动]讨论回顾回答.[结论]磁极问的作用力是通过磁场发生的,并不需要接触.[类比引入]经过科学研究,电荷间的相互作用也是通过一种场发生的,叫做电场.[学生活动]阅读课本相关内容,了解电场的性质.[投影]有关电场的问题1.电场在哪儿存在2.电场能看得见吗借助显微镜可以吗3.电场的基本性质是什么[学生活动]结合自己的阅读理解,分析回答上面的问题.[教师拓展点拨,实验验证]1.在电荷周围存在电场.2.电场是客观存在的一种特殊物质形态,是不可以通过仪器观察到的.方法渗透电场的客观存在是通过它表现出来的性质证实并对电场进行研究的.[电场的基本性质]对放人电场中的电荷有力的作用.[演示实验]在桌面上放一个有绝缘支座的带电体A,在A的附近悬挂一个不带电的玻璃球和一个带屯的球B,观察现象.[学生探究活动1]在教师介绍实验的时候猜想可能出现的现象并思索其原因.[学生探究活动2]观察现象,结合阅读情况解释现象,理解知识.[学生汇报现象及结论][现象]不带电的玻璃球没有发生偏离,带电的小球偏离了竖直方向.[教师拓展]3.电场的性质是对放人其中的电荷产生力的作用,这种力叫做电场力.[CAI课件展示][学生活动]请大家口头表述课件图表的含义.[抽查或请大家主动回答,激励评价]第一个图示过程—电荷A周围产生电场,电荷B处于电场中,受到电场力.第二个图示过程一电荷B周围产生电场,电荷A处于电场中,受到电场力.[拓展]原来描述的同种电荷相斥,异种电荷相吸作用就是如上述过程产生的.二电场强度[方法介绍]因为电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,所以必须在电场中放入电荷才能研究电场.[提出问题]对放入电场的电荷有什么要求吗为什么[学生探究活动]思考教师投影的分析提示.[分析提示]1.放入的电荷能否影响原来的电场2.为了研究电场中各点的情况,电荷体积能否很大[学生叙述自己的思考结果,激励评价][学生活动]请大家阅读课本归纳.[结论][实验探究]1.在一个带电体的周围不同距离处悬挂相同的带电小球,观察现象.2.在一个带电体的周围相同距离处悬挂相同的带电小球,观察现象.注悬挂的带电小球是试探电荷.[学生活动]观察现象,思考问题.[投影]实验思考1.悬线偏角的不同,说明受到的电场力一样吗2.不同位置同一试探电荷偏角的不同,说明受到的电场力一样吗为什么3.相同距离处不同试探电荷偏角的不同,又说明什么情况反映什么特点[师生互动归纳]1.偏角的不同,说明受到的电场力不同.2.不同位置同一试探电荷偏角的不同,说明同一电荷在同一电场的不同位置受到的电场力不同,也说明不同位置的电场强弱不同一般.3.同一位置不同试探电荷受电场力的不同导致悬线偏角不一样,说明电场力跟试探电荷的电荷量有关,电荷量越大,受力越大.[深入思考]电场的强弱不一样,该如何表示呢[学生探究活动]提出猜想方案并讨论方案的可能性.[学生可能猜想]方案一电荷在某点所受的电场力的大小可用来表示电场的强弱.[讨论该方案的可行性]对于一给定的电场,各点的电场强弱是一定的,但是把q1和q2两个不同的电荷放到电场中的同一点所受的电场力是不同的.表明电场的强弱并不能用电荷在某点所受的电场力的大小来表示.方案二可以用点电荷在某点所受的电场力跟点电荷电荷量的比值来表示某点电场的强弱[师生讨论方案是否可行]如图在电荷Q产生的电场中的A点放置不同的点电荷q1和q2,它们所受的电场力为F1=F2=由此可得;即不同的点电荷在电场中的同一点所受的电场力与所放点电荷q的比值是相同的,由此可知方案二可行.[引入定义]类似密度定义比值定义法.[定义]放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量的比值,叫做该点的电场强度,简称场强,用E表示.1表达式E=F/q2单位l牛/库N/C=1V/m3物理意义反映电场性质强弱的物理量,场强大电场强;场强小,电场弱.4矢量性物理学中规定,电场中某点正电荷受力的方向就是该点的场强方向[思考]那么负电荷受力的方向呢[互动探究]由吸引和排斥可推出负电荷受力方向与场强方向相反.[深入探究]投影思考题1.某点的场强同试验电荷有关吗该点场强由什么决定2.某一点的场强当不放试探电荷时将变为零的观点是否正确[学生探究活动]结合本身的知识结构互动探究,得出结论.[学生汇报探究结果,教师点拨拓展]某一点的场强由产生电场的电荷决定,与放不放试探电荷,放什么试探电荷无关.[实例分析]分析如图A、B两点的场强是否相同.大小相等,方向不同三点电荷的场强、电场的叠加.[学生活动]由库仑定律和场强公式推导点电荷的场强公式.[抽查学生的推导结果并投影展示][示范推导]在研究电场强度时,我们得到了即在点电荷形成的电场中的不同点,场强是不同的.据场强公式得到E=学生描述该公式中各物理量及对应的字母E→点电荷产生的场强→N/Ck→静电力恒量→N·m2/C2Q→产生电场的电荷→Cr→电场中的某点到Q的距离→m场强方向如果Q是正电荷E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q;如果Q是负电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q.[问题讨论]如果有几个点电荷产生电场,那么空间某点的电场又是如何的呢场强呢[学生探究活动]请大家结合电场强度的矢量性分析讨论.[师生互动归纳]如果有几个点电荷同时存在,它们电场就互相叠加,形成合电场.类比波的叠加合电场中某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和.用平行四边形定则进行运算.[实例分析]课本例2.[课本例2的变形]Q
1、Q2都为+
3.O×10-8C时A点电场强度多大方向如何Q
1、Q2都为-
3.O×lO-8C时A点的场强大小、方向又如何呢[学生探究活动]结合例题动手求解.[抽查学生探究结果投影激励评价][结论]当Q1=Q2=+
3.0×l0-8C时A点的场强大小为E=×l04V/m,方向竖直向上.当Q1=Q2=-
3.0×l0-8C时,A点的场强大小为E=×l04V/m,方向竖直向下.[学生探究活动]请大家分析E=F/q和E=k的关系.[投影]E=F/q和E=k的关系.
①为定义式k是具体表达式,是E=F/q的特例.
②E=F/q适用于一切电场的场强运算,E=k只适用于点电荷产生的电场的场强运算.[拓展应用]1.下列说法中正确的是A.在非匀强电场中,各点的场强大小必定不等B.电场强度是反映电场的力的性质的物理量C.电场强度是矢量,它的方向就是电荷在该点的受力方向D.电场线准确描述了电场的形状是电场客观存在的实物表现形式2.如图所示,在正电荷Q的电场中距Q为r的P点放一个很小的点电荷qq远比Q要小,测得q受到的电场力为F.则P点的电场强度的大小为A.E=B.E=kC.E=D.E=k3.如图所示,M、N为两个等量同种电荷在其连线的中垂线上的P点放一个静止的点电荷q负电荷.不计重力下列说法中正确的是A.点电荷在从P到0的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大B.点电荷在从P到0的过程中加速度越来越小速度越来越大C.点电荷运动到O点时加速度为零,速度达最大值D.点电荷越过O点后,速度越来越小加速度越来越大直到速度为零[参考答案]1.B2.AB3.C
三、小结1.学生对照板书自结.2.对照学习目标检查自己的学习情况.3.抽查学生的小结情况激励评价.4.[投影]示范小结.
四、作业1.回顾复习本节内容.2.课后作业.3.预习下节.
五、板书设计
六、本节优化训练设计1.在电场中某点放一检验电荷,其电荷量为q,检验电荷受到的电场力为F,则该点电场强度为E=F/q.那么下列说法正确的是()A.若移去检验电荷q,该点的电场强度就变为零B.若在该点放一个电荷量为2q的检验电荷,该点的场强就变为E/2C.若在该点放一个电荷量为-2q的检验电荷,则该点场强大小仍为E,但电场强度的方向变为原来相反的方向D.若在该点放一个电荷量为一的检验电荷,则该点的场强大小仍为E,电场强度的方向也还是原来的场强方向2.对于由点电荷Q产生的电场,下列说法正确的是A.电场强度的表达式仍成立,即E=F/Q,式中的Q就是产生电场的点电荷B.在真空中,电场强度的表达式为E=kQ/r2,式中Q就是产生电场的点电荷C.在真空中E=,式中q是检验电荷D.上述说法都不对3.当放入正电荷时电场中某点受到的电场力向右;当放入负电荷时它受到的电场力向左.下列说法正确的是A.当放人正电荷时,该点场强方向向右;当放入负电荷时,该点场强方向向左B.只有在该点放入电荷时,该点才有场强C.该点场强方向一定向右D.以上说法均不正确4.由电场强度的定义式E=F/q可知,在电场中的同一点A.电场强度E跟F成正比,跟q成反比B.无论检验电荷所带的电荷量如何变化,F/q始终不变C.电场中某点的场强为零,则在该点的电荷受到的电场力一定为零D.一个不带电的小球在P点受到的电场力为零,则P点的场强一定为零5.在点电荷Q形成的电场中,已测出A点场强为l00N/C,C点场强为36N/C,B点为A、C两点连线的中点如图所示.那么B点的场强为________N/C.6.如图所示,在真空中相距为l的A、B两点分别放置电荷量大小均为Q的正负点电荷,那么在离A、B两点距离都等于l的点的电场强度方向为__________.该点的场强大小为__________.7.如图所示,在x轴坐标为+1的点上固定一个电荷量为4Q的点电荷,坐标原点O处固定一个电荷量为-Q的点电荷.那么在x坐标轴上电场强度方向为x轴负方向的点所在区域应是____________.8.如图,两根长为l的丝线下端悬挂两质量为m,带电荷量分别为+q和-q的小球A和B,处于场强为E、方向水平向左的匀强电场之中使长度也为l的连线AB拉紧并使小球处于静止状态.求E的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态[参考答案]
1.D
2.B
3.C
4.BC
5.
56.256.与AB连线平行指向B的一侧;7.0x1,x-18.解根据平衡条件得所以qE=k+mgcot60°E=kcot60°所以当E≥kcot60°时才能实现上述平衡条件.。