教学设计完整版：探究电场的力的性质

探究电场的力的性质教学设计教学目的知识目标：1．知道电荷相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态。2．理解电场强度的概念和定义，并能用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。3．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。4．电场叠加及知道叠加求合场强用平行四边形定则。能力目标：1．能运用已学过的知识来帮助理解，迁移到新知识，如通过上节库仑定律理解电荷作用靠电场传递。矢量合成平行四边形定则，用于电场叠加的运算。2．通过实验及对实验结果的观察、分析，得出对有关现象的本质认识，学会发现问题、提出问题，作出假设并通过推理来总结得出相关结论。教学重点：电场强度教学难点：电场强度概念的建立教学方法：1．复习导入新课，提出新课题，通过再研究上次课的演示实验出发，达到承上启下的作用。2．设问激疑，尽量通过引导，充分调动学生积极思考，发挥主观能动作用，体现学生主体地位。3．类比释疑，对新概念的引入，尽量启用学生的知识储备中已知的相类似知识，通过类比、分析，使得抽象概念能够较顺利地建立。4．实验分析，定性与定量相互结合，使具体现象直观表达抽象概念，并充分运用多媒体辅助，动画模拟扩大实验成效。教学用具：CAI课件教学过程一、复习引入我们认识了电现象中的电荷，包括点电荷，元电荷及电荷之间存在的相互作用。什么是点电荷？电荷相互作用有什么规律？哪位同学来帮我们回顾一下？电荷之间有相互作用，我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。那么电荷之间的作用力是怎样发生的呢？今天我们就来研究这个问题。二、新课教学（一）电场1837年英国物理学家法拉第首先提出“场”的概念。他认为电荷周围存在一种特殊物质——电场对A电荷施力，电场是电荷受力的根源。那么，什么地方有电场？1．电荷周围存在电场。2．电场是看不见摸不着但电场是实际存在的，电场是物质存在的一种特殊的形态。3．电场的基本性质：对放入电场的电荷产生电场力的作用。[实例语言描述]电荷A电场电荷B过渡：电荷周围存在电场，那么把另一电荷放在电场中的不同位置，所受的电场力有什么关系呢？（二）电场强度场源电荷Q形成的电场，放入一个试探电荷q，同一电荷q在源电荷Q附近，不同位置处，受力有何特点？结论：电场中不同位置，电场强弱不同。那么如何表示一个电场不同位置的强弱呢？用什么表达更确切？刚才我们得到，试探电荷q在不同位置受力不同，那么是否电场力就可用来表示电场的强弱呢？分析：在同一位置引入不同电量的试探电荷，受力又有何结果呢？1．在距场源Q为r处，分别测试q1、q2、……不先进电量带电荷，由库仑定律得F1=①，F2=②，……，Fn=③，可见同一位置不同电荷受力却不等，显然不能用试探电荷受的力的大小表示电场。是什么使其受力不等呢？显然，不是电场本身变化了，而是不影响电场的试探电荷。到底用什么办法来衡量电场强弱呢？2．观察，①，②…③式中==…==，结果表明：比值在电场中同一点是不变的。比值反映了什么呢？怎么不因试探电荷q电量及受力F大小的影响？3．类比回忆：物质性质的密度ρ，其定义ρ=。同一材料ρ一定，m=ρv，ρ一定时，v大则m大，v小则m小，而v一定时，ρ大的，m就大。M一定时，v大的ρ小。ρ反映了物质疏密程度，是材料本身因素决定的。4．结论：电场某点，比值一定，引入试探电荷q′，比值大处，F′大；比值小处F′小，这说明比值可以反映电场某点的强弱。总结（板书）：1.入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。2.公式：E=3.单位：牛/库（N/C）或伏/米（V/m）4.电场强度是反映电场强弱和方向的物理量。5.电场强度是矢量。规定：电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受电场力方向相同；电场中某点的场强方向跟负电荷在该点所受电场力方向相反。应用：知道某点电场强度，有何用途呢？已知E，可根据F=E·q确定点电荷受力。过渡：那好，下面我们一起来试试，利用电场强度定义及库仑定律，设法推导正点电荷产生的电场中某点电场强度。（三）点电荷的电场电场的叠加1．点电荷的电场设场源电荷+Q，试探电荷q，在r处，由库仑定律F=E==如图，该点A处，正试探电荷q受力背离连线向外，说明正点电荷该点处电场强度方向背离场源电荷向外。2．电场的叠加那么如果空间同时有两个或两个以上场源电荷，某点电场的强弱又怎么决定呢？类比力的合成：描述电场的电场强度是一个矢量，它们表示叠加后电场强度，遵循矢量合成的平行四边形定则。如右图，不同位置P、Q1、Q2各自产生电场的场强E1、E2，则以E1、E2为邻边，作平行四边形，对角线E表示合电场强度的大小，所指方向表示合电场也即电场强度的方向。这是求两点电荷产生电场某点的电场强度，据此，我们也应该可以求任意（两个以上）个点电荷，在任意位置处的合电场强度。也就达到描述电场强弱及电场分布情况的目的。三、题例分析例1：如图上所示，真空中有两个点电荷Q1=+×10-8C和Q2=×10-8C，它们相距，求电场中A点的场强。A点与两个点电荷的距离r相等，r=。解：点电荷Q1和Q2的电场在A点的电场强度分别为E1、E2，方向如图。据平行四边形定则，E合在E1和E2夹角的平分线上，且与Q1与Q2连线平行，合场强大小为E=E1cos60º+E2cos60º=2E1cos60º=2cos60º代入数据得E=×104v/m四、课堂教学反馈课堂练习：场电荷Q=2×10-4C，是正点电荷：检验电荷q=2×10-5，是负电荷，它们相距r=2m而静止且都在真空中，如图4所示。求：（1）q受的电场力。（2）q所在的B点的场强EB.（3）只将q换为=4×10-5C的正点电荷，再求受力及B点场强。（4）将受力电荷拿去后再求B点场强。解：（1）库仑定律：F===9N方向在A与B的连线上，且指向A。（2）由电场强度的定义：E=E==×105N/C方向由A指向B。（3）由库仑定律：==18N方向由A指向B。E=方向由A指向B。（4）因E与q无关，自然q=0也不会影响E的大小与方向，所以拿走q后场强不变。五、课堂小结与练习六、板书、板画设计1．1．定义：电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。2．定义式：E=3．单位：牛/库（N/C）或伏/米（V/m）4．电场