新教材人教版高中物理必修第三册全册优秀教案教学设计（按教学课时排序）

高中物理必修第三册全册教学设计

第九章静电场及其应用............................................2

1.电荷.....................................................2

2.库仑定律.................................................8

3.电场电场强度...........................................14

4.静电的防止与利用........................................22

第十章静电场中的能量...........................................29

1.电势能和电势............................................29

2.电势差..................................................33

3.电势差与电场强度的关系..................................37

4.电容器的电容............................................42

5.带电粒子在电场中的运动..................................51

第十一章电路及其应用...........................................55

1.电源和电流..............................................55

2.导体的电阻..............................................61

3.1实验1长度的测量及测量工具的选用.......................68

3.2实验2金属丝电阻的测量.................................73

4.串联电路和并联电路......................................77

5.实验：练习使用多用电表..................................83

第十二章电能能量守恒定律......................................87

1.电路中的能量转化........................................87

2.闭合电路欧姆定律........................................92

3.实验：电池电动势和内阻的测量............................97

4.能源与可持续发展.......................................107

第十三章电磁感应与电磁波初步..................................111

1.磁场磁感线............................................111

2.磁感应强度磁通量......................................116

3.电磁感应现象及应用.....................................122

4.电磁波的发现及应用.....................................128

5.能量量子化.............................................134

第九章静电场及其应用

1.电荷

【教学目标】

一.知识与技能

1.知道自然界只存在正、负两种电荷。知道同种电荷相互排斤，异种电荷相互

吸引。知道电荷量的概念及其国际单位；

2.理解电荷守恒定律；

3.关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化。

二.过程与方法

1.经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微

观结构的角度认识物体带电的本质；

2.经历科学探究的过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析的能力。

三.情感态度与价值观

1.通过电荷守恒定律的理解和应用，培养他们谦虚好学的思想和实事求是的态度。

2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维

过程以及初步的观察、分析和概括能力。

【重点难点】

教学重点：1.理解摩擦起电、感应起电和接触起电；

2.对于元电荷的理解，以及对于电荷守恒定律的理解和应用。

教学难点：1.学会从物质微观结构的角度认识物体带电的本质；

2.应用电荷守恒定律分析接触起电现象中电荷量的分配。

【教学准备】

课件、玻璃棒（附丝绸）、橡胶棒（附毛皮）、验电器、乒乓球、碎纸屑等

【教学过程】

导入新课：

摩擦可以使物体带电。摩擦过的琥珀能够吸引羽毛。为什么有的物体容易带电，

而有的物体很难带电呢？

讲授新课：

(1)电荷

【教师举例引导】通过生活中的现象，我们可以知道，刚梳过头发的塑料梳子可

以将我们的头发吸引起来；冬天的夜晚，我们脱掉身上的毛衣会有“嗨啪”的声

响，衣服也会黏在身上，那么为什么会出现这些现象呢？发生这些现象的原因是

什么？

【教师引导实验】

学生实验：利用桌子上的实验用具，用丝绸摩擦玻璃棒，毛皮摩擦橡胶棒，

分别把棒靠近乒乓球或者碎纸屑等轻小物体，观察现象。

【学生讨论】学生：发现玻璃棒和橡胶棒可以吸引轻小物体。

学生小组讨论，思考现象原因。

【教师总结】物体具有了吸引轻小物体的性质，我们就说物体带了电，或说物体

带了电荷。习惯上把带了电的物体叫做带电体。用摩擦的方法使物体带电叫摩擦

起电。

【教师引导提问】我们已经知道了什么叫带电现象，知道了被毛皮摩擦过的橡胶

棒和被丝绸摩擦过的玻璃棒都带上了电荷，那么它们带的电荷是否相同呢？

【演示实验】将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上，用另一根被毛皮摩擦过的橡

胶棒去靠近它，看到的现象：发现两根橡胶棒相互远离；将被丝绸摩擦过的玻璃

棒放在支架上，用另一根被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它，看到的现象:发现两

根玻璃棒相互远离；将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上，用被丝绸摩擦过的玻

璃棒去靠近它，看到的现象：发现两根棒相互靠近。

【教师引导】人们通过大量的实验研究发现，用摩擦的方法可以使各种各样的物

质带电。带电后的物体凡是跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相吸引的，必定跟毛皮摩擦

过的橡胶棒互相排斤；凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的，必定跟丝绸摩擦

过的玻璃棒互相排斥。

【教师总结】（1）自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。

①正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。则丝绸所带的电荷为负电荷。

②负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。则毛皮所带的电荷为正电荷。

（2）电荷间的相互作用：

同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

（2）静电感应

【教师提问】摩擦可以使物体带点，那么，还有其他的方法可以使物体带电吗？

【演示实验】观察静电感应实验

【教师总结】当一个带电体靠近导体时，电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由

电荷便会去向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体

的一端带同种电荷。这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过

程叫作感应起电。

【做一做】用验电器检验物体是否带电

观察实物知道验电器的主要构造，通过实验了解验电器的原理和作用。

实验（演示、分组）：用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，验电器

金属箔片张开，此时金属箔片带正电，用力多摩擦几下玻璃棒，再去接触验电器

的金属球，验电器金属箔片张开的角度变大。换用毛皮摩擦过的橡胶棒，重做上

面的实验。验电器金属箔片张开的角度不同，说明了带电量不同。

【教师总结】验电器是实验室里常用的一种检验物体是否带电的仪器。它是由金

属球、金属杆、金属箔片等几部分组成的。它利用同种电荷互相排斥的原理，当

用带电体接触验电器的金属球时，就有一部分电荷转移到验电器的金属箔片上,

这两片金属箔片由于带同种电荷互相排斥而张开。

验电器金属箔片张开的角度不同，反映了带电体传给验电器的电荷的多少不

同。

【教师补充】三种起电方式：

1、摩擦起电：两个不同材料制成的物体摩擦

2、感应起电：带电体靠近导体

3、接触起电：带电体与导体接触

摩擦起电适用于绝缘体，感应起电、接触起电适用于导体。

（3）电荷守恒定律和元电荷

【教师总结】1、电荷既不会创生，也不会消灭，它只是从一个物体转移到另一

物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不

变。这个结论叫做电荷守恒定律。

电荷守恒定律的普遍表述：一个与外界没有电和交换的系统，电荷的代数和

保持不变。

2、元电荷：最小的电荷量，用e表示。

所有带电体的电荷量都是e的整数倍，也就是说，电荷量是不能连续变化的物理

量。

元电荷的值：e=1.60xl0-19C

比荷：电子的电荷量e与电子的质量%之比。—=1.76xlO"C/kg

me

【课堂练习】

1、关于元电荷下列说法错误的是（）

A.元电荷实际上是指电子和质子本身

B.元电荷的值通常取作e=L60xl（）T9c

C.所有带电体的电荷量大小一定等于元电荷的整数倍

D.电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的

答案：A

2、关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是（）

A、摩擦起电现象说明通过做功可以创造电荷

B、摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体

C、感应起电说明带电的物体可以使不带电的物体创造电荷

D、感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了

答案：B

3、化纤衣服很容易沾上灰尘，这是因为它（）

A.容易积累静电荷

B.具有一定的粘性

C.具有大量的微孔

D.质地柔软

答案：A

4、春节假期，某同学用易得的材料制作了一个简易的验电器，如图所示。简易

的验电器带有正电，它的金属箔片张开某一角度，用另一个有绝缘手柄的导体靠

近验电器的金属丝，发现验电器的金属箔片的张角减小，关于导体的带电金属箔

片情况，下列说法正确的是（）

A.只可能带负电

B.只可能带正电

C.可能带负电或不带电

D.以上说法都不正确

答案：C

5、M和N是两个原来不带电的物体,它们相互摩擦后,M带1.6X10wC的正电荷,

则下列判断正确的是（）

A.摩擦前,M和N的内部没有任何电荷

B.摩擦过程中，电子从M转移到N

C.摩擦后,N一定带1.6X10叱的负电荷

D.摩擦过程中,M失去1.6X10'°个电子

答案：BC

【板书设计】

§9.1电荷

一、电荷

1、用摩擦的方法使物体带电一摩擦起电。

2、带电体具有吸引轻小物体的性质。

3、同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

二、静电感应

实验

三、电荷守恒定律

内容

四、元电荷

1、元电荷：最小的电荷量，用e表示。

2、元电荷的值：e=1.60xl0-|9C

3、比荷：电子的电荷量e与电子的质量也之比。

—=1.76xlO"C/kg

2.库仑定律

【教学目标】

一、知识与技能

1.了解探究实验中的控制变量以及探究库仑定律的建立过程；

2.理解库仑定律内容以及适用条件，掌握库仑定律的计算方法。

二、过程与方法

1.通过探究实验中的控制变量，培养学生观察、分析的能力，了解库伦扭秤实

验；

2.经历科学探究的过程，体验科学探究的思维方法。

三、情感态度与价值观

1.通过探究实验，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维

过程以及初步的观察、分析和概括能力。

【重点难点】

1、理解元电荷、点电荷与带电体的区别。（重点）

2、理解库仑定律内容以及适用条件。（重点）

3、对库仑定律的深入理解以及探究实验中的控制变量。（难点）

4、理解三个点电荷相互作用时的平衡与加速问题。（难点）

【教学准备】

课件

【教学过程】

一、导入新课：

带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在尸八

吕、丹等位置。带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？

在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？电荷之间

作用力的大小与哪些因素有关?

二、讲授新课：

1、电荷之间的作用力

【教师引入课程】电荷之间的作用力会不会与万有引力具有相似的形式呢？也就

是说，电荷之间的相互作用力，会不会与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间

距离的二次方成反比？

【教师引导】事实上，电荷之间的作用力与万有引力是否相似的问题早己引起当

年一些研究者的注意，英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人都确信“平方反比”

规律适用于电荷间的力。不过，最终解决这一问题的是法国科学家库仑。他设计

了一个十分精妙的实验（扭秤实验），对电荷之间的作用力开展研究。

【实验演示】探究影响电荷间相互作用力的因素

悬挂的小球受重力、拉力和电荷间相互作用力，悬线与竖直方向的夹角为

则电荷间作用力Qzz^ana.偏角。越大，这表明电荷间作用力越大。

演示一：让带电物体A靠近悬挂在丝线上的带正电小球，观察在不同距离时小球

的偏转角度。

演示二：使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，观察小球的偏角

的变化关系。

结论：电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大，随距离的增大而减小。

【教师补充】真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘

积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这个

规律叫作库仑定律。电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。

【教师补充】库仑定律的适用条件：真空中静止的两个点电荷。

【教师提问】什么是点电荷？怎么理解点电荷？

【学生讨论】小组分析

【小结】当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大

小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看

作带电的点，叫作点电荷。

点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化模型。两个有一定形状的带电

体之间的作用力，等于一个带电体的每个电荷元与另一个带电体的每一个电荷元

的相互作用的矢量和。任意两个电荷元之间的静电力都遵守库仑定律。

2、库伦的实验

【教师引导】库仑做实验用的装置叫作库仑扭秤。如图力是带电小球，3是不带

电的小球，6与1的重力平衡，另一带电小球。靠近/时，力与。的作用力使悬

丝扭转，通过悬丝扭转的角度比较力的大小。

【教师补充】实验方法应用控制变量法、微量放大法；

通过实验发现力F与距离r的二次方成反比，即Foc^；电荷之间的作用力与

r

电荷量的乘积成正比，即尸

【教师总结】关系式为44华，式中的k是比例系数，叫作静电力常量。当两

r

个点电荷所带的电荷量为同种时，它们之间的作用力为斥力；反之，它们之间的

作用力为引力。

3、静电力计算

【教师总结】1、在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略；

2、两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个

点电荷的作用力的矢量和。

【课堂练习】

1、关于库仑定律，下列说法中正确的是（）

A.库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体

B.根据尸隼，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大

r

C.若点电荷1的电荷量大于%的电荷量，则q对外的静电力大于矽对q的静电

力

D.库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律

答案：D

2、真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球A和B（可视为点电荷），

分别固定在两处，它们之间的静电力为F。用一个不带电的同样金属球C先后

与A、B球接触，然后移开球C,此时A、B球间的静电力为（）

A.£B.£C.北D.£

8482

答案：C

3、在真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为F.要使它们之间的相互作

用力为2凡下列方法可行的是（）

A.使甲、乙电荷量都变为原来的五倍

2

B.使甲、乙电荷量都变为原来的&倍

C.使甲、乙之间距离变为原来的2倍

D.使甲、乙之间距离变为原来的夜倍

答案：B

4、如图所示,直径为L的光滑绝缘半圆环固定在竖直面内，电荷量为外％的两个

正点电荷分别置于半圆环的两个端点A、B处，半圆环上穿着一带正电的小球（可

视为点电荷），小球静止时位于尸点，幺与他间的夹角为。。若不计小球的重

力，下列关系式中正确的是（）

A.tan3a--B.tan2a--

q、刍

C.tan3a=—D.tan2a--

%%

答案：A

5、如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球尸和0用相同的

绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（）

p0

A.尸和0都带正电荷B.尸和。都带负电荷

C.尸带正电荷，0带负电荷D.尸带负电荷，0带正电荷

答案：D

6、如图，三个固定的带电小球外匕和G相互间的距离分别为

而=5cm,历=3cm,ca=4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平衡于“、〃的连线。

设小球4、。所带电荷量的比值的绝对值为“则（）

A.久方的电荷同号，k=—

9

B.a、》的电荷异号，k=—

9

C.a、5的电荷同号，2="

27

D.a、方的电荷异号，人丝

27

答案：D

【板书设计】

§9.2库仑定律

一、电荷之间的作用力

1、库仑定律：两个真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电

荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的

连线上。这种点电荷之间的作用，相互作用力叫做静电力或库仑力。

2、点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的

形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的

带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。

二、库伦的实验

1、实验方法：控制变量法、微量放大法。

2、库仑定律表达式：F=k酹。

式中的Z是比例系数，叫作静电力常量。当两个点电荷所带的电荷量为同种时,

它们之间的作用力为斥力；反之，为异种时，它们之间的作用力为引力。

3、在国际单位制中，电荷量的单位是库仑（C）,力的单位是牛顿（N）,

距离的单位是米（m）。攵的数值是左=9.0xl（）9N.m2/C2

三、静电力计算

1、在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。

2、两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个

点电荷的作用力的矢量和。

3.电场电场强度

【教学目标】

一、知识与技能

1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的；

2.知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小和方向。

二、过程与方法

1.体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义公式、单位、方向；

2.知道电场强度的叠加原理，并能用这一原理进行简单的计算。

三、情感态度与价值观

1.通过探究实验，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维

过程以及初步的观察、分析和概括能力。

【重点难点】

1、理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性。（重点）

2、理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场。

（重点）

3、会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算。（难点）

4、知道电场强度的叠加原理，会应用该原理进行简单计算。（难点）

【教学准备】

课件

【教学过程】

一、导入新课：

【教师引导】上一节，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。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、讲授新课：

1、电场

【教师引入课程】通过起电机使人体带电，人的头发会竖直散开。

为什么会出现这样的现象？你会解释产生这一现象的原因吗？

【教师引导】任何带电体周围产生的一种特殊物质。电场看不见，又摸不着，怎

样去认识它、研究它？

【动手实验】利用手中的塑料笔使其摩擦带电，并让其靠近悬挂的铜丝。

现象：塑料笔吸引铜丝，铜丝偏角可达到60度。

【教师补充】电场的产生：电荷在其周围产生电场，电场是电荷周围存在的一种

特殊物质。

基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。

【教师补充引导】如图，电荷A对电荷B的作用力，就是电荷A的电场对电场B

的作用；电荷B对电荷A的作用力，就是电荷B的电场对电荷A的作用。

4B

电荷~二电场V---二一电荷

【小结】电荷间的相互作用：电荷之间是通过电场发生相互作用的。

2、电场强度

【教师引导】电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的。因此，在研究

电场的性质时，应该将电荷放入电场中，从电荷所受的静电力入手。

【教师补充】试探电荷是为了研究源电荷电场的性质而引入的，它的引入不改变

源电荷的电场。

【教师提问】为什么试探电荷的电荷量要充分的小？

回答:试探电荷的引入，是为了测量电场的分布特性。除场源是点电荷的情形外，

在带电体激发的电场中放入电荷都会改变场源电荷的分布，这对原来的电场来说

已经发生了变化。为了尽量减少这种变化，要求放入的试探电荷对场源电荷的分

布的影响尽可能小到可以忽略不计，这就要求作为试探电荷的电荷量要充分小。

【思考与讨论】我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱因为对

于电荷量不同的试探电荷，即使在电场的同一点，所受的静电力也不相同。那么，

用什么物理量能够描述电场的强弱呢？

【教师总结】放入电场中某点的电荷所受的静电力厂跟它的电荷量q的比值，叫

作该点的电场强度；电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在

该点所受的静电力的方向相同。

3、点电荷的电场电场强度的叠加

【教师引导】点电荷的电场

如图所示，场源电荷0与试探电荷q相距为人则它们之间的库仑力

尸=%丝=妙考，所以电荷q处的电场强度£=£=%?。

r"rqr

【教师补充引导】电场强度的叠加

图中产点的电场强度，等于电荷+Q在该点产生的电场强度£与电荷一口在该点

产生的电场强度£的矢量和。

【小结】电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量

和。这种关系叫作电场强度的叠加。

【教师总结】如图所示，均匀带电球体（或球壳）外某点的电场，与一个位于球心、

电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即E=kg,式中的r是球心到

r

该点的距离（7＞而，0为整个球体所带的电荷量。

4、电场线

【教师引导】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。

【教师提问】根据我们所看到的几种电场线，谁能归纳一下电场线的方向有什么

特点？

教师归纳：电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，如果只有负电荷，

则电场线来自无穷远，终止于负电荷。

如图，几种经典电场线

【教师总结】特点：

⑴电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是不闭合曲线。

⑵电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。

⑶在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地

方电场强度越大。

(4)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线。

5、匀强电场

如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫匀强电场。见课

本图。

【课堂练习】

1、电场强度的定义式为E=£，点电荷的场强公式为6=半，下列说法中正确的

q产

是()

A.E=£中的场强后是电荷q产生的B.6=：和《=当都只对点电荷适用

C.E=£中的夕表示单位正电荷的受力D.E=华中的场强£是电荷0产生的

qr

答案：D

2、在相距为r的43两点分别放上点电荷&和&，。为AB的中点，如图所示,

现引入带正电的检验电荷q,则下列说法中不正确的是（）

A.如果g在。点受力为零，则心和a一定是等量异种电荷

B.如果g在45延长线离6较近的〃点受力为零，则2和Q.一定是异种电荷，且

电荷量大小

C.如果q在AC段上的某一点受力为零，而在8C段上移动时始终受到向右的力,

则QA一定是负电荷且电荷量大小QA<Qn

D.如果q沿他的垂直平分线移动时受力方向始终不变，则心和心一定是等量异

种电荷

答案：A

3、在下列各静电场的电场线分布图中，其中不可能的是（

答案：D

4、如图所示，在正方形四个顶点分别放置一个点电荷，所带电荷量已在图中标

出，则下列四个选项中，正方形中心处场强最大的是（）

-Q+<?

彳+Q

1\-------Z1.

I、、，/I

A.，八<B.

：Q--b+Q-Q

答案：B

5、如图所示，AP3曲线是电场中的一条电场线，必与曲线相切于「，c”与"正

交于尸，一个电子通过P点时其速度与爪同向，若电子只受电场力作用，则其加

A.与a同向B.与力同向C.与c同向D.与d同向

答案：A

6、如图所示，A、B两点之间相距0.16m,A8两点处放的电荷的电荷量分别

为+Q和+9Q,求在4B连线上的E=O点的位置.

+Q*9(?

A*-------*----------------n

—x—!">----0.16-x-I

答案：电场强度E=O的位置一定在之间，距力为0.04m

【板书设计】

§9.3电场电场强度

一、电场

1.电场的产生：电荷在其周围产生电场，电场是电荷周围存在的一种特殊物

质。

2.基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。

3.电荷间的相互作用：电荷之间是通过电场发生相互作用的。

4.电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、

动量。

5.静电场：静止的电荷产生的电场。

二、电场强度

1.试探电荷：为研究电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。

2.场源电荷：激发电场的电荷。

3.电场强度

⑴定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力厂跟它的电荷量q的比值，叫作

该点的电场强度。

⑵定义式：E=-o

q

(3)单位:牛/库(N/C)。

(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受

的静电力的方向相同。

(5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静

电力大小无关。

三、点电荷的电场电场强度的叠加

1.点电荷的电场

⑴公式：E-k^o

r

⑵方向：若0为止电荷，电场强度方向沿0和该点的连线背离0;若0为负电

荷，电场强度方向沿。和该点的连线指向0。

2.电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电

场强度的矢量和。这种关系叫作电场强度的叠加。

四、电场线

1.定义：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。

2.特点：

⑴电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是不闭合曲线。

⑵电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。

⑶在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地

方电场强度越大。

(4)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线。

五、匀强电场

1.定义：电场强度的大小相等，方向相同的电场。

2.电场线特点：匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。

4.静电的防止与利用

【教学目标】

一、知识与技能

通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处

于静电平衡的导体的特征。

二、过程与方法

1.了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象；

2.了解静电吸附原理，知道静电在除尘、喷漆、复印等生产中的应用。

三、情感态度与价值观

通过生产中的应用，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

【重点难点】

1、知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态的导体的特性。（重点）

2、知道什么是静电屏蔽及其有关应用。（重点）

3、知道导体上电荷的分布规律。（难点）

【教学准备】

课件

【教学过程】

一、导入新课：

【教师引入课程】自然界到处都有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生

活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。

在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？

二、讲授新课：

1、静电平衡

【教师引导】在图中，导体中的自由电子怎么定向移动？积聚在什么地方？电子

的积聚出现怎样的结果？最终会出现怎样的现象？

C

导体中的自由电子沿电场4的反方向移动；电子会积聚在导体左侧；电子的积

聚使导体左、右两侧出现等量异种电荷，使导体内部产生与稣方向相反的电场

使导体内部的电场强度削弱；当心与E'大小相等时，导体内部的合电场强度E=0,

最终导体中的自由电子不再定向移动。

【小结】1.静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧

出现感应电荷的现象。

2.静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。

【教师补充】静电平衡的实质

(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体

两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合电场强度减小，

随着感应电荷的继续增加，合电场强度逐渐减小，直至合电场强度为0,自由

电荷的定向移动停止。

(2)静电平衡的特点：导体内部的合电场强度处处为0,即以口=0。

2、尖端放电

【教师引导】观察课件上的尖端放电现象。导体尖端附近的电场特别强，它会导

致一个重要的后果，就是尖端放电。再导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。当我们

不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。这就

是尖端放电引起的后果。

【教师补充】因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运

动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生

大量新的离子，这就使空气边得易于导电。与尖端上电荷同号的离子受到排斥而

飞向远方，蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成的“电风”吹动的结果。

【教师提问】如何理解导体尖端附近的电场很强？

回答：因为电场线从正电荷出发终止于负电荷，所以电荷密度大的地方电场线必

定密集，尖端附近电场线密集，则其附近电场强度大。

【教师总结】1、尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异

种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。

2、尖端放电的应用与防止

(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。

3、静电屏蔽

【教师引导】使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？用金属网

把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，观察箔片是否张开。

甲

的电房霰

【教师补充引导】静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷

的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场''挡”在外面，即所谓的

屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。

【教师总结】静电屏蔽的两种情况

接地导体内部的电场不影响导体

导体外部电场不影响导体内部

外部

图示

因场源电荷产生的电场与导体球壳

当空腔外部接地时，外表面的感应

实现表面上感应电荷在空腔内的合场强

电荷因接地将传给地球，外部电场

过程为零，达到静电平衡状态，起到屏

消失，起到屏蔽内电场的作用

蔽外电场的作用

最终接地导体空腔外部不受内部电荷

导体内空腔不受外界电荷影响

结论影响

静电屏蔽是激发电场与感应电场叠加的结果，所以做静电屏蔽的材料只

本质

能是导体，不能是绝缘体

4、静电吸附

【教师总结】1.静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃

到达电极被收集起来。

2.静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下,

这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。

3.静电复印的工作过程：

（1）充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。

（2）曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地

方保留正电荷。

（3）显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。

（4）转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓

表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸附在白纸上。

（5）放电：使有机光导体放电，除去表面的残余电荷。

【课堂练习】

1、将悬挂在细线上的带正电的小球力放在不带电的金属空心球。内（不与球接触）,

另有一个悬挂在细线上的带负电的小球6向。靠近，如图所示，于是有（）

A.N向左偏离竖直方向，6向右偏离竖直方向

B.1的位置不变，8向右偏离竖直方向

C./向左偏离竖直方向，6的位置不变

D./和6的位置都不变

答案：B

2、如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则下面

关于验电器箔片的说法正确的是（）

A.箔片张开

B.箔片不张开

C.带电金属球电量足够大时才会张开

D.箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场

答案：B

3、如图所示，力为空心金属球，8为金属球，将另一带正电的小球C从4球开口

处放入［球中央，不接触/球，然后用手摸一下月球，再用手接触一下6球，再

移走。球，则（）

A.力球带负电，8球带正电

B./球带负电，8球不带电

C.A、8两球都带负电

D.48两球都带正电

答案：B

4、小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物

理知识及其理解，下列说法正确的是（）

A.制作这些图标的依据是静电屏蔽原理

B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装

C.化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患

D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系

答案：C

5、如图所示,运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上,这样做的

目的是（）

铁链

A.发出声音，引起路人注意

B.减缓车速,保证行车安全

C.把静电引入大地,避免因放电引起爆炸

D.与地面发生摩擦,在运输车上积累电荷

答案：c

6、下列设备或做法中，利用了尖端放电原理的是()

A.避雷针

B.静电复印

C.静电除尘

D.给飞机加油时，要把油箱与大地用电缆连接起来

答案：A

【板书设计】

§9.4静电的防止与利用

一、静电平衡

1.静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应

电荷的现象。

2.静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。

3.导体内部电场强度特点：内部电场强度处处为0。

二、尖端放电

1.电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子

剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。

2.尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端

的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。

3.尖端放电的应用与防止

(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。

三、静电屏蔽

1.静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不

会产生影响。

2.静电屏蔽的应用

(1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。

(2)野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来。

四、静电吸附

1.静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收

集起来。

2.静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，

这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。

3.静电复印的工作过程：

(1)充电

(2)曝光

(3)显影

(4)转印

(5)放电

第十章静电场中的能量

L电势能和电势

【教学目标】

目标与素养

1.利用知识的类比和迁移激发学生的学习兴趣，培养学生灵活运用知识的能力

和对科学的求知欲。

2.利用等势面图像的对称美、形态美，让学生获得美的享受、美的愉悦，让学

生自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。

3.在研究问题的过程中，培养学生突出主要矛盾、忽略次要因素的思维方法。

情境与问题

1.通过复习重力做功的特点及重力做功与重力势能的关系，对比理解静电力做

功的特点、电势能的概念、电势能与静电力做功的关系。

2.类比重力势能理解电势的概念，养成良好的科学思维习惯。

3.通过复习电场线和电场强度的关系，对比了解电势与电场线的关系，了解

等势面的意义及等势面与电场线的关系

过程与方法

1.类比重力做功与重力势能的关系，理解电势能与静电力做功的关系，从而

更好地了解电势能和电势的概念。

2.培养学生类比知识的能力，以及对问题的分析、推理能力。

3.培养学生分析问题、解决问题的能力，以及利用物理语言分析、思考、描

述概念和规律的能力。

【重点难点】

重点：理解掌握电势能、电势的概念及意义。

难点：掌握电势能与静电力做功的关系，并能用这些知识解决相关问题。

【教学准备】

教师准备：多媒体课件。

学生准备：回顾上一章有关电场的基本知识，复习重力做功的特

点以及重力做功与重力势能的关系，预习新课。

【教学过程】

一、温故知新

引人:我们已经建立了电场强度的概念，知道它是描述电场性质的物理量。

倘若把一个静止的试探电荷放入电场中，它将在静电力的作用下做加速运动，经

过一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能就增加了。我们知，这是静电力

做功的结果，而功是能量变化的量度.那在这一过程中，是什么能转化成了试探

电荷的动能呢?知道吗？

师：同学们还记得重力做功的特点吗？

生:重力做功具有跟路径无关的特点。

思考:静电力也是场力，静电力做功同样为场力，那么，静电力做功会具有

怎样的特点呢？

结合下图分析试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿不同路径从A点运

动到B点静电力做功的情况。

(l)q沿直线从4点到6点；

(2)q沿折线从［点到,"点，再从,"点到3点；

(3)g沿任意曲线从［点到B点、。

教师指导学生讨论,巡视学生分小组讨论的情况，并给予适当的指导。

学生分组展示，结果都是W=qEL>i=qE“c0se.

与重力做功类比，得出结论。

静电力做功的特点:在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起

始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。

教师引导学生结合重力势能的知识和静电力做功特点建立电势能的概念。

学生分组讨论，交换不同意见。

学生得出结论后，教师提出问题让学生回答并给予补充。

2.类比重力做功的变化与重力势能的关系，引出电势能的概念。

(1)电势能：由于移动电荷时静电力做功与电荷移动的路径无关，电荷在电场

中也具有势能，这种势能叫作电势能。

(2)静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的变化量。如

果用喝。表示电荷由A点运动到B点静电力所做的功，E”和分别表示电荷在

A点和B点的电势能，它们之间的关系为％B咔加.学生归纳总结：

①静电力做正功，电荷的电势能减少;静电力做负功，电荷的电势能增加。

②静电力做多少功，电势能就变化多少，在只受静电力作用时，电势能与动

能相互转化，而它们的总量保持不变.

③在正电荷产生的电场中，正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷

在任意一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中，正电荷在任意一

点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。

④电荷在电场中某一点A具有的电势能E,等于将该点

电荷由A点移到电势能零点静电力所做的功W,即EP=W

⑤判断电荷在电场中A,B两点具有的电势能高低的方法:将电荷由A点移到

B点，根据静电力做功情况判断。静电力做正功，电势能减少，电荷在A点

的电势能大于在B点的电势能;反之，静电力做负功，电势能增加，电荷在

A点的电势能小于在B点的电势能。

⑥电势能零点的规定:若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电

势能为。的位置，物理学中通常把电荷在离场源电荷无限远处或大地表面的

电势能规定为0.

3.得出电势的概念

电势是表征电场性质的重要物理量。通过研究电荷在电场中电势能与它的电

荷量的比值得出了电势的概念

参阅教材第28页图10.1-4并总结。

(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点

的电势。用夕表示。电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。

E

(2)公式：°=」(与试探电荷无关)

q

⑶单位:伏特(v)

(4)电势与电场线的关系:沿着电场线方向电势逐渐降低(电场线总是指向电势

降低的方向)

(5)零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电

势的数值决定于零电势的选择(一般规定大地表面或无穷远处的电势为0)

【课堂小结】

本节课我们学习了静电力做功的特点，通过静电力做功研究了电场的能的性

质。重点学习了电势能和电势的概念、决定因素和特点，知道了电势是描述电场

本身性质的重要物理量。

【课后作业】

教材第29-30页

“练习与应用”第2,6题。

2.电势差

【教学目标】

目标与素养

1.理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的无关。

2.掌握电势差的表达式，知道电势差的正、负号势高低之间的对应关系。

W

3.会用认09。及进行相关计算

q

4.了解等势面的意义及其与电场线的关系。

情境与问题

1.通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做功的关系，从而更好地理解电

势能和电势差的概念。

2.利用等高线图像的特点，理解等势面图像的对称美，更好地理解等势线和等势

面。

过程与方法

1.尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产活相关的实际问题，让学生感受

科学探究的价值。

2.利用知识类比和迁移激发学生的学习兴趣培养学生灵活运用物理知识的能力

和对科学的求知欲。

3.通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及利用物理语

言分析、思考、描述概念和规律的能力。

【重点难点】

重点

1.理解并掌握电势差的概念及意义。

2.应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。

难点

应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。

【课前准备】

老师准备

多媒体课件，有关本节课的相关资料图片（如地理上

的等高线等）。

学生准备

回顾上节课有关静电力做功特点的知识，回顾地理课

中有关等高线的知识，预习新课。

【教学过程】

一、新课导入

电场和重力场在很多情况下是可以进行类比的。我们爬山过程中前、后位

置有个高度差，那么，电场中电荷移动过程中前、后位置有个什么差?没错，就

是电势差。电场中的电势就类似于重力场中的高度。现在，让我们在这种类比中

进一步理解电势差。

二、新课教学

某电场的等势面如图所示，试画出电场线的大致分布.

若以C点为电势零点，则A点的电势为多少？D点的电势为多少？A、D两点的电

势相差多少？

若以B点为电势零点，则A点的电势为多少？D点的电势为多少？A、D两点的电

势相差多少？

小结：电势是描述电场能的性质的物理量，并且在电场中的不同位置，电势不

同，那么不同点的电势的差值就叫做电势差.电势差和哪些因素有关呢？本节

我们就来研究它.教师出示本节的教学目标.

推导：

请根据教材第31页的“电势差的定义”和前面电势能与电场力关系的变化关系,

试着推导电势差的定义式.

学生可能出现以下两种推导：

推导一：根据定义UAB=或者UBA=@B—

推导二：电荷在电场中从A移动到B时，静电力做的功

WAB

====

WABEPA—EPBqA—Q4>BQ(巾A-"B)=qU*B所以UAH

【提出问题】

1.据推导一思考：电势的多少与电势零点的选取有关吗？电势差与电势零点的

选取有关吗？电势差一定是正值吗？

2.推导二叫做比值法，U,\B由什么决定，由％B、q决定吗？由q、八决定吗？

可以与前面学过的哪个物理量的推导相类比？如何类比？

3.电势差的物理意义是什么？

4.电势差的单位是什么？

【思考讨论】

如图所示，如果B板接地(取大地的电势为0,则与大地相连的导体的电势也为

0),则A点电势为8V,M点的电势为6V,N点电势为2V,M、N两点间的电势

差是多少？如果改为A板接地，B板电势多大？M、N两点电势各多大？M、N两

点间电势差多大？

【讨论后小结】

1.电势差与电势的关系：如=为一血或者%=血一血％=一%

电势的数值与电势零点的选取有关，电势差的数值与电势零点的选取无关.

2.物体在重力作用下从高处向低处移动时，重力做功，对于同一个物体，重力

做功越多，高度差越大.与此类似，同一个电荷从一点移动到另一点时，电场

力做功越多，就说这两点间的电势差越大.

3.电势差〃忸与久时均无关，仅与电场中从8两点的位置有关.

电势差的物理意义：电势差反映了电场本身的性质.

如在数值上的含义：电场力作用下两点间移动1C的正电荷电场力做的功.

4.单位：伏特.符号：V.1V=1J/C.

(设计意图：通过让学生自主推导电势差的公式，体验探究学习的过程，并且通

过思考、讨论题目加深对问题的理解.

【典型例题】

在电场中把电荷量为2.0X10-9C的正电荷从4点移到B点,电场力做功1.5X10

"J，再把这个电荷从3点移到。点，克服电场力做功4.0X10VJ.

(1)求/、B、。三点中哪点电势最高？哪点电势最低？

(2)4、6间，B、。间，/、。间的电势差各是多大？

(3)把一1.5X10-9C的电荷从4移到£静电力做多少功？电势能如何变化？变

化多少？

(4)根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出力、反。三点可能

的位置.

【师生总结解题经验与教训】

1.公式中做功要注意正与负，计算时电荷量也要代入电性，否则结果的正负容

易弄错.

2.电势差是电场中的电势之差，电势可以任意取，但电势差却不变，就像高度

与高度差一样，且电势差可正可负.

【课堂小结】

本节重点学习了电势差和电势的概念，以及两者的决定因素和特点，知道了

电势是描述电场本身性质的重要物理量，并用等势面形象、直观地描述了电场的

分布，了解了等势面的特点。

【课后作业】

教材第34页”练习与应用”第广6题。

3.电势差与电场强度的关系

【教学目标】

目标与素养

1.经历公式〃二胡的推导过程，理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定

量关系。

2.通过对电势差和电场强度关系的分析，培养学生的科学探究精神，让学生体会

自然科学探究中的逻辑美。

3.能够熟练应用公司火&/和后=且解决相关问题，并能从不同角度认识电场，

d

分析、寻找物理量之间的内在联系培养学生分析、解决问题的能力。

情境与问题

1.通过设置恰当的问题情境，应用问题教学法，启发、引导学生分析、推理电场

强度与电势差之间的内在联系，得到电势差与电场强度的关系，并在推导过程中

使学生明确公式U=诩的适用条件。

2.通过亲自动手的探究活动，得出电场强度和电势在数值上无直接关系的结论,

即电场强度大的地方电势不一定高，电场强度为0的地方电势不一定为。，电场

强度相同的地方电势不一定相同，电势相同的地方电场强度也不一定相同，培养

学生对科学的求知欲。

3.利用教材中的“思考与讨论”，将前述特殊条件下得到的结论推广到更一般的

情况，渗透科学研究方法的教学，最后以合作学习为主，激励、发动学生们多角

度地思考问题，深刻体会公式%"和E=2的意义，使学生学会多角度、多方

d

面地看问题，加强学生理性思维的训练。

过程与方法

1.通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性、定量关系的学习，培养学生分

析、解决问题的能力。

2.通过探究电场强度的大小为什么等于两点间的电势差与这两点沿电场方向距

离的比值，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。

3.通过从不同角度认识电场，分析、寻找物理量之间的内在联系，培养学生对

科学的探究精神，让学