电场力的性质

电场力的性质

执教人 张厚石（2004年12月10日）

教学目标

（1） 知识目标要求

① 两种电荷，电荷守恒。

② 真空中的库仑定律、电荷量。

③ 电场、电场强度、电场线、点电荷的场强，匀强电场、电场强度的叠加。 （2） 能力目标

① 通过对点电荷、库仑定律等问题的复习和研究，渗透理想化方法，培养由实际问

题进行简化抽象建立物理模型的能力。 ② 通过比值法定义物理量（场强E）、类比法等重要研究方法的复习，进一步培养学

生的科学研究能力。

③ 通过用电场力的分析比较，培养学生概括，归纳以及分析，推理的能力。

④ 通过对场强和电场力的分析比较，培养学生概括，归纳以及分析，推理的能力。 ⑤ 通过复习整理静电场的规律、概念，建立静电场的知识结构，利用场的思想、场

叠加的思想认识和解决电场问题，加深对静电场的理解。

教学思路与教学建议 （1）、本单元的核心是描述电场的力的性质的物理量——电场强度。在总结设计上编者力图体现人类对该物理量得出的过程和研究采用的方法。因此，本单元从基本的物理量现象出发，以研究电荷间的相互作用力为切入点，对涉及的概念、模型和原理作为重点问题提出，并围绕“点电荷”概念，库仑定律，场强的定义式和真空，点电荷场强的决定式，场强叠加原理等重点问题予以剖析。重点突出对相关概念的理解，规律的确切含义和适用条件，相关知识的去和联系以及与力学的简单综合等问题的考查。

（2）、元涉及的概念，规律以及理想模型比较抽象，应采用合理有效的方法深化理解，如采用比较法，把电场与重力场进行比较，要让学生会用理想模型处理问题，本单元涉及点电荷，电场线、典型静电场等理想模型，利用理想模型处理问题常可以把握住问题的重点及关键，使问题得以简便的解决，电场线把抽象的电场形象化，应让学生注意，在处理问题时若抓住这一形象模型，将会使问题的处理变的具体形象，简单易行。

对于库仑力作用下的平衡或加速运动问题，从某中角度来讲属于力学问题，在复习时可适当予以结合，以体现学科内综合知识的应用。

教学重点、难点分析

静电场部分的内容概念性强，规律内容含义深刻，是有关知识应用的基础，但由于概念和规律较抽象，对掌握这些概念和规律造成了一定的难度，所以，恰当地建立有关地知识结构。处理好概念之间，规律之间地关系，是解决复习困难地有效方式。 教学过程设计

教师活动：对规律和概念的回顾

电场地研究主要从两个方面即力地性质和能地性质

从本节课开始，我们复习静电场的有关知识，请同学们回顾一下，我们原来学过的规律和概念都由哪些？（回顾和整理回忆已学的有关知识，相互提醒，相互启发。）

带领学生整理和建立静电场的知识结构：

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煤师院附中公开课教案 2004—2005学年度优秀教案选

一、 库仑定律

1、 电荷种类 静电感应 电荷守恒 电荷量Q—国际单位：库（C）元电荷

2、 库仑定律

在真空中两个点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反

比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。 Q q

FKQqr2 （类比万有引力定律） r 图1

二、电场描述 （一）、电场强度——描述电场强度的物理量

1、定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度，简称场强。 定义式：EFq

(1)、电场强度国际单位：牛/库（N/C） （2）、方向正电荷在该点受电场力方向

（3）、物理意义：电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。

2、一个点电荷电场的场强：

真空中：EKQr2 （与检验电荷q无关，仅与场电荷Q及距离r有关）

（1）、点电荷周围的电场强度方向： EA （2）、比较EFq 和EKQr2 A EB B

图2

EFq 是场强的定义式，适用于任何场强。FKQqr2 是点电荷电场中场强

的计算式。电场中某点场强和方向，均于该点放不放检验电荷、放哪种电荷、放多大检验电荷无关，是电场自身的性质，与外界因素无关。对确定的电场来说，在某点放单位正电荷时，它受电场力的大小和方向时确定的。

1、 场强的叠加——平行四边形法则 E1 如图3所示，两个电荷+Q和－Q同时存在时，实验 E 表明它们产生的电场互相独立、互不影响，P点的场强是 E1和E2叠加的结果，遵从平行四边形法则，如图3所示 p

E2 对于多个电荷产生的电场，同样 -Q 遵从平行四边形法则。 +Q 图3 电场强度概念能定量描述各点电场的性质。电场中各点场强

的大小和方向的分布是非常复杂，形象地描述电场的方法——电场线。

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煤师院附中公开课教案 2004—2005学年度优秀教案选

（二）电场线

1、 电场线对电场强度的描述

电场线在每一点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的密疏表示场强的大小。 2、 几种典型电场线

（用计算机展示几种电场的分布图，并介绍它们的特点）

问：根据我们所看到的几种电场线，请归纳一下电场线的方向有什么特点？

师生共同归纳：（1）电场线总是从电荷出发，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。 （2） 任意两条电场线都不会相交 （3） 对称性

对称轴上变化规律

特别注意一个问题：电场线并不是电场中真实存在的曲线，它只是我们为了形象地描述电场引入的。用电场线形象地描述电场的分布，这在物理学中是非常重要的。用场线来形象地描绘矢量场的分布这种方法一直被普遍地采用着。 三、随堂练习

1、 场概念的巩固

例子1、在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电－Q2，且Q1=2Q2。用E1

和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小，则在 x轴上 [ ]

A、 E1=E2之点只有一处，该处合场强为0

B、 E1=E2之点共有两处：一处合场强为0，另一处合场强为2E2 C、 E1=E2之点共有三处：其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2 D、 E1=E2之点共有三处：其中一处合场强为0，两两处合场强为2E2

（学生思考、讨论，可以请学生谈他们的认识与理解。）

例子2、如图5所示，半径r的硬橡胶圆环上带有均匀分布的正电荷，其单位长度上的带电量为q，现截去环上一小段AB，AB长为l,(l﹤r)则剩余部分在圆环中心处o点产生的场强多大？方向如何？（学生自己练习求解，以巩固概念。） 通过本题的求解，使学生加强对电场场强叠加的应用能力和加深对叠加的理解。 A B 答案：Ekqlr22、 学科内综合

例子3、（03 上海）有质量的物体周围存在着引力场，万在引力和库仑力有类似的规律，因此我们可以用定义静电场场强的方法来定义引力的场强。由此可得，与质量为M得质点相距r处的引力场场强的表达式为EG=————————（万有引力恒量用G表示） 例子4、（04上海）在光滑水平上的O点系以长为l绝缘细线，线的另一端系一质量为m，带电量为q的小球当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后，小球处于平衡状态现给小球一垂直于细线的初度v0,使小球在水平面上开始运动。v0则小球第一次回到平衡位置所需时间为。

课后思考：（略） V0 E

，方向指向AB。 O· r 22