大学物理学教案doc

《大学物理学》教案

教学课题：§8.2电通量高斯定理

选用教材：赵近芳.《大学物理学》（第3版）.北京邮电大学出版社

教学指标

课题：§8.2电通量高斯定理

课型：新授课

课时： 1课时

教学目标：

1.学生理解电通量的概念

2.学生掌握各种几何面电通量的计算

3.学生通过典型例题分析，自行导出高斯定理

4.学生正确理解高斯定理的含义，并能简单运用

教学内容：

1.电通量指电场线对于某几何面的通过量值，对电通量概念的理解是导出高斯定理的前提与基础。

2.高斯定理是静电学部分非常重要的定理之一，是计算

具有高度对称性静电场的强大理论工具。

3.高斯定理表明了场强通过任意闭合曲面的通量与闭合曲面内的电荷之间的数值关系，高斯定理内容的正确理解是准确运用高斯定理的保证。

教学重点：高斯定理内容

教学难点：高斯定理理解

教学方法与手段：知识点的推进遵从循序渐进、由表及里的原则。以多媒体教学为主要手段，辅以板书展示，利用详细语言讲授的方法，让学生通过眼、耳、大脑共同的感知，达到传授理论的目的。讲解过程结合适当练习达到具体、直观强化理论的目的。

教学过程：

（一）导入新课

前面我们已经开始了静电场部分的学习，首先学习了库仑定律，我们知道了静止电荷周围存在静电场，并且用电场强度定量的描述电场的性质，还学习了电场的计算，由点电荷的电场，采用叠加原理计算各种带电体的电场分布。

我们本节课内继续研究静电场，进入本章第二节，电通量高斯定理，这两点就是本堂课的重点。我们将学习电通量

的计算、导出高斯定理、并准确理解定理内容。

（二）讲授新课

§8.2电通量高斯定理

一、电场线(ElectricFieldLines)

1、电场线

曲线上每一点的切线方向与该点电场方向一致

2、对电场线的规定：在电场中任意一点处，通过垂直于的单位面积的电场线的数目等于该点处的量值。

几种常见电场线分布图

3、电场线的性质：

切线为场强方向，密度为场强大小

起于正、止于负，不中断、不相交。

二、电通量(ElectricFlux)

1．定义：通过电场中任一给定面的电场线数称为通过该面的电通量。用表示。

均匀电场均匀电场

通过垂直面的电通量：通过倾斜面的电通量：

☆平面方向可以任意取定，一般确保

非均匀电场非均匀电场

通过曲面的电通量：通过闭合面的电通量：

☆闭合面的方向规定指向外侧，电场线出则，入则

2．电通量的计算：

例1：在均匀电场中有一立方形的闭合面，如图，已知，则通过该闭合面的电通量是多少？

解：

例2．求以点电荷+为球心的完整球面的电通量。

解：

其中：

得：

讨论：

1)当球面半径大小变化，电通量如何变化？

2)当点电荷偏离圆心，电通量如何变化？

3)当球面变形成为不规则形状，电通量如何变化？

4)当点电荷圆外，电通量如何变化？

5)当球面内、外存在若干点电荷，电通量如何计算？

结论：任意闭合曲面的电通量等于其封闭的电荷代数和除以，与面外电荷无关

三、高斯定理(Gauss’Theory)

１．高斯定理：通过真空中的静电场中任一闭合曲面的电通量等于包围在该闭合曲面内的电荷代数和的分之一，而与闭合曲面外的电荷无关。

２．对高斯定理理解：

1)“真空中”决定取真空介电常数

2)“闭合面”通常称为高斯面，为了利用高斯定理而设定的辅助面

3)“包围在该闭合面内的电荷”说明定理中不考虑面外电荷

4)“电荷代数和”指正电荷带正负号，并求和，对于带电体则

5)式中是闭合面各面元处的电场强度，是由全部（内外）电荷共同产生，而曲面的通量由曲面内的电荷决定。

例3．关于高斯定理，下列说法正确的是()

A.当时，说明曲面上各点的场强为零；

B.曲面上任意位置均有电场线通过；

C.式中的完全由式中电荷产生；

D.式中的面是任意的闭合曲面，且包围的电量为式中的。

答案：D

例1．解法二

因为封闭电荷量为零，由高斯定理得电通量为零。

（三）小结

电场线：电场的直观形象描述

电通量：电场线“流量”研究

高斯定理：电场线“流量”与场源电荷关系（四）作业

习题集标准练习：P29-1、2、3、4，P32-1

板书1：

点电荷的电场

幻灯片1

根据点电荷电场线图理解定义，

电场线不仅要体现各点场强方向还应反应出各点场强大小，如何？

幻灯片2

板书2：

一、电场线

幻灯片3

简单验证“不中断不相交”，能否出现两个切线方向的交点？

幻灯片4 当

如何？

幻灯片5 板书3：二、电通量

幻灯片6

电通量的计算可以灵活处理

对于求解结束的例题进行分析讨论得“结论”，从而总结规律。

幻灯片9

对点电荷系电场中高斯定理区分内外电荷，进行详细分析证明。

板书4：

三、高斯定理

重点与难点在于第5点的理解

幻灯片10

引导学生自主完成此题判断

通过此例题了解高斯定理的简单作用

照板书内容进行内容总结，本节重点在高斯定理的理解幻灯片12

布置作业

下载