高中数学电场和电场硬度学案
一、教学目标
1.知识目标:
(1)通过本节课的备考,进一步加深对电场概念的理解,使中学生明晰场的特性,描写场的方式,并能在脑子中构建起场的模型和图像。
(2)加深理解场电荷、检验电荷的概念,深刻理解和把握电场硬度的概念。
(3)才能运用点电荷的电场硬度公式进行简单运算。
(4)进一步理解和把握电场的叠加原理,会计算简单的点电荷组形成的电场。
2.能力目标:
才能运用所学概念、公式进行简单运算,产生一定的解题能力。
二、教学重点、难点
1.进一步深刻理解电场和电场硬度的概念是本节课的重点。
2.熟练应用电场硬度的概念、场的叠加原理解决有关问题是本节的难点。
三、教学方式:
讲练结合,启发式教学
四、教具:
幻kt板,上节课所用的讲义
五、教学过程:
(一)备考提问
1.哪些是电场?电场最基本的特点是哪些?
2.用哪些数学量来描述电场的强弱?是如何定义的?是矢量还是标量?
3.电场硬度的方向是如何规定的?估算公式你晓得有几个?应用时须要注意哪些?
4.哪些是电场的叠加原理?
引导中学生回答:
1.电场的概念:
(1)电场是存在于电荷周围空间里的一种特殊物质。
只要有电荷存在,电荷周围就存在着电场。
(2)电场的基本性质:电场对置于其中的电荷有力的作用。
(这些力叫电场力)
2.电场硬度:
(1)用电场硬度来描述。定义:数学学中把装入电场中某一点的检验电荷遭到的电场力与它的电量的比值称作这一点的电场硬度。简称场强。
(2)定义式:
(适用于任何电场)
(3)E的方向:
E和力F一样,也是矢量。我们规定电场中某点的场强方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同,这么负电荷所受电场力的方向与电场硬度方向相反。
(4)E的单位:在国际单位制中E的单位:牛/库(N/C)
(5)E的数学意义:
①描述某点电场的强弱和方向,是描述电场力的性质的数学量物理电场强度教案,是矢量。
②某点的场强E的大小和方向取决于电场,与检验电荷的正负、电量及遭到的电场力F无关。
③只能拿来量度电场强弱,而不能决定电场强弱。
④为定义式,适用于一切电场
3.点电荷电场的场强:
a、表达式:(此式为决定式,只适用于真空中点电荷的电场)
b、方向:若Q为正电荷,E的方向背离Q,若Q为负电荷,E的方向指向Q。
c、几个点电荷同时存在的空间的电场叠加(场的叠加原理)
假如一个电场由n个点电荷共同迸发时,这么电场中任一点的总场强将等于n个点电荷在该点各自形成场强的矢量和。
(应用平行四边形法则)
4、电场力F:
(1)概念:电场力是电荷在电场中遭到电场的斥力。
(2)关系:电荷在电场中某点所遭到的电场力F由电荷所带电量q与电场在该点的电场硬度E两诱因决定。即:
①大小:F=qE(电场力的决定式,F和q、E都有关)
②方向:正电荷受电场力方向与E相同,负电荷受电场力方向与E相反。
5、电场硬度E和电场力F是两个不同概念
注意点:
1、对象不同
2、决定诱因不同
3、方向不一定相同
4、单位不同
(二)进行新课
1.作业讲评
按照上节课中学生作业中出现的问题进行适当评述。
2.例题精讲
【例1】带电小球A、C相距30cm,均带正电.当一个带有负电的小球B置于A、C间连线的直线上,且B、C相距20cm时,可使C恰受电场力平衡.A、B、C均可看成点电荷.
①A、B所带电量应满足哪些关系?
②如果要求A、B、C三球所受电场力同时平衡,它们的电量应满足哪些关系?
中学生读题、思考,找中学生说出解决方式.
通过对此题的剖析和求解,可以加深对场强概念和场强叠加的理解.中学生通常从受力平衡的角度进行剖析,借助库仑定理求解.在中学生解题的基础上做以下剖析.
剖析与解:
①C处于平衡状态,实际上是要求C处在A、B产生的电场中的电场硬度为零的地方.
既然C所在处的合场强为零,这么,C所带电量的正或负、电量的多或少均对其平衡无影响.
②再以A或B带电小球为研究对象,借助里面的方式剖析和解决.
答案:①qA∶qB=9∶4,②qA∶qB∶qC=9∶4∶36.
【例2】如图所示,半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀分布的正电荷,其单位宽度上的带电量为q,现切去环上一小段AB,AB长为(),则剩余部份在圆环中心处O点形成的场强多大?方向怎样?
中学生思索、讨论,可以请中学生谈她们的认识与理解.
通过本题的求解,使中学生加大对电场场强叠加的应用能力和加深对叠加的理解.
剖析与解:
解法之一,借助圆环的对称性,可以得出这样的结果,即圆环上的任意一小段在圆心处所形成的电场场强,都与相对应的一小段形成的场强大小相等,方向相反,互相叠加后为零.因为AB段被截掉,所以,原本与AB相对称的那一小段所形成的场强就成为了整个圆环形成的电场的合场强。因题目中有条件,所以这一小段可以当作点电荷,借助点电荷的场强公式可求出答案.
解法之二,将AB段看成是一小段带正电和一小段带负电的圆环叠放,这样仍与题目的条件相符.而带正电的小段将圆环补足,整个带电圆环在圆心处形成的电场的场强为零;带负电的一小段在圆心处形成的场强可借助点电荷的场强公式求出,这就是题目所要求的答案.
答案:,方向指向AB
练习:如图所示,等腰三角形ABC的周长为a,在它的顶点B、C上各有电量为Q(0)的点电荷.试求三角形中心处场强E的大小和方向.
中学生自己练习求解,以巩固概念.
通过此题的求解,进一步巩固对场强矢量性的认识和场强叠加理解.
3.课堂练习
(1)下述说法中正确的是
A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场。
B.电场是一种物质,它与其他物质一样,是不依赖于我们的觉得而客观存在的。
C.电荷间的互相作用是通过电场而形成的。
D.电场最基本的性质是对处在它上面的电荷有力的作用。
(2)下述说法中正确的`是
A.电场硬度反映了电场的力的性质,因而场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成反比。
B.场中某点的场强等于,但与检验电荷的受力及带电量无关。
C.场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向。
D.公式和对于任何静电场都是适用的
(3)下述说法中正确的是
A.场强的定义式中,F是装入电场中的电荷所受的力,q是装入电场中的电荷的电量。
B.场强的定义式中,F是装入电场中的电荷所受的力,q是形成电场的电荷的电量。
C.在库仑定理的表达式中,是点电荷Q2形成的电场在Q1处的场强的大小。
D.无论定义式
中的q值怎样变化物理电场强度教案,在电场中的同一点,F与q的比值仍然不变。
(4)讨论电场力与电场硬度的区别。
化学量
比较内容电场力电场硬度
区别数学意义电荷在电场中所受的力反映电场的力的属性
决定诱因由电荷和电场共同决定仅由电场自身决定
大小F=qEE=F/q
方向正电荷受力与E同向
负电荷受力与E同向规定E的方向为正电荷在该点的受力方向
单位NN/C或V/m
联系F=qE(普遍适用)
