視頻標簽:電場強度
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視頻課題:人教版高中物理選修3-1 1.3《電場強度》湖北省優課
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人教版高中物理選修3-1 1.3《電場強度》湖北省優課
1.3電場強度 教學設計
教學分析
“電場”的概念對初學者比較抽象,“電場線”是對電場的形象描述,是幫助學生把握電場的分布特點的非常有用的概念。學生對其概念容易理解,但對電場線的分布特點有點不好把握,尤其是三維分布,它需要學生運用自己的空間思維能力,注意特點,尋找規律。如何讓電場線不僅是書上的幾個平面的圖,而是在學生的腦海中“活”起來,是我們需要考慮的問題。
“電場強度”描述了電場力的性質,是電學中最基本、最重要的概念。學好電場強度,才可以拓展延伸至電場力做功、電勢差、電勢能、帶電粒子的運動等。因此,電場強度不僅是本節的重點、難點,也是本章甚至整個高中電學,乃至整個電磁學的重點之一。
對兩個公式的學習中重點在于對比學習,區別公式的使用條件和范圍。同時點電荷的場強公式是后面疊加原理的學習基礎。場強的疊加一直以來是學生學習的難點,關于場強的疊加的試題考查方式又是非常靈活。如何在此處做有意義的重點突破,是本節復習課中要重點思考的問題。對六種典型電場的電場線,要學生真正在腦海中建立模型,并會運用這些模型解決相關的問題,是本課的另一個重點要解決的問題。尤其是等量同種電荷與等量異種電荷的電場線。 學生情況分析:
學生已經完成對《庫侖定律》的復習,掌握了點電荷之間的相互作用規律,這為后面點電荷的場強公式的推導與使用,打下了鋪墊,也為場強的疊加,幾種典型場的電場線的特點的掌握埋下了伏筆。
教學目標
1、知識與技能 (1)復習電場強度的定義,并能用電場強度概念求點電荷產生電場的電場強度; (2)電場疊加及知道疊加求合場強用平行四邊形定則。
(3)復習如何用電場線和場強描述電場強弱及分布。熟悉典型電場的場強分布 2、過程與方法
能運用已學過的知識來幫助理解,遷移到新知識,體會類比遷移的方法和思路;
3、情感、態度與價值觀: 感受物理的對稱和諧美 教學重點、難點分析
(1) 教學重點:電場強度的疊加;幾種典型場的電場分布,建立知識結構。
2
(2) 教學難點:電場強度的疊加,電場線的空間分布特點
教學過程
一、復習提問、新課導入(5分鐘)
教師:上一節課我們學習了庫侖定律,請同學們回憶一下:庫侖定律的內容是什么?
學生回答:略
教師:我們不免會產生這樣的疑問:
投影展示問題1:真空中?它們之間相隔一定的距離這種相互作用是如何產生的呢?難道能夠不需介質超越空間?
投影展示“探究影響電荷間相互作用力的因素”圖片(1.2-1)。
教師:這幅圖大家不陌生,那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一樣,
說明了什么?
學生回答:庫侖力的大小與距離有關。 教師:其本質原因又是什么呢?(投影展示問題2)
教師:帶著這兩個疑問,本節課我們一齊來學習第三節電場強度。(板書課題)
二、新課教學(35分鐘)
(一)電場
教師:請同學們帶著以下問題自學“電場”內容。
(1)電荷間的相互作用是如何發生的?這一觀點是誰提出來的? (2)請用自己的語言描述一下什么是電場? (3)電場有什么本領?
學生自學,師板書“一、電場”。 學生回答:(1)略;
教師:法拉第同學們曾記否?
學生(集體)回答:電磁感應現象。
教師:法拉第是英國物理學家、化學家,對事物的本質有著非常敏銳的洞察 力,在電學上有著突出的貢獻。依據法拉第的觀點,我們如何描述電荷A、B之
間的作用力(師生共析)。
(2)略; 教師啟發引導:場是“物質”──它和分子、原子組成的實物一樣具有能量、質量和動量,電視機、收音機信號的發射與接受就是電磁場在空間的傳播;“特殊”──看不見摸不著;“存在于電荷周圍”并板書。
(電場是)存在于電荷周圍的一種特殊的物質。 教師:場與實物是物質存在的兩種不同形式。
學生分析并點評
3
(3)學生回答:對放入其中的電荷有靜電力的作用。 (二)科學探究描述電場強弱的方法 教師:下面我們再來探討第二個問題。 依次投影問題:①相同的小球在不同的位置所受作用力不一樣,其本質原因是什么呢?(對照“探究影響電荷間相互作用力的因素”圖片說明) 學生回答:電場強弱不同。
②那么如何來描述電場的強弱呢?
教師啟發:像速度、密度等尋找一個物理量來表示。 ③如何來研究電場? (學生思考) 教師啟發引導:電場的本領是對場中的其他電荷具有作用力,這也是電場的最明顯、最基本的特征之一。因此在研究電場的性質時,我們可以從靜電力入手。
(板書研究方法)
教師:對于像電場這樣,看不見,摸不到,但又客觀存在的物質,可以根據它表現出來的性質來研究它,這是物理學中常用的研究方法。 教師:還需要什么?
學生回答:電場及放入其中的電荷。
多媒體依次展示,教師簡述:①“探究影響電荷間相互作用力的因素”中
的試探電
②場源電荷。
師生共析對試探電荷的要求。
教師:下面請同學們仔細觀察模擬實驗的動畫演示,并描述你看到的現象說明了什么。多媒體動畫模擬:①不同位置偏角不同;②增加試探電荷帶電量偏角
均增加。
學生回答:不同位置受力不同;同一位置試探電荷帶電量增加,受力增大,
但不同位置受力大小關系不變。
教師:下面我們再通過表格定量地來看一看:
將表格填完整,并分析、比較表格中的數據有什么特點和規律,看你能否得出如何來描述電場的強弱。多媒體展示表格,學生回答后依次填入:①F1、F2、
F3及F1<F2<F3;②2F1、3F1、4F1、nF1等。
表一:(P1位置)
試探電荷 q 2q 3q 4q nq 靜電力 F1 2F1 3F1 4F1 nF1
表二:(P2位置)
表三:(P3位置)
(學生思考并交流討論)
試探電荷 q 2q 3q 4q nq 靜電力
F2
2F2
3F2
4F2
nF2
試探電荷 q 2q 3q 4q nq 靜電力
F3
2F3
3F3
4F3
nF3
不同學生分析并點評
4
學生回答:
(1)不同的電荷,即使在電場中的同一點,所受靜電力也不同,因而不能
直接用試探電荷所受的靜電力來表示電場的強弱;
(2)電場中同一點,比值F/q是恒定的,與試探電荷的電荷量無關;(同
一張表格)
(3)在電場中不同位置比值F/q不同。(三張表格比較) 師生共同小結:比值由電荷q在電場中的位置決定,與電荷q的電荷量大小
無關,它才是反映電場性質的物理量。
教師:在物理學中我們定義放入電場中某點的電荷所受的靜電力F跟它的電
荷量q的比值,叫做該點的電場強度。并板書。
(三)電場強度 1.定義:
教師:以前我們還學過哪些物理量是用比值法來定義的? 學生回答:略。
教師:從它的定義,電場強度的單位是什么? 學生回答:N/C
教師介紹另一種單位并板書。 2.單位:N/C或V/m,1N/C=1V/m
教師結合板畫:在電場中不同位置,同種電荷受力方向不同,說明場強
是矢量還是標量?
學生(集體)回答:矢量
教師結合板畫:電場中同一點放入正電荷和負電荷受力方向不同,如何確定場強的方向呢?
教師:在物理學中作出了這樣的規定。(板書)
3.方向:電場中某點電場強度的方向跟正電荷在該點所受靜電力的方向相同。
教師:按照這個規定,如果放入電場中的是負電荷呢? 學生回答:與負電荷在電場中某點所受靜電力的方向相反。
解釋一: (1)矢量性:場強是矢量,大小按E=F
q計算,方向為正電荷在該點所
受電場力的方向。
(2)唯一性:電場中某點的電場強度的大小和方向是唯一的,場強E
的大小只由電場本身的特性決定,與F、q的大小及是否存在試探電荷無關,即不能認為E∝F或E∝1/q。
(3)疊加性:某空間中有多個電荷時,該空間某點的場強等于所有電荷
在該點產生的電場強度的矢量和。
解釋二:真空中、點電荷的電場強度推導:E=kQ
r
2
學生推導
5
強調使用條件。E=Fq 與E=kQr
2 的區別
適用范圍
電荷的意義 場強與電荷的關
系
E=Fq 定義式,適用于一切電場
q是檢驗電荷 E與q無關
E=kQr
2
適用于真空中點電荷形成的電場
Q是場源電荷 E與q成正比
討論:點電荷場強方向
如果場電荷Q是正電荷,E的方向就是沿著PQ連線并背離Q;如
果場電荷Q是負電荷,E的方向就是沿著PQ連線并指向Q。
由此進一步證明:確定電場中的確定點,其場強無論大小,還是方向都是確定的,跟此點有無電荷、電荷的電荷量、電荷的電性、所受電場力等均無關。
但電荷在電場中所受電場力的大小和方向,除了與場強的大小、方向有關,還與該點的試探電荷的電荷量、電荷的電性等有關。
問題討論:
在以點電荷為球心的球面各點的場強是否相同?
場強是矢量,以點電荷為球心的球面上各點的場強大小相同,但方向不同,所以場強矢量不同。 (四)、幾種常見電場的電場線
對比學習
+Q P E -Q
P E
6
電場線的特點: (1)假象的,并不存在;
(2)起于正電荷(或無窮遠),終于負電荷(或無窮遠); (3)疏密表強弱; (4)切線表方向; (5)絕不相交 課堂小結
討
論:電場力與電場強度的區別于聯系
教學反思
探究描述電場強弱的物理量是本節課的重難點內容之一,應給學生充分的思考時間,并讓學生相互交流討論,教師還可進行適當啟發引導。另外,探究時間很難控制,在內容處理上應做到詳略得當,發揮學生的主動性,如對電場及練習題的處理,盡可能由學生完成
視頻來源:優質課網 www.jjlqy.cn