1、1.3 电场强度 教学三维目标 （一）知识与技能 1知道电荷间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式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，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式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）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。 （三）情感态度与价值观 培养学生学
2、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 教学过程 （一）引入新课 问题引入：电荷间的相互作用力是怎样产生的？ （二）新课教 1、电场： 启发学生从哲学角度认识电场，理解电场的客观存在性，不以人的意识为转移，但能 为人的意识所认识的物质属性利用课本图 145 说明：电荷 A 和 B 是怎样通过电场与其 他电荷发生作用电荷 A 对电荷 B 的作用，实际上是电荷 A 的电场对电荷 B 的作用；电 荷 B 对电荷 A 的作用，实际上是电荷 B 的电场对电荷 A 的作用 （1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质电场发
3、生的，电荷的周围都存在 电场. 特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加. 物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性质量和能量. （2）基本性质：主要表现在以下几方面 引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处 受到的电场力的大小或方向都可能不一样. 电场能使引入其中的导体产生静电感应现象. 当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量. 可见，电场具有力和能的特征 提出问题：同一电荷 q 在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什 么因素造成的？引出电场强度的概念：因为电场具有方向性以及各点强弱不同，所以
4、靠成 同一电荷 q 在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电场强度来表示电场 的强弱和方向 2、电场强度(E)： 由图 1.2-1 可知带电金属球周围存在电场。且从小球受力情况可知，电场的强弱与小 球带电和位置有关。引出试探电荷和场源电荷- （1）关于试探电荷和场源电荷-（详见 P12） 注意：检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电 场强度无影响 指出：虽然可用同一电荷 q 在电场中各点所受电场力 F 的大小来比较各点的电场强弱， 但是电场力 F 的大小还和电荷 q 的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表示电场的强 弱实验表明：在电场中的同一点，电场
5、力 F 与电荷电量 q 成正比，比值 F/q 由电荷 q 在 电场中的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值 F/q 来表示电场的强弱 （2）电场强度 定义：电场中某一点的电荷受到的电场力 F 跟它的电荷量 q 的比值，叫做该点的电 场强度，简称场强用 E 表示。 公式（大小）：E=F/q （适用于所有电场） 单位：N/C 意义 P13 提出问题：电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？ 方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方 向相同 指出：负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反 带领学生讨论真空中点电荷周围的电
6、场，说明研究方法：将检验电荷放入点电荷周围 的电场中某点，判断其所受的电场力的大小和方向，从而得出该点场强 唯一性和固定性 电场中某一点处的电场强度 E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷 q 无关，它 决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关. 带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向在此过程中注意引导学生总结 公式 E=F/q 和 E=kQ/r2 的区别及联系 3、（真空中）点电荷周围的电场、电场强度的叠加 （1）点电荷周围的电场 大小：E=kQ/r 2 （只适用于点电荷的电场） 方向：如果是正电荷，E 的方向就是沿着 PQ 的连线并背离 Q；
7、如果是负电荷：E 的 方向就是沿着 PQ 的连线并指向 Q(参见课本图 147) 说明：公式 E=kQ/r2 中的 Q 是场源电荷的电量，r 是场中某点到场源电荷的距离从 而使学生理解：空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的， 与检验电荷无关 提出问题：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是怎样的呢？带领学 生由检验电荷所受电场力具有的叠加性，分析出电场的叠加原理 （2）电场强度的叠加原理：某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生 的场强的矢量和 先分析方法后举例：先在同一直线再不在同一直线。 例如：课本图 1.3-3 中 P 点的场强，等于Q 1
8、 在该点产生的场强 E1 和 Q2 在该点产生 的场强 E2 的矢量和从而使学生进一步理解到，任何带电体都可以看做是有许多点电荷组 成的利用点电荷场强的计算公式及叠加原理就可以计算出其周围各点场强 【例题】（课本 P9 例题演变）在真空中有两个点电荷 Q1=3.010 -8C 和 Q2=3.0 10-8C，它们相距 0.1m，求电场中 A 点的场强A 点与两个点电荷的距离相等， r=0.1m 分析：点电荷 Q1 和 Q2 的电场在 A 点的场强分别为 E1 和 E2，它们大小相等，方向 如图所示，合场强 E 在 E1 和 E2 的夹角的平分线上，此平分线跟 Q1 和 Q2 的连线平行 解：E=
9、E 1cos60E 2cos60=2E1cos60=2kQ1cos60/r2 代入数值得 E=2.7104N/C 可以证明：一个半径为 R 的均匀球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心 的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点和电场强度一样 即：E=kQ/r 2 4、电场线 （1）电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表 示该点的电场强度的方向。 （2）电场线的基本性质 电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向. 电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强). 静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远.它不封闭，也不在无电 荷处中断.
10、任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切) 介绍各种点电荷电场线的分布情况。 【演示】模拟电场线 指出：电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。 5、匀强电场 (1)定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电 场. (2)匀强电场的电场线：是一组疏密程度相同( 等间距)的平行直线.例 如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强 电场.如图 14.3-1. 常见电场的电场线 电场 电场线图样 简要描述 正点电荷 发散状 负点电荷 会聚状 等量同号电荷 相斥状 等量异号电荷 相吸状 匀强电场 平行的、等间距的、同向的直线 （三）
11、【小结】对本节内容做简要的小结 巩固练习 1下列说法中正确的是：ABC A只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场 B电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西 C电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电 荷有力的作用 2下列说法中正确的是：BC A电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的 电场力成正比 B电场中某点的场强等于 F/q，但与检验电荷的受力大小及带电量无关 C电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向 D公式 E=F/q 和 E=kQ/r2 对于任何静电场都是适用的 3下列说法中正确的是：A
12、CD A场强的定义式 E=F/q 中，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是放入电场中的电荷 的电量 B场强的定义式 E=F/q 中，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的 电量 C在库仑定律的表达式 F=kq1q2/r2 中 kq2/r2 是电荷 q2 产生的电场在点电荷 q1 处的 场强大小，此场对 q1 作用的电场力 F=q1kq2/r2，同样 kq1/r2 是电荷 q1 产生的电场在点 电荷 q2 处的场强的大小，此场对 q2 作用的电场力 F=q2kq1/r2 D无论定义式 E=F/q 中的 q 值(不为零) 如何变化，在电场中的同一点，F 与 q 的比值 始终不变
13、4讨论电场力与电场强度的区别于联系 说明 1电场强度是表示电场强弱的物理量，因而在引入电场强度的概念时，应该使学生了 解什么是电场的强弱，同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不同的，所受 电场力大的点，电场强 2应当使学生理解为什么可以用比值 F/q 来表示电场强度，知道这个比值与电荷 q 无 关，是反映电场性质的物理量 用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法，应结合学生前面学过的类似的定 义方法，让学生领会电场强度的定义 3应当要求学生确切地理解 E=F/q 和 E=kQ/r2 这两个公式的含义，以及它们的区别和 联系 4应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂，一般只限于两
14、个电场叠加的情 形通过这种计算，使学生理解场强的矢量性 5 电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。 教后记： 1、 对于两个公式的理解以及电场强度的定义还存在问题，要通过题目去强化。 2、 对于几种典型问题，学生死记答案，要让他们养成分析题目的习惯。 学生对于计算题过于依赖计算器，要让他们养成手算习惯 物 理 量 比 较 内 容 电 场 力 电 场 强 度 物 理 意 义 电 荷 在 电 场 中 所 受 力 反 映 电 场 的 力 的 属 性 决 定 因 素 由 电 场 和 电 荷 共 同 决 定 仅 由 电 场 自 身 决 定 大 小 F=qE E=F/q 方 向 正 电 荷 受 力 与 E同 向负 电 荷 受 力 与 E反 向 规 定 E的 方 向 为 正 电 荷 在该 点 的 受 力 方 向 区 别 单 位 N N/C(或 V/m) 联 系 F=qE(普 遍 适 用 )
