靜電場

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


第一、靜電場
第一節(jié)、電荷及其守恒定律(1時(shí))
教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.知道兩種電荷及其相互作用.知道電量的概念.
2.知道摩擦起電,知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負(fù)電荷分開.
3.知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象,知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的電荷分開.
4.知道電荷守恒定律.
5.知道什么是元電荷.
(二)過程與方法
1、通過對(duì)初中知識(shí)的復(fù)習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自然界中的兩種電荷
2、通過對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)使學(xué)生明確摩擦起電和感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的電荷分開.但對(duì)一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和不變。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)
重點(diǎn):電荷守恒定律
難點(diǎn):利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題。
教具:絲綢,玻璃棒,毛皮,硬橡膠棒,絕緣金屬球,靜電感應(yīng)導(dǎo)體,通草球。
教學(xué)過程:
(一)引入新:新的知識(shí)內(nèi)容,新的學(xué)習(xí)起點(diǎn).本將學(xué)習(xí)靜電學(xué).將從物質(zhì)的微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì),電荷相互作用的基本規(guī)律,以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質(zhì)。
【板書】第一 靜電場
復(fù)習(xí)初中知識(shí):
【演示】摩擦過的物體具有了吸引輕小物體的性質(zhì),這種現(xiàn)象叫摩擦起電,這樣的物體就帶了電.
【演示】用絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒之間也相互排斥,而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引,所以自然界存在兩種電荷.同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.
【板書】自然界中的兩種電荷
正電荷和負(fù)電荷:把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷,用正數(shù)表示.把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負(fù)電荷,用負(fù)數(shù)表示.
電荷及其相互作用:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.
(二)進(jìn)行新:第1節(jié)、電荷及其守恒定律
【板書】
1、電荷
(1)原子的核式結(jié)構(gòu)及摩擦起電的微觀解釋
構(gòu)成物質(zhì)的原子本身就是由帶電微粒組成。
原子:包括原子核(質(zhì)子和中子)和核外電子。
(2)摩擦起電的原因:不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同.
實(shí)質(zhì):電子的轉(zhuǎn)移.
結(jié)果:兩個(gè)相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷.
(3)金屬導(dǎo)體模型也是一個(gè)物理模型P3
用靜電感應(yīng)的方法也可以使物體帶電.
【演示】:把帶正電荷的球C移近彼此接觸的異體A,B(參見本圖1.1-1).可以看到A,B上的金屬箔都張開了,表示A,B都帶上了電荷.如果先把C移走,A和B上的金屬箔就會(huì)閉合.如果先把A和B分開,然后移開C,可以看到A和B仍帶有電荷;如果再讓A和B接觸,他們就不再帶電.這說明A和B分開后所帶的是異種等量的電荷,重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和.
【板書】(4)、靜電感應(yīng):把電荷移近不帶電的異體,可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象。利用靜電感應(yīng)使物體帶電,叫做感應(yīng)起電.
提出問題:靜電感應(yīng)的原因?
帶領(lǐng)學(xué)生分析物質(zhì)的微觀分子結(jié)構(gòu),分析起電的本質(zhì)原因:把帶電的球C移近金屬導(dǎo)體A和B時(shí),由于同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,使導(dǎo)體上的自由電子被吸引過,因此導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷.感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負(fù)電荷分開,是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。
得出電荷守恒定律.
【板書】2、電荷守恒定律:電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分.
另一種表述:一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和總是保持不變。
○引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習(xí)3
3.元電荷
電荷的多少叫做電荷量.符號(hào):Q或q 單位:庫侖 符號(hào):C
元電荷:電子所帶的電荷量,用e表示.
注意:所有帶電體的電荷量或者等于e,或者等于e的整數(shù)倍。就是說,電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。
電荷量e的值:e=1.60×10-19C
比荷:電子的電荷量e和電子的質(zhì)量me的比值,為 C/?
【小結(jié)】對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
●鞏固練習(xí)
1.關(guān)于元電荷的理解,下列說法正確的是:[ ]
A.元電荷就是電子
B.元電荷是表示跟電子所帶電量數(shù)值相等的電量
C.元電荷就是質(zhì)子
D.物體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍
2.5個(gè)元電荷的電量是________, 16 C電量等于________元電荷.
3.關(guān)于點(diǎn)電荷的說法,正確的是:[ ]
A.只有體積很小的帶電體才能看成點(diǎn)電荷
B.體積很大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷
C.當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小及形狀對(duì)它們之間的相互作用力的影響可以忽略時(shí),這兩個(gè)帶電體可看成點(diǎn)電荷
D.一切帶電體都可以看成點(diǎn)電荷
●作業(yè)
1.復(fù)習(xí)本節(jié).
2.思考與討論:引導(dǎo)學(xué)生完成本P5問題與練習(xí)1-4
說明:
1、兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識(shí),這些在初中都已經(jīng)講過,本節(jié)重點(diǎn)是講述靜電感應(yīng)現(xiàn)象.要做好演示實(shí)驗(yàn),使學(xué)生清楚地知道什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象.在此基礎(chǔ)上,使學(xué)生知道,感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負(fù)電荷分開,使電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分.本節(jié)只說明靜電感應(yīng)現(xiàn)象。
2.在復(fù)習(xí)摩擦起電現(xiàn)象和講述靜電感應(yīng)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,說明起電的過程是使物體中正負(fù)電荷分開的過程,進(jìn)而說明電荷守恒定律.
3.要求學(xué)生知道元電荷的概念,而密立根實(shí)驗(yàn)作為專題,有條的學(xué)校可以組織學(xué)生選學(xué).
第二節(jié)、庫侖定律(1時(shí))
教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.掌握庫侖定律,要求知道點(diǎn)電荷的概念,理解庫侖定律的含義及其公式表達(dá),知道靜電力常量.
2.會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.
3.知道庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)原理.
(二)過程與方法
通過演示讓學(xué)生探究影響電荷間相互作用力的因素,再得出庫侖定律
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生的觀察和探索能力
重點(diǎn):掌握庫侖定律
難點(diǎn):會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算
教具:庫侖扭秤(模型或掛圖).
教學(xué)過程:(一)復(fù)習(xí)上時(shí)相關(guān)知識(shí)
(二)新教學(xué)【板書】----第2節(jié)、庫侖定律
提出問題:電荷之間的相互作用力跟什么因素有關(guān)?
【演示】:帶正電的物體和帶正電的小球之間的相互作用力的大小和方向.使同學(xué)通過觀察分析出結(jié)論(參見本圖1.2-1).
【板書】:1、影響兩電荷之間相互作用力的因素:1.距離.2.電量.
2、庫侖定律
內(nèi)容表述:力的大小跟兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比.作用力的方向在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線上

公式:
靜電力常量k = 9.0×109N•m2/C2
適用條:真空中,點(diǎn)電荷——理想化模型
【介紹】:(1).關(guān)于“點(diǎn)電荷”,應(yīng)讓學(xué)生理解這是相對(duì)而言的,只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略,帶電體就可以看作點(diǎn)電荷.嚴(yán)格地說點(diǎn)電荷是一個(gè)理想模型,實(shí)際上是不存在的.這里可以引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)的概念.容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是:只要體積小就能當(dāng)點(diǎn)電荷,這一點(diǎn)在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合實(shí)例予以糾正.
(2).要強(qiáng)調(diào)說明本中表述的庫侖定律只適用于真空,也可近似地用于氣體介質(zhì),對(duì)其它介質(zhì)對(duì)電荷間庫侖力的影響不便向?qū)W生多作解釋,只能簡單地指出:為了排除其他介質(zhì)的影響,將實(shí)驗(yàn)和定律約束在真空的條下.
擴(kuò)展:任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的.任意兩點(diǎn)電荷之間的作用力都遵守庫侖定律.用矢量求和法求合力.
利用微積分計(jì)算得:帶電小球可等效看成電量都集中在球心上的點(diǎn)電荷.
靜電力同樣具有力的共性,遵循牛頓第三定律,遵循力的平行四邊形定則.
【板書】:3、庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)(1785年,法國物理學(xué)家.庫侖)
【演示】:庫侖扭秤(模型或掛圖)介紹:物理簡史及庫侖的實(shí)驗(yàn)技巧.
實(shí)驗(yàn)技巧:(1).小量放大.(2).電量的確定.
【例題1】:試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力.已知電子的質(zhì)量m1=9.10×10-31kg,質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.67×10-27kg.電子和質(zhì)子的電荷量都是1.60×10-19C.
分析:這個(gè)問題不用分別計(jì)算電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力,而是列公式,化簡之后,再求解.
解:電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力分別是

可以看出,萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似,表述的都是力,這是相同之處;它們的實(shí)質(zhì)區(qū)別是:首先萬有引力公式計(jì)算出的力只能是相互吸引的力,絕沒有相排斥的力.其次,由計(jì)算結(jié)果看出,電子和質(zhì)子間的萬有引力比它們之間的靜電引力小的很多,因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時(shí),主要考慮靜電力,萬有引力雖然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不計(jì).
【例題2】:詳見本P9
【小結(jié)】對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
(三)鞏固練習(xí)
1、復(fù)習(xí)本節(jié)及閱讀科學(xué)漫步
2、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí),練習(xí)1、2、4,作業(yè)3、5。
參考題
1.真空中有兩個(gè)相同的帶電金屬小球A和B,相距為r,帶電量分別為q和2q,它們之間相互作用力的大小為F.有一個(gè)不帶電的金屬球C,大小跟A、B相同,當(dāng)C跟A、B小球各接觸一次后拿開,再將A、B間距離變?yōu)?r,那么A、B間的作用力的大小可為:[ ]
A.3F/64 B.0 C.3F/82    D.3F/16
2.如圖14-1所示,A、B、C三點(diǎn)在一條直線上,各點(diǎn)都有一個(gè)點(diǎn)電荷,它們所帶電量相等.A、B兩處為正電荷,C處為負(fù)電荷,且BC=2AB.那么A、B、C三個(gè)點(diǎn)電荷所受庫侖力的大小之比為________.

3.真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷,分別帶電q1=5×10-3C,q2=-2×10-2C,它們相距15cm,現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷,它應(yīng)帶電量為________,放在________位置才能使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài).
4.把一電荷Q分為電量為q和(Q-q)的兩部分,使它們相距一定距離,若想使它們有最大的斥力,則q和Q的關(guān)系是________.
說明:
1.點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型,這一點(diǎn)應(yīng)該使學(xué)生有明確的認(rèn)識(shí).
2.通過本書的例題,應(yīng)該使學(xué)生明確地知道,在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)為什么可以忽略萬有引力不計(jì).
3.在用庫侖定律進(jìn)行計(jì)算時(shí),要用電荷量的絕對(duì)值代入公式進(jìn)行計(jì)算,然后根據(jù)是同種電荷,還是異種電荷判斷電荷間的相互作用是引力還是斥力.
4.庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)原理是選學(xué)內(nèi)容,但考慮到庫侖定律是基本物理定律,庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)對(duì)檢驗(yàn)庫侖定律具有重要意義,所以希望教師介紹給學(xué)生,可利用模型或掛圖介紹.

第三節(jié)、電場 電場強(qiáng)度(2時(shí))

教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的,知道電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài).
2.理解電場強(qiáng)度的概念及其定義式,會(huì)根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算,知道電場強(qiáng)度是矢量,知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的.
3.能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式,并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.
4.知道電場的疊加原理,并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡單的計(jì)算.
(二)過程與方法
通過分析在電場中的不同點(diǎn),電場力F與電荷電量q的比例關(guān)系,使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場的強(qiáng)弱,即電場強(qiáng)度的概念;知道電場疊加的一般方法。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場問題的一般方法。
重點(diǎn):電場強(qiáng)度的概念及其定義式
難點(diǎn):對(duì)電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計(jì)算
教學(xué)過程
(一)引入新
問題引入:電荷間的相互作用力是怎樣產(chǎn)生的?
(二)新教學(xué)-----第3節(jié) 電場 電場強(qiáng)度
1、電場:
啟發(fā)學(xué)生從哲學(xué)角度認(rèn)識(shí)電場,理解電場的客觀存在性,不以人的意識(shí)為轉(zhuǎn)移,但能為人的意識(shí)所認(rèn)識(shí)的物質(zhì)屬性.利用本圖14-5說明:電荷A和B是怎樣通過電場與其他電荷發(fā)生作用.電荷A對(duì)電荷B的作用,實(shí)際上是電荷A的電場對(duì)電荷B的作用;電荷B對(duì)電荷A的作用,實(shí)際上是電荷B的電場對(duì)電荷A的作用.
(1)電荷之間的相互作用是通過特殊形式的物質(zhì)——電場發(fā)生的,電荷的周圍都存在電場.
特殊性:不同于生活中常見的物質(zhì),看不見,摸不著,無法稱量,可以疊加.
物質(zhì)性:是客觀存在的,具有物質(zhì)的基本屬性——質(zhì)量和能量.
(2)基本性質(zhì):主要表現(xiàn)在以下幾方面
①引入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用,且同一點(diǎn)電荷在電場中不同點(diǎn)處受到的電場力的大小或方向都可能不一樣.
②電場能使引入其中的導(dǎo)體產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象.
③當(dāng)帶電體在電場中移動(dòng)時(shí),電場力將對(duì)帶電體做功,這表示電場具有能量.
可見,電場具有力和能的特征
提出問題:同一電荷q在電場中不同點(diǎn)受到的電場力的方向和大小一般不同,這是什么因素造成的?引出電場強(qiáng)度的概念:因?yàn)殡妶鼍哂蟹较蛐砸约案鼽c(diǎn)強(qiáng)弱不同,所以造成同一電荷q在電場中不同點(diǎn)受到的電場力的方向和大小不同,我們用電場強(qiáng)度表示電場的強(qiáng)弱和方向.
2、電場強(qiáng)度(E):
由圖1.2-1可知帶電金屬球周圍存在電場。且從小球受力情況可知,電場的強(qiáng)弱與小球帶電和位置有關(guān)。引出試探電荷和場電荷----
(1)關(guān)于試探電荷和場電荷-(詳見P12)
注意:檢驗(yàn)電荷是一種理想化模型,它是電量很小的點(diǎn)電荷,將其放入電場后對(duì)原電場強(qiáng)度無影響
指出:雖然可用同一電荷q在電場中各點(diǎn)所受電場力F的大小比較各點(diǎn)的電場強(qiáng)弱,但是電場力F的大小還和電荷q的電量有關(guān),所以不能直接用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱.實(shí)驗(yàn)表明:在電場中的同一點(diǎn),電場力F與電荷電量q成正比,比值F/q由電荷q在電場中的位置所決定,跟電荷電量無關(guān),是反映電場性質(zhì)的物理量,所以我們用這個(gè)比值F/q表示電場的強(qiáng)弱.
(2)電場強(qiáng)度
①定義:電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng).用E表示。
公式(大小):E=F/q (適用于所有電場)
單位:N/C 意義P13
提出問題:電場強(qiáng)度是矢量,怎樣表示電場的方向呢?
②方向性:物理學(xué)中規(guī)定,電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場力的方向相同.
指出:負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)所受的電場力的方向跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向相反.
帶領(lǐng)學(xué)生討論真空中點(diǎn)電荷周圍的電場,說明研究方法:將檢驗(yàn)電荷放入點(diǎn)電荷周圍的電場中某點(diǎn),判斷其所受的電場力的大小和方向,從而得出該點(diǎn)場強(qiáng)..
◎唯一性和固定性
電場中某一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度E是唯一的,它的大小和方向與放入該點(diǎn)電荷q無關(guān),它決定于電場的電荷及空間位置,電場中每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)著的電場強(qiáng)度與是否放入電荷無關(guān).
帶領(lǐng)學(xué)生出真空中點(diǎn)電荷周圍電場的大小和方向.在此過程中注意引導(dǎo)學(xué)生公式E=F/q和E=kQ/r2的區(qū)別及聯(lián)系.
3、(真空中)點(diǎn)電荷周圍的電場、電場強(qiáng)度的疊加
(1)點(diǎn)電荷周圍的電場
①大。篍=kQ/r2 (只適用于點(diǎn)電荷的電場)
②方向:如果是正電荷,E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q;如果是負(fù)電荷:E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q.(參見本圖14-7)
說明:公式E=kQ/r2中的Q是場電荷的電量,r是場中某點(diǎn)到場電荷的距離.從而使學(xué)生理解:空間某點(diǎn)的場強(qiáng)是由產(chǎn)生電場的場電荷和該點(diǎn)距場電荷的距離決定的,與檢驗(yàn)電荷無關(guān).
提出問題:如果空間中有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在,此時(shí)各點(diǎn)的場強(qiáng)是怎樣的呢?帶領(lǐng)學(xué)生由檢驗(yàn)電荷所受電場力具有的疊加性,分析出電場的疊加原理.
(2)電場強(qiáng)度的疊加原理:某點(diǎn)的場強(qiáng)等于該點(diǎn)周圍各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和.
先分析方法(P13-14)后舉例:先在同一直線再不在同一直線。
例如:本圖1.3-3中P點(diǎn)的場強(qiáng),等于+Q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E1和Q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E2的矢量和.從而使學(xué)生進(jìn)一步理解到,任何帶電體都可以看做是有許多點(diǎn)電荷組成的.利用點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算公式及疊加原理就可以計(jì)算出其周圍各點(diǎn)場強(qiáng).
【例題】(本P9例題演變)在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它們相距0.1m,求電場中A點(diǎn)的場強(qiáng).A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離相等,r=0.1m
分析:點(diǎn)電荷Q1和Q2的電場在A點(diǎn)的場強(qiáng)分別為E1和E2,它們大小相等,方向如圖所示,合場強(qiáng)E在E1和E2的夾角的平分線上,此平分線跟Q1和Q2的連線平行.
解:E=E1cos60°+E2cos60°
=2E1cos60°=2kQ1cos60°/r2
代入數(shù)值得 E=2.7×104N/C
可以證明:一個(gè)半徑為R的均勻球體(或球殼)在外部產(chǎn)生的電場,與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場相同,球外各點(diǎn)和電場強(qiáng)度一樣
即:E=kQ/r2
◎組織學(xué)生討論本中的【說一說】,由學(xué)生討論后歸納:
(1)關(guān)于靜電平衡
(2)靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部電場的特點(diǎn):
①處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零(注意:這時(shí)的場強(qiáng)是合場強(qiáng),即外電場和感應(yīng)電場的疊加)
②處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。
4、電場線
(1)電場線:電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線,曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。
(2)電場線的基本性質(zhì)
①電場線上每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向.
②電場線的疏密反映電場強(qiáng)度的大小(疏弱密強(qiáng)).
③靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠(yuǎn),止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn).它不封閉,也不在無電荷處中斷.
④任意兩條電場線不會(huì)在無電荷處相交(包括相切)
介紹各種點(diǎn)電荷電場線的分布情況。
【演示】模擬電場線
指出:電場線是為了形象描述電場而引入的,電場線不是實(shí)際存在的線。
5、勻強(qiáng)電場
(1)定義:電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的大小相等、方向相同的電場就叫勻強(qiáng)電場.
(2)勻強(qiáng)電場的電場線:是一組疏密程度相同(等間距)的平行直線.例如,兩等大、正對(duì)且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電場中,除邊緣附近外,就是勻強(qiáng)電場.如圖14.3-1.

常見電場的電場線
電場電場線圖樣簡要描述
正點(diǎn)電荷 發(fā)散狀
負(fù)點(diǎn)電荷 會(huì)聚狀
等量同號(hào)電荷 相斥狀
等量異號(hào)電荷 相吸狀
勻強(qiáng)電場 平行的、等間距的、同向的直線

(三)【小結(jié)】對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
◎鞏固練習(xí)
1.下列說法中正確的是:[ABC ]
A.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場
B.電場是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西
C.電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的,電場最基本的性質(zhì)是對(duì)處在它里面的電荷有力的作用
2.下列說法中正確的是:[BC ]
A.電場強(qiáng)度反映了電場的力的性質(zhì),因此場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場力成正比
B.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于F/q,但與檢驗(yàn)電荷的受力大小及帶電量無關(guān)
C.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向即檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向
D.公式E=F/q和E=kQ/r2對(duì)于任何靜電場都是適用的
3.下列說法中正確的是:[ACD ]
A.場強(qiáng)的定義式E=F/q中,F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力,q是放入電場中的電荷的電量
B.場強(qiáng)的定義式E=F/q中,F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力,q是產(chǎn)生電場的電荷的電量
C.在庫侖定律的表達(dá)式F=kq1q2/r2中kq2/r2是電荷q2產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q1處的場強(qiáng)大小,此場對(duì)q1作用的電場力F=q1×kq2/r2,同樣kq1/r2是電荷q1產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q2處的場強(qiáng)的大小,此場對(duì)q2作用的電場力F=q2×kq1/r2
D.無論定義式E=F/q中的q值(不為零)如何變化,在電場中的同一點(diǎn),F(xiàn)與q的比值始終不變
4.討論電場力與電場強(qiáng)度的區(qū)別于聯(lián)系


●作業(yè)
1.復(fù)習(xí)本節(jié)
2.思考本P16問題與練習(xí)第(1)、(3)、(4)、(5)、(7)題.
3.將(2)、(6)題做在作業(yè)本上.
參考題
1.在電場中某一點(diǎn),當(dāng)放入正電荷時(shí)受到的電場力向右,當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí)受到電場力向
左,下列說法正確的是:[ ]
A.當(dāng)放入正電荷時(shí),該點(diǎn)的場強(qiáng)向右,當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí),該點(diǎn)的場強(qiáng)向左
B.只有在該點(diǎn)放入電荷時(shí),該點(diǎn)才有場強(qiáng)
C.該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一定向右
D.以上說法均不正確
2.真空中,兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷電量數(shù)值均為q,相距r.兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處
的電場強(qiáng)度的大小為:[ ]
A.B.2kq/r2 C.4k/r2  D.8kq/r2
3.真空中,A,B兩點(diǎn)上分別設(shè)置異種點(diǎn)電荷Q1、Q2,已知兩點(diǎn)電荷間引力為10N,Q1=1.0×10-2C,Q2=2.0×10-2C.則Q2在A處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小是________N/C,方向是________;若移開Q2,則Q1在B處產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小是________N/C,方向是________.
說明
1.電場強(qiáng)度是表示電場強(qiáng)弱的物理量,因而在引入電場強(qiáng)度的概念時(shí),應(yīng)該使學(xué)生了解什么是電場的強(qiáng)弱,同一個(gè)電荷在電場中的不同點(diǎn)受到的電場力的大小是不同的,所受電場力大的點(diǎn),電場強(qiáng).
2.應(yīng)當(dāng)使學(xué)生理解為什么可以用比值F/q表示電場強(qiáng)度,知道這個(gè)比值與電荷q無關(guān),是反映電場性質(zhì)的物理量.
用比值定義一個(gè)新的物理量是物理學(xué)中常用的方法,應(yīng)結(jié)合學(xué)生前面學(xué)過的類似的定義方法,讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)電場強(qiáng)度的定義.
3.應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生確切地理解E=F/q和E=kQ/r2這兩個(gè)公式的含義,以及它們的區(qū)別和聯(lián)系.
4.應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行計(jì)算時(shí)不應(yīng)過于復(fù)雜,一般只限于兩個(gè)電場疊加的情形.通過這種計(jì)算,使學(xué)生理解場強(qiáng)的矢量性
5.電場線是為了形象描述電場而引入的,電場線不是實(shí)際存在的線。


第四節(jié) 電勢能、電勢(2時(shí))

教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1、理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關(guān)系。
2、理解電勢的概念,知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(guān)系。了解電勢與電場線的關(guān)系,了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。
(二)過程與方法
通過與前面知識(shí)的結(jié)合,理解電勢能與靜電力做的功的關(guān)系,從而更好的了解電勢能和電勢的概念。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題,增強(qiáng)科學(xué)探究的價(jià)值觀。
重點(diǎn):理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。
難點(diǎn):掌握電勢能與做功的關(guān)系,并能用此解決相關(guān)問題。
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習(xí)前面相關(guān)知識(shí)
1.靜電力、電場強(qiáng)度概念,指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場,從本節(jié)起將從能量的角度研究電場。
2.復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系。
從靜電力做功使試探電荷獲得動(dòng)能入手,提出問題:是什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動(dòng)能?引入新。
(二)進(jìn)行新
1.靜電力做功的特點(diǎn)
結(jié)合本圖1。4-1(右圖)分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動(dòng)到B電場力做功的情況。
(1)q沿直線從A到B
(2)q沿折線從A到、再從到B
(3)q沿任意曲線線A到B
結(jié)果都一樣即:W=qELA =qELABcos
【結(jié)論】:在任何電場中,靜電力移動(dòng)電荷所做的功,只與始末兩點(diǎn)的位置有關(guān),而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。
與重力做功類比,引出:
2.電勢能
(1)電勢能:由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān),電荷在電場中也具有勢能,這種勢能叫做電勢能。
(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系:
靜電力做的功等于電勢能的變化量。寫成式子為:
注意:
①.電場力做正功,電荷的電勢能減;電場力做負(fù)功,電荷的電勢能增加
②.電場力力做多少功,電勢能就變化多少,在只受電場力作用下,電勢能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化,而它們的總量保持不變。
③.在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正,負(fù)電荷在任
一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)。
在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù),負(fù)電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正。
④.求電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能
電荷在電場中某一點(diǎn)A具有的電勢能EP等于將該點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到電勢零點(diǎn)電場力所做的功W的。即EP=W
⑤.求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢能高低
將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場力做功情況判斷,電場力做正功,電勢能減小,電荷在A點(diǎn)電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能,反之電場力做負(fù)功,電勢能增加,電荷在B點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能。
⑥電勢能零點(diǎn)的規(guī)定
若要確定電荷在電場中的電勢能,應(yīng)先規(guī)定電場中電勢能的零位置。
關(guān)于電勢能零點(diǎn)的規(guī)定:P19(大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零)
所以:電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢能位置時(shí)電場力所有做的功。如上式若取B為電勢能零點(diǎn),則A點(diǎn)的電勢能為:

舉例分析:對(duì)圖1。4-1中的各量附與一定的數(shù)值,后讓學(xué)生計(jì)算。(1時(shí))
3.電勢---表征電場性質(zhì)的重要物理量度
通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出。參閱P20圖1。4--3
(1)定義:電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值,叫做這一點(diǎn)的電勢。用 表示。標(biāo)量,只有大小,沒有方向,但有正負(fù)。
(2)公式: (與試探電荷無關(guān))
(3)單位:伏特(V)
(4)電勢與電場線的關(guān)系:電勢順線降低。(電場線指向電勢降低的方向)
(5)零電勢位置的規(guī)定:電場中某一點(diǎn)的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān),即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇.(大地或無窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零)
◎讓學(xué)生思考和討論P(yáng)21問題!蛞龑(dǎo)學(xué)生分析問題與練習(xí)3、4
4.等勢面
⑴.定義:電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面
⑵.等勢面的性質(zhì):
①.在同一等勢面上各點(diǎn)電勢相等,所以在同一等勢面上移動(dòng)電荷,電場力不做功
②.電場線跟等勢面一定垂直,并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。
③.等勢面越密,電場強(qiáng)度越大
④.等勢面不相交,不相切
⑶.等勢面的用途:由等勢面描繪電場線。
⑷.幾種電場的電場線及等勢面
注意:①等量同種電荷連線和中線上
連線上:中點(diǎn)電勢最小
中線上:由中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)電勢逐漸減小,無窮遠(yuǎn)電勢為零。
②等量異種電荷連線上和中線上
連線上:由正電荷到負(fù)電荷電勢逐漸減小。
中線上:各點(diǎn)電勢相等且都等于零。
◎引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習(xí)7。
(三)小結(jié):對(duì)本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行概括。
(四)鞏固新1。引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)其他題目。
2.閱讀教材內(nèi)容

第五節(jié) 、電勢差 (1時(shí))

教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
理解掌握電勢差的概念、定義式與應(yīng)用。
(二)過程與方法
結(jié)合電勢、電勢能、靜電力做功,通過對(duì)比讓學(xué)生深入理解電勢差及其之間的關(guān)系
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生對(duì)比的學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯能力
重點(diǎn):理解掌握電勢差的概念、定義式。
難點(diǎn):根據(jù)電勢差的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習(xí)上時(shí)知識(shí)
要點(diǎn):1、靜電力做功與電勢能的關(guān)系。
2、電勢概念。-----后引入新
(二)新教學(xué)-----第5節(jié)、電勢差
通過對(duì)重力場中的高度、高度差和電場中的電勢、電勢的差值進(jìn)行類比,并結(jié)合P18圖1、4-1分析得出:
1、電勢差
(1)定義:電場中兩點(diǎn)間電勢的差值,也叫電壓。用 表示。
(2)公式: 或 ①
所以有: =- ②
注意:電勢差也是標(biāo)量,可正,可負(fù)。
2、靜電力做功與電勢差的關(guān)系
電荷Q在電場中從A移動(dòng)到B時(shí),靜電力做的功WAB等于電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢能之差。
推導(dǎo):
所以有: 或 ③
即:電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差等于電場力做的功與試探電荷Q的比值。
注意:電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān),只與AB位置有關(guān)
分析P24例題(這里略)
先引導(dǎo)學(xué)生畫示意圖。后解之。并對(duì)A、C間的電勢差的計(jì)算過程做補(bǔ)充說明。
(三)小結(jié):對(duì)本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行概括。
(四)鞏固新1。引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。作業(yè)1、2,3做練習(xí)。
2.閱讀教材內(nèi)容


第六節(jié) 、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 (1時(shí))

教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
掌握電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系
(四)過程與方法
通過對(duì)電場力做功的兩種不同方式的比較推導(dǎo)得出電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系
(五)情感態(tài)度與價(jià)值觀
1、習(xí)感知科學(xué)的價(jià)值和應(yīng)用
2、培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的興趣、堅(jiān)定學(xué)習(xí)思考探索的的信念
重點(diǎn):勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系
難點(diǎn):電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系在實(shí)際問題中應(yīng)用。
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習(xí)上時(shí)知識(shí)
要點(diǎn):電場強(qiáng)度、電勢差的概念
問題:既然電場強(qiáng)度、電勢差都可以描述電場,那么兩者有何關(guān)系?--引入新
(二)新教學(xué)---第6節(jié)、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系
結(jié)合圖1、6—1及電場力做功的兩種不同途徑推導(dǎo),再引導(dǎo)學(xué)生比較得出:
勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系:
即:勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場方向的距離的乖積
◎引導(dǎo)學(xué)生思考討論P(yáng)26問題
電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系也可以寫做:
它的意義為:在勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢差與兩點(diǎn)沿電場線方向的距離的比值。
◎ 引導(dǎo)學(xué)生思考討論P(yáng)27問題
注意:
(1)上式的適用條:勻強(qiáng)電場;
(2)d為勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)沿電場線方向的距離(等勢面間的距離)。
(3)電場強(qiáng)度與電勢無直接關(guān)系
①.電場強(qiáng)度為零的地方電勢不一定為零,電勢為不為零取決于電勢零點(diǎn)。如:處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零,電勢相等,是一個(gè)等勢體,若不選它為電勢零點(diǎn),導(dǎo)體上電勢就不為零。若選它為電勢零點(diǎn),則導(dǎo)體電勢就為零。(結(jié)合說一說)
②.電勢為零的地方電場強(qiáng)度不一定為零。如:點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中某點(diǎn)定為電勢零點(diǎn),但該點(diǎn)電場強(qiáng)度不為零,無窮遠(yuǎn)處場強(qiáng)和電勢都可認(rèn)為是零。
③.電場強(qiáng)度相等的地方電勢不一定相等,如在勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)相等,但各點(diǎn)電勢不等。而處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零,處處相等,電勢也相等。
④.電勢相等的地方電場強(qiáng)度不一定相等。如在等量的異種電荷的電場中,兩電荷連線的中垂面是一個(gè)等勢面,但場強(qiáng)不相等。而處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零,處處相等,電勢也相等
(三)小結(jié):對(duì)本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行概括,并引導(dǎo)學(xué)生概括場強(qiáng)三公式、對(duì)比其適用條。
(四)鞏固新:1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。作業(yè)1、2,3、4做練習(xí)。
2、閱讀教材內(nèi)容


第七節(jié) 、電容器與電容 (1時(shí))

教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1、知道什么是電容器及常見的電容器;
2、知道電場能的概念,知道電容器充電和放電時(shí)的能量轉(zhuǎn)換;
3、理解電容器電容的概念及定義式,并能用進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算;
4、知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān),有什么關(guān)系;掌握平行板電容器的決定式并能運(yùn)用其討論有關(guān)問題。
(二)過程與方法
結(jié)合實(shí)物觀察與演示,在計(jì)算過程中理解掌握電容器的相關(guān)概念、性質(zhì)。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
電容器在實(shí)際生活中的廣泛應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生探究新事物的興趣。
重點(diǎn):掌握電容器的概念、定義式及平行板電容器的電容。
難點(diǎn):電容器的電容的計(jì)算與應(yīng)用
教具準(zhǔn)備:常見的電容器示教板,帶電羽的平行板電容器,靜電計(jì),介質(zhì)板,感應(yīng)起電機(jī),電線
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習(xí)前面相關(guān)知識(shí)
要點(diǎn):場強(qiáng)、電勢能、電勢、電勢差等。
(二)新教學(xué)----第七節(jié) 、電容器與電容
展示各種電容器.并做解釋:這是一種能容納電荷的容器,今天我們學(xué)習(xí)它——電容器以及描述它容納電荷本領(lǐng)的物理量——電容
1、電容器
(1)構(gòu)造:任何兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。
(2)電容器的充電、放電
操作:把電容器的一個(gè)極板與電池組的正極相連,另一個(gè)極板與負(fù)極相連,兩個(gè)極板上就分別帶上了等量的異種電荷。這個(gè)過程叫做充電。
現(xiàn)象:從靈敏電流計(jì)可以觀察到短暫的充電電流。充電后,切斷與電的聯(lián)系,兩個(gè)極板間有電場存在,充電過程中由電獲得的電能貯存在電場中,稱為電場能.
操作:把充電后的電容器的兩個(gè)極板接通,兩極板上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個(gè)過程叫放電.
現(xiàn)象:從靈敏電流計(jì)可以觀察到短暫的放電電流.放電后,兩極板間不存在電場,電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.
提問:電容器在充、放電的過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是什么?待學(xué)生討論后總結(jié)如下:
【板書】充電——帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場強(qiáng)E增加, 電能轉(zhuǎn)化為電場能
放電——帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場強(qiáng)E減少,電場能轉(zhuǎn)化為電能
2、電容
與水容器類比后得出。說明:對(duì)于給定電容器,相當(dāng)于給定柱形水容器,C(類比于橫截面積)不變。這是量度式,不是關(guān)系式。在C一定情況下,Q=CU,Q正比于U。
(1)定義:電容器所帶的電量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值,叫做電容器的電容。
(2)公式:
(3)單位:法拉(F)還有微法( F)和皮法(pF) 1F=10-6 F=10-12pF
(4)電容的物理意義:電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,是由電容器本身的性質(zhì)(由導(dǎo)體大小、形狀、相對(duì)位置及電介質(zhì))決定的,與電容器是不是帶電無關(guān).
3、平行板電容器的電容
(1)[演示]感應(yīng)起電機(jī)給靜電計(jì)帶電(詳參閱P29圖1。7-4)
說明:靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的,用測量電勢差.把它的金屬球與一個(gè)導(dǎo)體相連,把它的金屬外殼與另一個(gè)導(dǎo)體相連,從指針的偏轉(zhuǎn)角度可以量出兩個(gè)導(dǎo)體之間的電勢差U.
現(xiàn)象:可以看到:
①.保持Q和d不變, S越小,靜電計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度越大, U越大,電容C越;
②.保持Q和S不變,d越大,偏轉(zhuǎn)角度越小,C越小.
③.保持Q、d、S都不變,在兩極板間插入電介質(zhì)板,靜電計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度并且減小,電勢差U越小電容C增大.
(2)結(jié)論:平行板電容器的電容C與介電常數(shù)ε成正比,跟正對(duì)面積S成正比,跟極板間的距離d成反比.
平行板電容器的決定式:真空 介質(zhì)
4、常用電容器(結(jié)合本介紹P30)
(三)小結(jié):對(duì)本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)進(jìn)行概括
(四)鞏固新:1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。 2、閱讀教材內(nèi)容。
第八節(jié) 、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) (2時(shí))

教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)——只受電場力,帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。
2.重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))。
3.知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。
(二)過程與方法
培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識(shí)分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.滲透物理學(xué)方法的教育:運(yùn)用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,不計(jì)粒子重力。
2.培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力,物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。
重點(diǎn):帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律
難點(diǎn):帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習(xí)力學(xué)及本前面相關(guān)知識(shí)
要點(diǎn):動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓定律、場強(qiáng)等。
(二)新教學(xué)
1.帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)情況(平衡、加速和減速)
⑴.若帶電粒子在電場中所受合力為零時(shí),即∑F=0時(shí),粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
例 :帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài),該粒子帶正電還是負(fù)電?
分析:帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài),∑F=0, ,因?yàn)樗苤亓ωQ直向下,所以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下,所以帶電體帶負(fù)電。
⑵.若∑F≠0(只受電場力)且與初速度方向在同一直線上,帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。(變速直線運(yùn)動(dòng))
◎打入正電荷(右圖),將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
設(shè)電荷所帶的電量為q,板間場強(qiáng)為E
電勢差為U,板距為d, 電荷到達(dá)另一極板的速度為v,則
電場力所做的功為:
粒子到達(dá)另一極板的動(dòng)能為:
由動(dòng)能定理有: (或 對(duì)恒力)
※若初速為v0,則上列各式又應(yīng)怎么樣?讓學(xué)生討論并列出。
◎若打入的是負(fù)電荷(初速為v0),將做勻減速直線運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)情況可能如何,請(qǐng)學(xué)生討論,并得出結(jié)論。
◎請(qǐng)學(xué)生思考和討論本P33問題
分析講解例題1。(詳見本P33)
【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力∑F≠0,且與初速度方向有夾角(不等于0°,180°),則帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)?(曲線運(yùn)動(dòng))---引出
2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(不計(jì)重力,且初速度v0⊥E,則帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng))
  復(fù)習(xí):物體在只受重力的作用下,被水平拋出,在水平方向上不受力,將做勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向上只受重力,做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。
詳細(xì)分析講解例題2。
解:粒子v0在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)
沿電場方向勻速運(yùn)動(dòng)所以有: ①
電子射出電場時(shí),在垂直于電場方向偏移的距離為: ②
粒子在垂直于電場方向的加速度: ③
由①②③得: ④
代入數(shù)據(jù)得: m
即電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏離0.36m
電子射出電場時(shí)沿電場方向的速度不變?nèi)詾関0,而垂直于電場方向的速度:

故電子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角 為: ⑥
代入數(shù)據(jù)得: =6.8°
【討論】:若這里的粒子不是電子,而是一般的帶電粒子,則需考慮重力,上列各式又需怎樣列?指導(dǎo)學(xué)生列出。
3.示波管的原理
(1)示波器:用觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。其核心部分是示波管
(2)示波管的構(gòu)造:由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成(如圖)。
(3)原理:利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺暫留等,靈敏、直觀地顯示出電信號(hào)隨間變化的圖線。
◎讓學(xué)生對(duì)P35的【思考與討論】進(jìn)行討論。
(三)小結(jié):1、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩條主要線索
帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng),是一個(gè)綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題,研究的方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同,它同樣遵循運(yùn)動(dòng)的合成與分解、力的獨(dú)立作用原理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律.研究時(shí),主要可以按以下兩條線索展開.
(1)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓第二定律
根據(jù)帶電粒子受到的電場力,用牛頓第二定律找出加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等.這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的情況.
(2)功和能的關(guān)系——?jiǎng)幽芏ɡ?br />根據(jù)電場力對(duì)帶電粒子所做的功,引起帶電粒子的能量發(fā)生變化,利用動(dòng)能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化,研究帶電粒子的速度變化,經(jīng)歷的位移等.這條線索同樣也適用于不均勻的電場.
2、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩類重要的思維技巧
(1)類比與等效
電場力和重力都是恒力,在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)可與重力作用下的運(yùn)動(dòng)類比.例如,垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)可類比于平拋,帶電單擺在豎直方向勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)可等效于重力場強(qiáng)度g值的變化等.
(2)整體法(全過程法)
電荷間的相互作用是成對(duì)出現(xiàn)的,把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對(duì)象,就可以不必考慮其間的相互作用.
電場力的功與重力的功一樣,都只與始末位置有關(guān),與路徑無關(guān).它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化,從電荷運(yùn)動(dòng)的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計(jì)算.

(四)鞏固新:1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。1、3、4做練習(xí)。作業(yè)2、5。
2、閱讀教材內(nèi)容,及P36-37的【科學(xué)足跡】、【科學(xué)漫步】




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