物理必修 第三册电场电场强度表格教案

这是一份物理必修 第三册电场电场强度表格教案，共5页。教案主要包含了教学分析，教学目标，教学流程，教学过程，作业与小结等内容，欢迎下载使用。
1.本节在教学中的地位和作用：本节教学内容在学习了电荷、库仑定律的基础上，认识电场的存在与描述电场性质的新概念——电场强度，这是认识电场的开端与核心概念，是后续学习电势、电势能等能的性质的基础，为整个电磁学的学习做好铺垫。学生了解电场的物质性，培养学生的物质观念和细化相互作用观念。应用物理量之比定义新的物理量的方法，并努力创设激发学生探究欲望的问题情境。
2.高二学生对于力以及相互作用已有一定的理解基础，具有朴素的物质观（实物），掌握矢量运算的基本方法。对接触力如摩擦力、压力有较清晰的认识，也曾经历过非接触力如磁力和万有引力的学习，有了模糊的“场”的感知，但此前并没有深入强调过这种力是因为“场”的作用。
3.场作为物质存在形式，由于其不可见性，成为人们认识难点，建立电场的存在感，认识电场的物质性，是本节课的难点。特别需要真实的实验现象，在分析现象中感受、在问题质疑中思考，运用科学方法解决，体现物理的学科魅力。利用自制的电场探测器，直观显示带点球（可视为点电荷）周围电场的分布，通过对场的“阻挡”材料分析，凸显电场的神秘感，激起学习探求欲望。因此，本节课的学习过程，以实验为基础的问题探究过程，获得探究活动的体验，适时运用简化法、比值定义法、类比法等物理学研究方法，让学生进入沉浸式学习状态，领会严谨的科学态度与精神。
同时，要对看不见电场，说大小、论方向，谈对称，是学生从平面向空间，由具体到抽象的思维跃升，很具挑战性，也是思维锻炼的极好机会。电场水，作为知识拓展，进一步引发学生的学习电场的热情。
二、教学目标
【基本目标】
1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的；
2.能说出电场强度的概念、定义式及单位；
3.能写出点电荷产生的电场强度的表达式；
4.初步计算两个点电荷产生的电场强度方法
5.知道试探电荷的条件
【教学重点】电场强度的定义及物理意义；
【教学难点】通过电场的存在感，认识电场的物质性。
三、教学流程：：
四、教学过程
一、初识电场
图1
1.挑战实验：用摩擦过的玻璃棒（或PVC管）靠近依拉罐（如图1所示），看看依拉罐是否能在水平桌面上来回动起来？
2.分析现象：带正电的玻璃棒靠近依拉罐时，棒上的正电荷与依拉罐两端的感应电荷间存在作用，近处的引力大于远处的斥力，电荷间是怎样发生作用的？联想磁极间的相互作用，就是通过磁场发生的。
3.场是什么？生活中，场是适应某种需要的比较大的地方，很习惯认为是一个平面，但更指空间，如会场、操场、篮球场等， 它指的是对象的活动空间。让学生列举身边的各种场，如声场、气场、打开一小瓶香水等。
探针
图2
二、感受电场
电场真的存在吗？用自制“电场探测仪”显示电荷周围的不一般，电荷周围都能激发电场，真的有吗？用“电场探测仪”[]来检测。
实验一：将丝绸摩擦过玻璃棒靠近探测仪的探针，泡沫棒中的Led灯亮起（如图2），移走玻璃棒，Led灯不亮，比较得出电荷周围的确存在，一种看不见、摸不着的物质，是什么呢？它由电荷产生的，叫电场。
电场有何特点？看不见、摸不着、具有空间对称性，挡不住。
图3
图4
图5
实验二：点电荷周围电场空间分布演示。金属球连接高压电源正极，让探测仪的探针从前、后、左、右各个方向靠近金属球，靠近球的地方Led灯亮起亮，远离球的位置Led灯不亮，前后左右与金属球的触发距离相同，体现球形带电体电场空间具有对称性。
电场能被挡住吗？将木板插在球与探针之间如图4所示，Led灯仍能亮，说明木板挡不住电场；是遮挡得不够充分吗？再用塑料瓶、铝瓶完全罩住金属球，Led灯依然亮着（如图5所示），说明电场不但有强弱之分，还具有穿透性。
设计这些实验，正是为了增加认识电场的趣味性和神秘感，真切感受电场的物质性。
图6
又问：探测仪远离带电球，当探测仪Led灯不亮时，说明没有电场吗？只能说明电场比较弱。电场有强弱之分，靠近带电体，电场强，远离带电体，电场较弱，如声场那样，与场源距离有关。
图6实验结果也验证了这个猜想。
图7
F′
应用：两电荷间通过电场发生作用，利用PPT模拟展示电荷A对电荷B作用F的发生情况（如图7，电场强弱通过灰度渐变来直观表示），再让学生表述点电荷B对电荷A的反作用力F′——B电荷激发的电场对A电荷的作用，强化电场由电荷产生、B电荷在A处激发对电荷A的作用。
为了更好认识电场，如何表示电场的强弱呢？
三、电场强度
1.电场特点，对其中的电荷有力的作用，正如图7所不同位置电场力大小不同，电场力能表示电场中不同位置的电场强弱吗？
引进试探电荷，改变理论分析，电场力的大小还与试探电荷电量有关，描述电场强弱的这个物理量应该与试探电荷无关，怎么办？
2.思想实验：以两点电荷相互作用为例。在点电荷Q周围，某点P处，放置试探电荷q，它受到的电场为F，如果试探电荷的电量分别为2q、3q，可得如下表格：
分析表格可得，F/q比值是一个与q无关的，可以用描述电场的强弱吗？分析这个比值,实际上，扣除了试探电荷电量对力的影响，比值为kQr2与Q（场源电荷）相关，Q越大好同一位置电场越强，而且与离开场源的距离相关，距离越远，电场越弱。看来，这个比值与电场实际情况吻合。
实验验证：增大带电体的电压，其带电量也会增加1倍，电场也会增大1倍，联系刚才的实验，触发点亮位置将外移1倍，试一试。强化真实性，空间性，为其物质性奠定可靠实验基础。
3.电场强度
= 1 \* GB3 ①定义：放入电场中某点的电荷所受电场力F跟它的电荷量q的比值，
即：E=Fq
= 2 \* GB3 ②单位：牛/库 （N/C）
负的试探电荷，受力方向与正电荷不同，需要规定正方向
= 3 \* GB3 ③方向：电场中某点正点荷受到电场力的方向
四、点电荷电场与叠加
1．学生推导：负点电荷产生电场特点（重在方法体会，假设有个试探电荷）在其周围产生电场公式E=kQr2,方向沿半径向内：
2.对比正点电荷的电场：大小相同，方向不同，分析公式特点。尝试画出并表达大小特点：同一球面上各点场强大小相等，与实验现象吻合。电场强弱与距离相关，还与场源电荷电量有关；
3．让同学描述，是为了巩固、丰富学生的想象，强化对电场的矢量性认识；
4.比较E=Fq与E=kQr2 建立有序的认知；
5．等量同种电荷在空间中电场计算，应用矢量合成原理，练习，细化场强有强弱之分；
拓展一：一对等量同种电荷在空间中电场计算（课后练习），减少一个电荷的电量，看合场强变化，分析出试探的两条件：
试探电荷有何要求？探测空间位置要求体积小，首先是点电荷；考虑到它也会激发电场，与原场叠加，从而改变原来的电场，所以，对它有何要求？电量足够小，体积也要很小。
拓展二：选择特殊位置的合场分析，等量异种电场的空间对称性分布；
6．又问： 如何感受、欣赏场的对称美呢？直观形象化！
五、作业与小结
真空中有两个点电荷Q1=+4.0×10-8C和Q2=-1.0×10-8C，分别固定在x坐标轴的x=0和x=6cm的位置上。试计算
Q1
Q2
x
C
D
（1）位于x=3 cm C 处的场强
（2）位于x=9 cm D 处的场强
任务
内容
方式
任务1
感知电场的存在，
学生实验
任务2
探究电场的特点
演示实验
任务3
通过比值定义法建立电场强度
思想实验
任务4
运用电场强度的概念解决问题
讨论交流
任务5
巩固练习，解决真是问题
启发提炼