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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第1章 第3節(jié) 電場強度（教案） 【知識與技能】 1．粗略了解物理學(xué)史上對電荷間相互作用力的認識過程。 2．知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，電場是客觀存在的一種特殊的形態(tài)。 3．理解電場強度的概念及其定義，會根據(jù)電場強度的定義進行有關(guān)的計算。知道電場強度是矢量，知道電場強度的方向是怎樣規(guī)定的。 4．能根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義推導(dǎo)點電荷場強的計算式，并能用此公式進行有關(guān)的計算。 5．知道場強的疊加原理，并能應(yīng)用這一原理進行簡單的計算。 【過程與方法】 1．經(jīng)歷“探究描述電場強弱的物理量”的過程，獲得探究活動的體驗。 2．領(lǐng)略通過電荷在電場中所受靜電力研究電場、理想模型法、比值法、類比法等物理學(xué)研究方法。 【情感態(tài)度與價值觀】 1．體驗探究物理規(guī)律的艱辛與喜悅。 2．學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴謹科學(xué)的態(tài)度。 【教學(xué)過程】 ★重難點一、對電場及電場強度的理解★ 一、電場 1．電場． 在電荷的周圍空間存在著電場．電場是在電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，它的性質(zhì)是傳遞電荷間的相互作用．其中靜止電荷產(chǎn)生的電場叫靜電場． 2．對電場的三點理解． (1)電場是一種特殊物質(zhì)，并非由分子、原子組成，但客觀存在． (2)電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，可由下圖表示． (3)電場雖然看不見、摸不著，但它總能通過一些性質(zhì)而表現(xiàn)其存在，如在電場中放入電荷，電場就對電荷有力的作用，所以電場也是客觀存在的，因而也是一種物質(zhì)． 3．電場的來源． (1)由存在的電荷產(chǎn)生；(2)由變化的磁場產(chǎn)生． 二、電場強度 1．試探電荷與場源電荷． (1)試探電荷：如下圖所示，帶電小球是用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的，稱為試探電荷，或檢驗電荷． (2)場源電荷：被檢驗的電場是電荷Q所激發(fā)的，電荷Q稱為場源電荷，或源電荷． (3)對試探電荷的兩點理解： ①試探電荷的電荷量和尺寸必須充分小，放入試探電荷后不引起原電場的明顯變化． ②試探電荷有電荷量，但忽略它產(chǎn)生的電場． 3．電場強度與電場力的比較 3.電場強度的性質(zhì) 4.電場強度的疊加：若場源電荷不唯一，空間某點的電場等于各點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和，這種關(guān)系叫做電場強度的疊加，遵循平行四邊形定則． 三、點電荷的電場、電場強度的疊加 1．點電荷的電場 如圖所示，場源電荷Q與試探電荷q相距為r，則它們的庫侖力F＝k＝qk，所以電荷q處的電場強度E＝＝k. (1)公式：E＝. (2)方向：若Q為正電荷，場強方向沿Q和該點的連線背離Q；若Q為負電荷，場強方向沿Q和該點的連線指向Q. 2．對點電荷場強公式的理解 (1)E＝的適用條件是：①真空中的點電荷；②真空中的均勻帶電球體． (2)由E＝知，真空中某點電場強度的大小由場源電荷電荷量的大小Q與該點到場源電荷的距離r共同決定，與其他量無關(guān)． 3．公式E＝與E＝的區(qū)別 　　　公式 比較內(nèi)容　　　 E＝F/q E＝kQ/r2 本質(zhì)區(qū)別 定義式 決定式 意義及用途 給出了一種量度電場強弱的方法 指明了點電荷場強大小的決定因素 適用范圍 一切電場 真空中點電荷的電場 Q或q意義 q表示引入電場的檢驗(或試探)電荷的電荷量 Q表示產(chǎn)生電場的點電荷的電荷量 關(guān)系理解 E用F與q的比值來表示，但E的大小與F、q大小無關(guān) E不僅用Q、r來表示，且E∝Q，E∝ 【典型例題】電場強度E的定義式為，下面說法中正確的是（） A.該定義只適用于點電荷產(chǎn)生的電場 B.庫侖定律的表達式可以說是點電荷q2產(chǎn)生的電場在點電荷q1處的庫侖力大??；而可以說是點電荷q2產(chǎn)生的電場在點電荷q1處的場強大小 C.對，F(xiàn)是放入電場中的點電荷所受的靜電力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量 D.電場中某點場強的方向與試探電荷的正負無關(guān) 【答案】D ★重難點二、對電場線的理解★ 1．電場線 （1）電場線是畫在電場中的一條有方向的曲線，曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向． （2）電場線的五個特點． ①電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷； ②曲線上每點的切線方向為該點的電場強度方向； ③電場線在電場中不相交，不閉合； ④在同一幅圖中，電場線密處電場強，電場線疏處電場弱； ⑤電場線不是客觀存在的曲線，是為了形象地描述電場而假想的曲線，可以通過實驗?zāi)M電場線的形狀． 注意：電場線不是運動軌跡：只有當(dāng)電場線為直線，電荷初速度為零或初速度平行于電場線，電荷所受合力與電場線平行時，電荷的運動軌跡才與電場線平行或重疊． 2．電場線的應(yīng)用 (1)按照電場線畫法的規(guī)定，場強大處電場線密，場強小處電場線疏，根據(jù)電場線的疏密可以比較場強的大小。 (2)根據(jù)電場線的定義，電場線每點的切線方向就是該點電場強度的方向。 3．幾種常見電場的電場線 點電荷的電場線分布 等量同種電荷的電場線 4．電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的比較 【特別提醒】 帶電粒子運動軌跡與電場線重合必備的條件： (1)電場線是直線； (2)帶電粒子只受電場力作用，或受其他力，但方向沿電場線所在的直線； (3)帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線。 【典型例題】關(guān)于同一電場的電場線，下列表述正確的是(　　) A．電場線是客觀存在的 B．電場線越密，電場強度越小 C．沿著電場線方向，電勢越來越低 D．電荷在沿電場線方向移動時，電勢能減小 【答案】C