统编人教版高中物理必修第三册《3 电场 电场强度》优质课公开课课件、教案

统编人教版高中物理必修第三册《3 电场电场强度》优质课公开课课件、教案
电场电场强度
【教学目标】
一、知识与技能
1.粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。

2.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的。

3.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。

4.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。

5.知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。

6.知道常见几种的电场线的特点。

二、过程与方法
1.经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。

2.领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。

三、情感态度与价值观
1.体验探究物理规律的艰辛与喜悦。

2.学习科学家严谨科学的态度。

【教学重点】
1.探究描述电场强弱的物理量。

2.理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。

【教学难点】
探究描述电场强弱的物理量。

【教学过程】
一、复习提问、新课导入
教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的
内容是什么？
学生回答：略
教师：我们不免会产生这样的疑问：
投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离，又没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？能不能通过离开地面的物体仍受到重力得到
启示？
投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”。

教师：这幅图大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不
一样，说明了什么？
学生回答：库仑力的大小与距离有关。

教师：其本质原因又是什么呢？
教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习《电场电场强度》。

（板书课题）
二、新课教学
（一）电场
教师：请同学们带着这三个问题来自学“电场”内容，讨论并回答以下
问题。

（1）电荷间的相互作用是如何发生的？这一观点是谁提出来的？
（2）请用自己的语言描述一下什么是电场？你能描述一下电场具有什
么样的特点吗？
（3）电场有什么本领？
学生自学活动一：
学生回答：（1）略；（2）略；
教师启发引导：场是“物质”──它和分子、原子组成的实物一样，是
一种客观存在。

电视机、收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播；“特殊”──看不见、摸不着；“存在于电荷周围”并板书。

（电场是）存在于电荷周围的一种特殊的物质。

教师：场与实物是物质存在的两种不同形式。

（3）学生回答：对放入其中的电荷有静电力的作用，电荷间的相互作
用是通过电场实现的。

如图：
（二）科学探究描述电场强弱的方法
教师：下面我们再来探讨：
①相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，其本质原因是什么呢？（对照“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片说明）
学生回答：电场强弱不同。

②那么如何来描述电场的强弱呢？
教师启发：像速度、密度等寻找一个物理量来表示。

③如何来研究电场？（学生思考）
教师启发引导：电场的本领是对场中的其他电荷具有作用力，这也是电场的最明显、最基本的特征之一。

因此在研究电场的性质时，我们可以从静电力入手。

（板书研究方法）
教师：对于像电场这样，看不见，摸不到，但又客观存在的物质，可以根据它表现出来的性质来研究它，这是物理学中常用的研究方法。

教师：还需要什么？
学生回答：电场及放入其中的电荷。

教师简述：
①“探究影响电荷间相互作用力的因素”中的试探电荷；
②场源电荷。

师生共析对试探电荷的要求。

教师：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说明了什么：
①不同位置偏角不同；
②增加试探电荷带电量偏角均增加。

学生回答：不同位置受力不同；同一位置试探电荷带电量增加，受力增大，但不同位置受力大小关系不变。

教师：下面我们再通过表格定量地来看一看：
将表格填完整，并分析、比较表格中的数据有什么特点和规律，看你能否得出如何来描述电场的强弱。

多媒体展示表格，学生回答后依次填入：①F1、F2、F3及F1＜F2＜F3；②2F1、3F1、4F1、nF1等。

学生活动二：
表一：（P1位置）
试探电荷q 2q 3q 4q nq
静电力F
12F
1
3F
1
4F
1
nF
1
表二：（P2位置）
试探电荷q 2q 3q 4q nq
静电力F
22F
2
3F
2
4F
2
nF
2
表三：（P3位置）
试探电荷q 2q 3q 4q nq
静电力F
32F
3
3F
3
4F
3
nF
3
（学生思考并交流讨论）学生回答：
（1）不同的电荷，即使在电场中的同一点，所受静电力也不同，因而不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱；
（2）电场中同一点，比值F/q是恒定的，与试探电荷的电荷量无关；（同一张表格）
（3）在电场中不同位置比值F/q不同。

（三张表格比较）
（4）离源电荷近的位置比值F/q较大。

师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小无关，它才是反映电场性质的物理量。

教师：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。

并板书。

（三）电场强度
1.定义：
教师：以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的？
学生回答：略。

教师：从它的定义，电场强度的单位是什么？
学生回答：N/C
介绍另一种单位并板书。

2.单位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m
教师结合板画：在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢量还是标量？
学生（集体）回答：矢量
3.匀强电场
（1）定义：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场。

（2）特点：①电场方向处处相同。

②场强大小处处相等。

（四）点电荷的电场电场强度的叠加
教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同，如何确定场强的方向呢？
教师：在物理学中作出了这样的规定。

（板书）
方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。

教师：按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？
学生回答：与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。

投影练习：
练习1（加深对场强的理解，探讨点电荷的场强大小与方向）
点电荷是最简单的场源电荷。

设一个点电荷的电荷量为+Q，与之相距为r的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。

（1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向；
（2）若所放试探电荷为-2q，结果如何？
（3）如果移走所放的试探电荷呢？
（请两位同学板演前两问后，共同完成第三问）
师生共同归纳总结：
1.点电荷电场的场强大小与方向。

（多媒体动画演示方向的确定方法）
2.电场强度是描述电场（力的）性质的物理量，在静电场中，它不随时间改变。

电场中某点的场强完全由电场本身决定，与是否放入电荷，放入电荷的电荷量、电性无关！
练习2（探讨场强的叠加，巩固对场强的理解及公式的灵活运用，加强计算能力培养）
如图所示，真空中有两个点电荷Q1＝+3.0×10-8C和Q2＝－3.0×10-8C，它们相距0.1m，A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0.1m。

求：
（1）电场中A点的场强；
（2）在A点放入电量q＝－1×10-6C，求它受的电场力。

教师：题中场源电荷不止一个，如何来确定电场中某点的场强？
学生：平行四边形定则
（请两位同学板演）
教师：根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物
体产生电场的场强如何确定？
学生思考后回答：无限等分成若干个点电荷。

教师：根据以上方法，同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体
（或球壳）外部产生电场的场强，如何求解？
学生思考后回答：等效成电荷量集中于球心的点电荷。

（五）电场线
1.电场线的概念：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方向，电场线不是实际存在的线，而是
为了形象描述电场而假想的线
2.展示几种常见的电场线
三、小结
通过本节课的学习，我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电
场是存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电
荷具有力的作用。

正是利用电场的这一特性，我们通过研究试探电荷的所受
静电力特点，引入了描述电场强弱的物理量──电场强度。

电场强度是用比值法定义的，它是矢量，有方向。

电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一，它的研究方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法。