高中物理精品教案鲁科版物理选修31全册教案

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1、第1节静电现象及其微观解释【教学目的】（1）掌握两种电荷，了解摩擦起电和感应起电，定性了解自然界仅有的两种电荷间的作用特点（2）了解静电现象及其在生产和生活中的运用（3）了解电荷守恒规律。能用原子结构和电荷守恒规律解释静电现象 【教学重点】感应起电的方法和原理/电荷守恒定律【教学难点】感应起电的原理运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因【教学媒体】 1.实验器材：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒、验电器、AB筒，摩擦起电机 2.课件：视频静电使长发飘起来；文档人身静电高达七八千伏【来源：新民晚报】【教学安排】【新课导入】演示摩擦起电机的人造闪电（激发学生的兴趣），让学生分析原因。这

2、是一种静电现象，我们不少同学觉得电既神秘又危险，对电存在很多错误的认识，甚至觉得带电就不能碰。其实不然，播放视频静电使长发飘起来。反之在某节目中主持人说电流电死人大约要1A左右，其实只要几个mA就能电死人了。所以作为现代生活在电器时代的我们更要好好学习电学。因为这不仅是常识，还是生存的能力。 人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，但是人类对电磁现象的系统研究却是在欧洲文艺复兴之后才逐渐开展起来的，到十九世纪才建立了完整的电磁理论。电磁学及其应用对人类的影响十分巨大，在电磁学研究基础上发展起来的电能生产和

3、利用，是历史上的一次技术革命，是人类改造世界能力的飞跃，打开了电气化时代的大门。 工农业生产、交通、通讯、国防、科学研究和日常生活都离不开电。在当前出现的新技术中，起带头作用的是在电磁学研究基础上发展起来的微电子技术和电子计算机。它们被广泛应用于各种新技术领域，给人们的生产和生活带来了深刻的变化。为了正确地利用电，就必须懂得电的知识。在初中我们学过一些电的知识，现在再进一步较深入地学习。【新课内容】 (二)研究两种电荷及摩擦起电的成因（主要是回顾初中的知识）1.实验一：用橡胶棒与毛皮摩擦后，放于碎纸片附近观察橡胶棒吸引碎纸片情况。提问一：为什么橡胶棒会吸引碎纸片？答：橡胶棒与丝绸摩擦后就带电了

4、，带电物体会吸引轻小物体。若将橡胶棒摩擦过的毛皮靠近碎纸片，会出现什么现象？答：毛皮带上正电，也会吸引轻小物体。教师用实验验证学生的判断。提问二：注意观察带电橡胶棒吸引碎纸片情况，会发现被橡胶棒吸起的纸片中，较大的纸片先落下来，这是为什么？答：带电体在空气中不断放电，使它带电量不断减少，因而吸引轻小物体的力也相应减小，所以较大纸片先落下来。师：在初中的学习中，我们已经知道，自然界存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。用毛皮摩擦橡胶棒，用丝绸摩擦有机玻璃棒后，橡胶棒带负电，毛皮带正电，有机玻璃棒带正电，丝绸带负电。物体带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大，这种摩擦起电是怎么形成的呢？答

5、：物体是由带正电的原子核和核外电子构成的。摩擦使物体中的正负电荷分开。（不带电物体，正负电荷等量）失去一些电子的物体带正电。得到一些电子的物体带负电。师：对，我们可以看到这又是一个守恒的过程。即：电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。反之，如果正电荷和负电荷相接触呢？答：会中和。电量消失。师：很好，中和就是等量异种电荷相互抵消的现象。师：电子带有最小的负电荷，质子带有最小的正电荷，它们电量的绝对值相等，一个电子电量e=1.61019C。任何带电物体所带电量要么等于电子（或质子）电量，要么是它们的整数倍，因此，把1.61019C称为基元

6、电荷。板书：一、电荷与电量1、自然界只存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。2、电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。3、电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。带电体的电量q=Ne（N为整数）。e=1.61019C称为基元电荷。(三)研究两种电荷间的相互作用及接触起电。提问三：除了吸引轻小物体外，还可以用什么方法来检验物体是否带电？答：用验电器。将待检验物体接触验电器的金属球，若验电器的金属箔片张开，就说明物体带电。师：为什么带电物体会使下方的金属箔片张开呢？答：两箔片带上了与接触物体同种的电荷，电荷间作用的规律是同种电荷相斥，异种电荷相吸

7、。因而两箔片互相排斥。师：两箔片为什么会带上与接触物体同种的电荷？能解释一下吗？答：验电器的金属球与箔片都是金属，金属具有大量自由电子，带负电的物体接触金属球时，多余的电子彼此排斥，跑到了离金属球与箔片的表面上。而带正电的物体缺少电子，箔片上的电子将过来补充，导致箔片上也缺电子而带正电。师：所以用接触的办法得到的是与原物体同种的电荷。大家也可以用这样的方法来解释中和的现象。如果两个一模一样的金属物质相接触，它们的电荷就要平均分配到两个物体上去，即 （式中q含正负号）。例1：两个完全一样的绝缘金属球，A带电量Q，B带电量-2Q，将AB相触后分开，AB分别带多少电量？（都是-Q/2） 例2：有三个

8、完全一样的绝缘金属球，A带电量Q，BC均不带电，怎样能使B带上3Q/8的电量？（先AC碰，然后BC碰，再AB碰）板书：二、电荷的相互作用： 同种电荷相斥，异种电荷相吸。三、起电方式：摩擦起电 接触起电 感应起电(四)研究静电感应现象和感应起电提问：不用接触，能否用一个带电体A使另一个原本不带电的物体B带上电荷呢？实验方法一：使A带电，B、C端将出现感应电荷，把B、C分开，各自出现净电荷，从而带电。操作：利用起电机使绝缘金属球带电，从而产生电场，把感应电机靠近A摆放，且接触良好。将不带电验电球A先与B接触，再与验电器金属球D接触，如此反复，可见D金属箔张开。同样，可让A与C接触，再与E接触，反复

9、几次，可见E金属箔也张开。由此可知B、C两端带电。此时，若将A上电荷放掉，让A与C接触后与D接触，反复几次，可见D金属箔张角变小，可见B、C两端电荷异号。板书并解释：四、静电感应（1）什么叫静电感应：将不带电的导体靠近带电体时，其自由电荷发生带电体电荷的作用下，发生定向移动，从而重新分布，在其表面不同部分出现了正、负电荷的现象。分析实验：可根据同性相斥、异性相吸，指出本实验中距A近端（B端）有与A异号的电荷，距A远端（C端）电荷与A同号。播放课件静电感应现象的微观解释实验方法二：如图所示，A带正电，若感应电机C端接地，问B、C端各带什么电荷？（B端带负电荷，C端无净电荷）若此时断开 C与地的连

10、线，B、C端带什么电荷？（B端负电荷，C端无电荷）整个导体净余什么电荷？（负电荷）若B端接地，整个导体净余什么电荷？（负电荷）教师实验演示。（接地可用手接触来代替）归纳过程：将不带电导体B靠近带电体A；用手轻触B（随便哪一端）；将手移开；挪开A；B上带与A相反的电荷。注意：操作顺序不能反。关于手指触碰哪一端的问题，可参考学习手册P3/例例：学习手册P4/4：验电器早已带正电，现将一导体球移近验电器的小球，但不接触，在移动过程中箔片张角减小，则：（D）（可能带负电，也可能不带电）A球P一定带正电 B 球P一定带负电 C球P一定不带电 D 球P可能不带电 例：利用静电感应的知识解释带电体为什么会吸

11、引轻小物体？（提示：电荷作用力的大小还与远近有关，越近作用力越大。）(五)静电的防护与利用（自学为主，课上阅读归纳）1.利用1)吸附功能；可用于除尘、喷涂等2)杀菌功能：处理种子，处理水，3)放电产生臭氧：强氧化剂，可杀菌2.防止危害放电导致火花，电击等危害 预防方法尽快导走静电（利用金属或潮湿的空气导电） 射线照射，使空气电离导电【课后作业】书P8/ 4、5 教材全练P1-2【课后反思】第一章第二节静电力 库仑定律 （2课时）【教学目的】（1）知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。（2）了解两种电荷间的作用规律，掌握库仑定律的内容及其应用。【教学重点】掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及

12、方向的判定库仑定律【教学难点】真空中点电荷间作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律【教学媒体】1、 演示实验：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒、铝箔包好的草球、表面光滑洁净的绝缘导体、绝缘性好的丝线、绝缘性好的支架、铁架台。2、 课件：库仑扭秤实验模拟动画。【教学安排】【新课导入】从上节课我们学习到同种电荷相吸引，异种电荷相排斥，这种静电荷之间的相互作用叫做静电力。力有大小、方向和作用点三要素，我们今天就来具体学习一下静电力的特点。【新课内容】1. 静电力的三要素的探究/点电荷模型图1（1） 静电力的作用点作用在电荷上，如果电荷相对于物体不能自由移动，则所有电荷受力的合力就是带电体的受

13、力（可视为作用在物体的电荷中心上，怎么找电荷的中心呢？如果形状规则的物体所带电荷又是均匀分布的话，电荷中心可看作在物体的几何中心上。如：右图1为一均匀带电的环性物体，其电荷可看集中在圆心处）（2） 静电力的方向沿着两电荷的连线。（3） 静电力的大小（电荷A对B与B对A的力等大反向，与所带电荷多少无关）i. 猜想：可能与哪些因素有关，说出猜测的理由？（与电荷所带电量有关，电量越大，力越大，理由放电导致电量减小后，验电器的金箔张角减小说明斥力减小；也与电荷间的距离有关，带电物体靠近时才能吸引轻小物体，离的远时吸不起来）ii. 定性实验：如图2，先把表面光滑洁净的绝缘导体放在A处，然后把铝箔包好的草

14、球系在丝线下，分别用丝绸摩擦过的玻璃棒给导体和草球带上正电，把草球先后挂在P1、P2、P3的位置，带电小球受到A 的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。观察实验发现带电小球在P1、P2、P3 各点受到的A的作用力依次减小；再增大丝线下端带电小球的电量，观察实验发现，在同一位置小球受到的A的作用力增大了。教师总结：该实验说明了电荷之间的相互作用力大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。教师补充说明，考虑到带电体的受力是所带电荷受力的合力的问题，这个静电

15、力大小其实还会与物体的体积、形状、电荷分布有关。因此，我们今天只研究一个简化的模型点电荷。（回顾：质点的概念，当物体的形状与两物体间的距离相比可以忽略的时候，可以忽略物体的形状和大小，将物体看做质点。）板书：1、当带电体的尺寸与它们之间的距离相比可以忽略的时候，可以将带电体看作点电荷。什么是点电荷？简而言之，带电的质点就是点电荷。点电荷的电量、位置可以准确地确定下来。正像质点是理想的模型一样，点电荷也是理想化模型。真正的点电荷是不存在的，但是，如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也

16、可看成一个处于该球球心，带电量与该球相同的点电荷。iii. 如何设计实验来寻找关系式？（方法控制变量）先要保持带电物体的电荷大小不变，改变其距离，探究静电力与距离的关系，然后再保持两物体间距不变，改变电量，探究静电力与电量大小的关系。问题1如何测量静电力的大小？（可参考前面定性实验的方法，将带电体用细丝线吊起来，就可从偏角的大小和重力的大小计算出电场力的大小。）问题2如何改变电量？（可反复用与A完全相同的不带电金属球来接触A，使A的电量不断减为原来的1/2，1/4。iv. 库仑扭秤实验：（参考人教社的课本内容）我国东汉时期就发现了电荷，并已定性掌握了电荷间的相互作用的规律。而进一步将电荷间作用

17、的规律具体化、数量化的工作，则是两千年之后的法国物理学家库仑，他用精确实验研究了静止的点电荷间的相互作用力。于1785年发现了后来用他的名字命名的库仑定律。试参照卡文笛许扭秤，说出库仑扭秤的实验原理。2. 库仑定律（1） 库仑定律的内容和意义：库仑实验的结果是：在真空中两个电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间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。若两个点电荷q1，q2静止于真空中，距离为r，如图3所示，则q1受到q2的作用力F12为板书：2、库仑定律（1）真空中两个点电荷的库仑力（静电力）q2受到q1 的作用力F21与F12互为作用力与反作用力，它们大小相等

18、，方向相反，统称静电力，又叫库仑力。若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。关于磁场力的知识，今后将会学到。（2） 库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力。板书：（2）库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。当带电体大小和它们之间的距离相比可以忽略时，可理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，r即为两个带电体之间距离。这时可用库仑定率。当带电体是均匀带电的球体时也可使用库仑定律，r可视为球心连线距离。不均匀就不能使用。当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r不能确定，不适用库仑定律。这时要

19、求两带电体间的相互作用，就要用到力的合成的办法。例1：手册P9/3：半径为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带等量同种电荷Q时相互之间的静电力为F1，两球带等量异种电荷Q和-Q时相互作用的静电力为F2，则比较F1和F2的大小为：F1 F2。（3） 式中的K是非常重要的物理常数，叫做静电力恒量，数值为板书：（3），这个大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N、Q：C、r：m。如果两个1C的点电荷在真空中相距1m时产生的库仑力是（大约一百万吨的物体的重）。（可见，一方面库仑是很大的单位，梳子和头发摩擦的带电量只有不到

20、10-6C，但云层闪电前的电量可达几百库仑，另一方面也说明静电力比引力强大的多。）（4） 公式计算时不要代入电量的符号，因为计算出的正负只能代表静电力是吸引还是排斥，而不能揭示力的真正方向。而且公式, F是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为Q1Q2，受的力也不等。例2：已知点电荷A电量是B点电荷的2倍，则A对B作用力大小跟B对A作用力的比值为（ C ） A.2:1B.1:2C.1:1D.不一定例3：两个质量都是m的小球，都用细线拴在同一点，两细线长度相等，两球都带上正电荷，但甲球电量比乙球多，平衡时两细线分别与竖直方向夹角为

21、1和2，则二者相比，1_2。（答：=）（5） 库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。3. 库仑定律与万有引力定律的比较：库仑定律是电磁学的基本定律之一。它的建立既是实验经验的总结，也是理论研究的成果。特别是力学中引力理论的发展，为静电学和静磁学提供了理论武器，使电磁学少走了许多弯路，直接形成了严密的定量规律。但是如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验具体数据的积累，不知要到何年才能得到严格的库仑定律的表达式。实际上，整个静电学的发展，都是在借鉴和利

22、用引力理论的已有成果的基础上取得的。我们将从下表中来系统的认识这两大定律的关系，增强我们对这两大定律的认识与记忆，以便我们在今后的学习当中更好的运用。 万有引力库仑力公式F=Gm1m2/r2F=Kq1q2/r2产生原因只要有质量就有引力，因此称为万有引力存在于电荷间，不光有吸引也可能有排斥相互作用吸引力与它们质量积成正比库仑力与它们的电量积成正比相似遵从牛顿第三定律与距离的关系为平方反比4. 库仑定律的应用例4：两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=2C正电荷，q2=4C负电荷，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。（1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？（作用力不变）

23、（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？（作用力不变）（3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？（作用力变为 F25，方向不变。）（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？（接触后电量先中和，后多余电量等分，作用力大小变为 F8，方向由原来的吸引变为推斥）（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？（将带电体间距离变为）。例5：如图所示，把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为410-8C的小球B靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与竖直方向夹角为45,此时小球B受到库仑力F=_。小球A带的电量qA=_。解析：根据题给的条件，可知小球A处于平

24、衡状态，分析小球A受力情况如下图所示。小球重力mg。丝线拉力T和小球B对小球A的静电力F的合力为零。（物体的平衡条件是关键）题中小球A，B都视为点电荷，它们之间相互吸引，其作用力大小=小球B受到库仑力与小球A受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球B受到的库仑力大小为210-3N。小球A与小球B相互吸引，B带正电，小球A带负电，所以qA=-0.510-8C（负号不可缺少）例6：两个正电荷q1与q2电量都是3C，静止于真空中，相距r=2m。（1）在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力。（2）在O点放入负电荷 Q，求Q受的静电力。（1）（2）题电荷Q受力为零。）（3）在连线上A点的左侧

25、 C点放上负点电荷q3，q3=1C且AC=1m，求q3所受静电力。解 当一个点电荷受到几个点电荷的静电力作用时，可用力的独立性原理求解，即用库仑定律计算每一个电荷的作用力，就像其他电荷不存在一样，再求各力的矢量和。（3）q3受引力F31与引力F32，方向均向右，合力为： 例7：如上图所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量异性点电荷QA,QB,，QA=+Q,QB=-Q，求在顶点C处的点电荷QC所受的静电力。解析：分析QC受几个力，确定各力大小和方向。因QB的存在QA对QC的作用力，还遵守库仑定律吗？QC题目中没有交待电性，解答时就需考虑两种情况，即QC为正电，QC为负电。当QC为

26、正电时，受力情况如中图所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律的规律。QA对QC作用力：，同性电荷相斥。QB对QC作用力：，异性电荷相吸。QA=QB=QFA=FB根据平行四边形法则，QC受的力F1即为FA、FB的合力，根据几何知识可知，QC受力的大小，F1=FA=FB=，方向为平行AB连线向右。当QC为负电时，如图3所示。方向平行AB连线向左。从本题解答可知：(1)静电力合成分解时遵守平行四边形法则。(2)题中不交待电性时，需根据题给的条件判断其电性，若不能判断电性，应按两种情况处理。(3)求静电力时要计算其大小还要回答力的方向。例8：相距为L的点电

27、荷A、B的带电量分为+4Q和-Q，要引进第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？解析：如图所示，首先分析点电荷C可能放置的位置，三个点电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，C只能在AB决定的直线上，不能在直线之外。而可能的区域有3个，一是AB间，A与B带异性电荷互相吸引，C电荷必须与A、B均产生推斥力，这不可能。二是在BA连线的延长线上，此时C离A近，A带电荷又多，不能同时使A、B处于平衡。三是AB延长线，放B的右侧能满足A、B同时处于平衡，C同时也平衡。设：点电荷C置于B的右侧且距离B为x，带电荷为q，则（A处于平衡） （B处于平衡

28、）解方程：q=4Q，x=L本题的解答过程，要求学生能熟练使用库仑定律，物体的平衡条件。同时要求学生有比较强的分析问题，解决问题的能力。【课堂练习】库仑定律的应用【课后作业】1、 第一课时：完成点电荷概念、库仑定律的教学，熟悉公式，初步应用定律结合平衡条件解题课本P14-12、3、，教材全练P3-42、 第二课时：巩固库仑定律，会用叠加解静电力的合成，进一步应用力学知识与定律综合解题课本P144、5，教材全练P5-6【课后反思】第一章第三节电场及其描述(2课时)【教学目的】1、了解电场,了解场是一种物质.场和实物是物质存在的不同形式.电场存在于电荷周围,电荷通过电场这种物质间接对另一电荷施加静电

29、力的作用.2、理解电场强度,会计算电场强度.理解其矢量性与叠加性,但不要求作复杂的叠加运算.3、知道电场线的物理意义.会用电场线描述电场的强弱和方向,了解点电荷电场和匀强电场等几种电场线的分布特征.【教学重点】理解电场强度,会计算电场强度.理解其矢量性与叠加性,但不要求作复杂的叠加运算.知道电场线的物理意义.会用电场线描述电场的强弱和方向,了解点电荷电场和匀强电场等几种电场线的分布特征【教学难点】了解电场,了解场是一种物质.场和实物是物质存在的不同形式.电场存在于电荷周围,电荷通过电场这种物质间接对另一电荷施加静电力的作用【教学媒体】实验器材：有水龙头的实验室梳子丝绸.玻璃棒.带绝缘座的金属球

30、.绝缘细线.铁架台.带电小球课件：视频模拟电场线实验，揭密片段，FLASH课件模拟电场线【教学安排】【新课导入】利用视频揭密中大师远处发功推动桌面上装水的搪瓷脸盆，实际上是桌下的人用强磁铁吸引搪瓷（里面是铁）运动教师声称自己也会发功，（演示实验）用梳过头的梳子吸引细小水流请学生来揭密导出电荷之间的作用力与磁体之间的作用力都可以不通过接触产生因此施力体比较隐蔽，常被魔术师借用，甚至被骗子利用，我们对这些看起来似乎是不可思议的现象，首先要用科学的方法去分析，要仔细观察思考，不被骗弹力和摩擦力都需要直接接触而重力（万有引力）则和电荷之间的作用力与磁体之间的作用力一样，都可以不通过接触产生这种作用力是

31、怎么从一个物体到另一个物体的呢？这在历史上有过长期的争论：一种观点认为这种作用力是超距作用，从一个物体到另一个物体是直接的不需要介质也不需要时间，这种方式可以表示为：电荷电荷；另一种观点以在19世纪30年代法拉第为代表，认为这些力是通过一种叫场的媒介传递的带电体或磁体周围产生了一种由电或磁产生的物质，法拉第把它们称为电场和磁场，（地球周围则形成引力场），场则对放入其中的某些物体（如电场对放入场中的电荷）产生作用力这种作用方式可以表示为：电荷电场电荷；好比是渔民撒开渔网，撞入网中的鱼就中招了【新课内容】1. 场是真实存在的：教师提问：如何判断超距作用和场这两种观点谁正确？（学生讨论）如果超距作用

32、是正确的，则这种电荷间的作用力与中间介质无关，且不需要时间教师指出：实际上法拉第通过实验发现电荷间的作用力与中间介质有关，不同的介质作用力不同现代物理学还发现这种作用力从一个物体到另一个物体需要时间，这都证明了场的存在场虽然不象实物，它看不见，摸不着，但是客观存在的在后来的许多物理学家的研究下，发现场也与实物一样有质量和能量电荷周围有电场，磁体周围有磁场，物体周围有引力场因此我们现在学习电场的研究方法可以推广到磁场和引力场的研究中场已被证明是一种客观存在的物质形态，电视台和无线电广播电台就是靠激发电磁场的方式发送各种节目信号的。虽然电磁场“看不见”“摸不着”，但是我们却可以在远离发射塔的地方，

33、用电视机和收音机接受到它们发送的节目信号，这就是电磁场客观存在的很好例证。本节课我们就来学习描述电场的重要概念。2. 电场力的概念以及利用电场力检测电场的存在。提问：我们怎样研究电场呢？比如：怎么知道某一空间(老师的讲台上)是否存在电场?讨论：方法一：检查周围是否有形成电场的电荷?方法二：电场能够对处于场中的电荷施加力的作用。可利用电荷检验其是否受电场给的力来检查电场的存在。（如图1）拿一个带电体放入这个区间,看它是否受力产生状态变化.哪种方法更好呢？通过讨论提出：由于带电体能吸引轻小物体，所以最好用来检验的带电体本身电量较小，我们称这种带电体为检验电荷或试探电荷。(演示实验:用试探电荷检验电

34、场是否存在。如图1所示，使有绝缘支柱的大金属球带电作为场源电荷，使丝线吊着的小铝箔球带少量电荷，用它代替检验电荷q。) 教师指出：这种力称为电场力它与原来说的静电力、库仑力是一回事。原来我们说电荷q对电荷q2产生静电力（或说库仑力）,现在应该怎么说?回答：电荷q1产生电场,这个电场对电荷q2产生作用力。电场对放入其中的带电体能产生电场力，这是电场的基本性质之一。所以我们可以选择一个带电量很小、线度也很小的试探电荷q，分别放入带电体Q所产生的电场中的不同位置，观察检验电荷q受到的电场力有何特点。3. 电场强度（1） 实验探究场强的定义：实验一：教师有意将试探电荷缓慢地移过不同位置.引导学生仔细观

35、察丝线的倾斜方向。现象：铝箔球在电场中不同方位均有偏转，说明此地都有电场，但丝线倾斜的方向不同。说明不同位置电场力不同。实验二：铝箔球逐渐远离场源，注意观察丝线偏离竖直方向的角度。现象：偏角逐渐减小。问：由这两个实验我们能得到什么结论？学生答后教师归纳：以上两个实验表明，在电场中不同点，电场对检验电荷施加的电场力的大小和方向一般是不同的。比如在A点电场对电荷施加方向向右的作用力，在D点电场对电荷施加方向向左的作用力，在A点电场对电荷的作用力大，在B点电场对电荷施加的作用力小。提问：形成这一不同的原因在于施力的电场呢还是在于受力的电荷?(学生讨论并说明理由)教师归纳：由于试探电荷自身没有变化，所

36、以我们说这是不同处的电场对电荷施加电场力的能力不同,哪里的电场比较强呢?怎么说明?讨论：用检验电荷受到的电场力，行吗？（学生讨论估计多数学生会说可以，电场力大的说明电场强，教师保留问题，继续实验三）实验三：把铝箔球放在电场中同一位置，减小它的带电量，注意观察丝线的偏角。学生总结实验结论在电场中同一点，检验电荷所受电场力随它所带电量的减小而减小，所以，电场力不能用于描述电场。教师归纳：要描述电场，需要找一个与检验电荷的电量无关而只由电场决定的物理量。电场对电荷的作用力与电场的性质和试探电荷都有关. 那我们用什么描述电场呢？如果不同试探电荷放在不同电场中受力,又怎么比较电场的强弱呢?学生讨论（教师

37、可提示类比功率或速度大小的比较)教师：如果我们能够做更精确的实验，就会发现：在电场中同一点，电场力不仅随检验电荷的电量的减小而减小，随电场力的增大而增大，而且跟检验电荷的电量之间存在定量关系。比如：在A点有；在B点有在电场中同一点，比值Fq是一个与检验电荷和电场力无关的量，而在电场中不同点，比值一般不同，因而比值反映电场的性质。所以我们可以用它来描述电场，并把它定义为电场强度。（2） 电场强度i 定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力与它电量的比值，叫这一点的电场强度，简称场强。ii 符号：Eiii 定义公式：；公式表明电场中某点的场强在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。其中F为试探电荷q

38、在场中某点受到的电场力，E为该点场强。注意，电场E不是电荷q产生的，所以E的大小与q无关。因此不能说E与q成反比，与F成正比。iv 单位：NCv 规定电场中某点场强的方向为正电荷在该点受到的电场力的方向。所以场强是矢量。一般电场中不同点，场强的大小及方向不同，场强大的地方，电场强，场强小的地方，电场弱，通常我们也把场强的大小和方向叫做电场的强弱和方向。图3由于我们是从一般电场出发引入场强的定义的，所以适用于一切电场。例1：如图3所示是某区域的电场线图，A、B、C是电场中的三点。a) 说明哪点的场强最大？b) 标出A、B、C三点的场强方向。c) 若在C点放一负电荷，标出负电荷受到的电场力的方向。

39、答案略。（3） 真空中点电荷电场的场强下面我们以一个特殊的电场真空中点电荷产生的电场为例，分析场强的物理意义。图4例2：在真空中A点有一正点电荷Q=2.010-4C，把试探点电荷q=2.010-5C的负电荷置于B点，它们相距r=2m，如图所示。求：（1）q受的电场力；（2）q所在点的电场强度；（3）只将q点电荷换成q/=4.010-5C的正电荷，再求q/受力和B点的场强；（4）将受力电荷拿走，再求B点场强。*（5）若将Q拿走呢？答案略。解析:在点电荷Q形成的电场中,距Q为r处放入点电荷q，q受的电场力即库仑力，根据场强定义或该处场强为（r可取任意值），因此即为点电荷在真空中场强公式，其中Q为场

40、源电量，r为某点到场源的距离。k为静电常数。+q受力方向即为该点场强方向（如图所示）。若把+q换成-q，所受电场力方向正与场强方向相反，但仍与图中相同，说明场强不以电荷和力为转移。即正电荷场强向外，负电荷场强向内，离场源电荷越远，场强越小。几点注意:i 是适用于点电荷在真空中的电场，但是决定式；而适用各种电场，是定义式，而非决定式. 场强的大小与方向跟检验电荷的有无、电量、电性没有关系。图5ii 场强的大小只由场源电荷和场点到场源的距离来决定。离场源电荷越近的点场强越大，离场源电荷越远的点场强越小。（4） 场强的叠加对于多个电荷产生的电场，同样遵从平行四边形法则。两个电荷+Q和Q同时存在时，实

41、验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5所示（板画）。图6例3：（X轴上A、B两处分别放有两个点电荷（图6），A处为Q,B处为+2Q,在x轴上某处,两个电荷各自产生电场强度数值为EA和EB,则( )A.EA=EB之点,只有一处,该处合场强为0;B. EA=EB之点有两处,一处合场强为0,另一处合场强为2EAC. EA=EB之点共有三处,其中两处合场强为0;另一处合场强为2EAD. EA=EB之点共有三处,其中一处合场强为0,另二处合场强为2EA解析：根据题意画出图6。在AB之间某点x1,Q在x1处产生的场强，+2Q产生的场强。当时，E

42、A=EB。EA方向向左，EB的方向向左，合场强E=2EA。在A点左侧x2处，Ax2=rA，Bx2=rB，存在。 EA=EB，EA的方向向右，EB的方向向左，合场强E=0。在B点右侧x3处， Ax2Bx2， 不可能， EA=EB不存在。所以EA=EB之点有两处,且合场强一为0,另一为2EA,答案应选B.图7由上面例题可见：电场强度概念能定量描述各点电场的性质。但电场中各点场强的大小和方向的分布是非常复杂的，我们如何方便而又形象地了解电场中各点场强的分布情况呢？最好画图。如图5所示，在正电荷周围电场中画了很多场强矢量，从这个图上我们可以很方便地了解正电荷周围各点的电场分布情况，但它还不是最好的，因

43、为电场中有无数个点，我们不能画出无数个矢量，法拉第为我们提供了一种很好的方法，就是用电场线来形象地描述电场。4. 电场线（1） 电场线是描述电场强度分布的一族曲线.描述方法:用曲线的疏密描述电场的强弱,用曲线某点的切线方向表示该点场强方向.（2） 实验观察（课件归纳）各种电场的电场线：如图8。图8实验模拟几种典型的电场线。问1：任意两条电场线都不会相交，这是为什么？教师归纳：如果相交，则交点就会有两个切线方向，而同一点场强的大小和方向是唯一的。问2：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？图9图8从图9中可看出,E1为+Q在A处的场强,E2为Q在A处的场强,E为E1与E

44、2的合场强,正好为电场线在A的切线。两个点电荷形成的电场中,每条电场线上每个点符合上述的关系。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。它是不闭合的曲线.大家要特别注意一个问题：我们虽然可以用实验模拟电场线的分布，但是，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而引入的。大家知道，法拉第首先提出了电场，并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。虽然法拉第当时认为电场线是真实的曲线，这是不对的，但是，法拉第的场线思想却是非常宝贵的。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。总结：电

45、场线具有以下特点：i. 在静电场中,电场线从正电荷起,终于负电荷,ii. 电场线不能相交,否则一点将有两个场强方向.iii. 电场线不是电场里实际存在的线,是为使电场形象化的假想线. 5. 匀强电场图10（1） 实验观察：两块靠近、正对且等大平行的金属板,分别带等量正负电荷时的电场线。现象：它们之间的电场是电场线互相平行的直线,线间距离相等边缘附近除外.画出电场线如图10所示（2） 提问：象这样的电场线说明了其场强分布有何特点？讨论：其场强（边缘除外）大小处处相等，方向与板垂直，从正板到负板。图11教师指出：在电场的某一区域里,如果各点场强大小和方向都相同,这个区域的电场叫匀强电场我们把这种电

46、场称为“匀强电场”。例4：书P18/例解答略。例5：如图11所示,一个质量为30g带电量C的半径极小的小球,用丝线悬挂在某匀强电场中,电场线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30,由此可知匀强电场方向为 ,电场强度大小为 .(g取10m/s2)解析:分析小球受力,重力mg竖直向下,丝线拉力T沿丝线方向向上,因为小球处于平衡状态,还应受水平向左的电场力F.小球带负电,所受电场力方向与场强方向向反,所以场强方向水平向右。小球在三个力作用之下处于平衡状态.三个力的合力必为零。得：F=mgtg30又因为 所以有：E=mgtg30/q=随堂巩固练习：1、下述说法中正确的是（）A、电场线是客

47、观存在的B、电场线上某点的切线方向与与电荷在该点受力方向可以不同C、电场线与电荷运动的轨迹是一致的D、沿电场线方向,场强一定越来越大.图121. 如图12所示,正电荷q在电场力作用下由p向Q做加速运动,而且加速度越来越大,那么可以断定,它所在的电场是图中哪能一个?( )3、真空中两个带电量分别为Q和4Q的正点电荷,位于相距为30cm的A、B两点,将另一个正电荷q置于AB连线上的C点,q受的合力恰好为零,C点距A点 cm处.若将电荷q取走,C点场强为 N/C。4、试推算出等量异种电荷与等量同中电荷的电场线分布情况。【课后作业】第一课时：书20/1、2, 教材全练P7-8第二课时：书20/3、4；

48、教材全练P9-10【课后反思】第一章第四节电场中的导体(2课时)【教学目的】1、了解静电平衡状态，能应用场强叠加的原理解释静电平衡状态。2、了解静电屏蔽现象及其应用3、通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力【教学重点】静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布、电势等，【教学难点】运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因【教学媒体】1、实验器材：演示静电感应感应起电机，验电球、验电器（两个），带有绝缘支架金属球一个；演示静电平衡导体内部无净余电荷法拉第圆筒，验电器（一个），验电球，感应起电机；静电屏蔽演示金属网罩（一个），带

49、绝缘支架金属球，验电器；电场线模拟演示感应起电机，带电导体电场线模拟，静电感应平衡时的导体电场线模拟。2、课件：显示静电平衡过程中内部电荷移动的FLASH课件；视频法拉第笼【教学安排】【新课导入】回顾以下问题：（1） 电场的重要性质是什么？对放入其中的电荷有力的作用。（2） 导体的重要特征（或说导体导电的原因）是什么？导体内部有大量自由电荷。（3） 什么是静电感应现象？为什么会出现静电感应？静电感应就是导体在其他带电体的作用下，其中的自由电荷发生定向移动，使两端出现不同的电荷分布的现象。图2引导学生用刚学的“电场”概念替代场源电荷。导体在电场中时，导体上的自由电荷受电场力作用发生定向移动使两端

50、出现不同的电荷分布（如右图1）。（补做原来因天气原因推迟的静电感应现象演示实验：）实验1（如图2）： 利用起电机使绝缘金属球带电，从而产生电场，把感应电机靠近A摆放，且接触良好。将不带电验电球A先与B接触，再与验电器金属球D接触，如此反复，可见D金属箔张开。同样，可让A与C接触，再与E接触，反复几次，可见E金属箔也张开。由此可知B、C两端带电。此时，若将A上电荷放掉，让A与C接触后与D接触，反复几次，可见D金属箔张角变小，可见B、C两端电荷异号。可用A与B、C中部接触的，再与验电器接触，验电器金属箱不张开，电荷分布在两端。同理可分析A 带负电荷时，感应电机上电荷分布。【新课内容】1、静电平衡：

51、静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷称为感应电荷。板书：1、静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷称为感应电荷。教师提问：静电场中导体上自由电荷受电场力作用做定向移动会不会一直运动下去？学生讨论。（师提示：先移动的感应电荷会不会产生电场？它们的场方向如何？会对其它自由电荷产生什么影响？）图3得出结论：当导体置于电场中时，自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布。重新分布的电荷在导体内产生一个与原电场反向的电场，这种感应电场与原电场反向叠加，阻碍电荷定向移动。（如右图3）导体中的合电场越来越小，直至最后无电荷定向移动为止，这时感应电荷电场与原电场的合场强为零。板书： 2、静电平衡状态：导体

52、上处处无电荷定向移动的状态。3、静电平衡时的特征：A、导体内部处处场强为零。我们在这个特征基础上进行推论，可得静电场中导体的其他特点。图4板书： B、处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体外表面上。可采用反证法，若导体内部有净电荷，电荷周围有电场，那么导体内部电场强度将不为零，电荷将发生定向移动。实验2 法拉第圆筒实验。先用起电机使筒A带电，至A中箔片张开为止，利用验电球B可先从A外表面接触，再与验电器金属球C接触，反复几次后，可明显地看到C金属箔张开，可说明A外表面有电荷。若使B与A内壁接触后再与C接触，则C金属箔将不张开，可验证A内壁无电荷。演示实验：模拟导体表面的电场线分布。板书：

53、C、处于静电平衡状态的导体表面上任一点场强方向与该点表面垂直。图5可用反证法证明，若不垂直，沿表面有切向分量电荷将沿该分量方向发生定向移动。（如图5）如果我们沿导体表面移动电荷，则电荷所受电场力因为与场强在同一直线上，所以电场力也与导体表面切向垂直，这种情况下，电场力是不做功的。而在导体内场强又为零，所以移动电荷时没有电场力做功。板书： D、导体内和导体表面上移动电荷时，电场力都不做功。图6综上所示：静电平衡的导体内部处处E=0（强调是合场强，而非原电场强度和感应电场强度），电荷只分布在外表面上，导体表面上的场强处处都与该点表面切线垂直。在导体内任两点间移动电荷，电场力做功为零。2. 静电屏蔽

54、实验3：先使A带电，然后移近验电器B，由于静电感应，B的金属箔片张开，若把B置于金属网罩中，可发现B的金属箔片不张开。这是什么原因呢？请大家用刚刚所学的知识来解释一下。分析：金属网罩上处于A上正电荷产生的电场中，网罩上的电荷重新分布，最后达到静电平衡。此时，网罩内部合场强为零，即金属网罩内无电场。所以验电器上的电荷不出现重新分布，在箔片上不带电，所以不张开。这时的电场线是什么形状的呢？让学生尝试描绘。演示实验模拟静电感应中达到静电平衡时的导体的电场线分布。从实验中可以知道，金属网罩能把外电场遮住，使其内部不受外电场影响，这就是静电屏蔽现象。展示视频法拉第笼。许多电子仪器外面都套着金属罩，通讯电

55、缆外面包着一层铅皮，它们都是用来防止外电场的干扰而起屏蔽作用的。大家还能举出哪些生活中静电屏蔽的现象呢？或者可以在哪些地方应用或要防止静电屏蔽的产生呢？3. 随堂巩固练习：图7长L的不带电导体杆放于点电荷+Q（距杆左端为r）附近达到静电平衡后，求：杆中点的电场强度及杆上感应电荷在该点产生的电场强度。（解：如图7，因为杆处于静电平衡状态，故该点场强E=0；由+Q产生的电场强度和感应电荷电场合成。EQE感=E=0，所以）【课后作业】书P23/13，教材全练P11-12【课后反思】第二章第一节电场力做功与电势能 （2课时）【教学目的】1、会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所

56、做的功2、知道什么是电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系。3、培养知识的迁移能力。【教学重点】电势能的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算【教学难点】运用所学概念、规律解决实际问题【教学媒体】【教学安排】【新课导入】习题导入如右图中路径，有一电量为q、质量为m的正电荷以某一水平向右的速度v0在A点进入一场强大小为E，方向向右的匀场电场。问点电荷做什么运动？如何计算它到达距A为d的B点的速度（A、B在同一直线上）？如果从B点以v0向左进入呢？如果从A以v0垂直于电场线方向进入呢？(点电荷质量忽略不记)讨论：该电荷在场中受恒定的大小为qE，方向向右的电场力，因此要做匀加速直线运动，加

57、速度大小为。可以用运动学的公式计算。若从B向左进入，则电荷做匀减速运动。如果从A以v0垂直于电场线方向进入，则电荷做类似于平抛的运动。要用正交分解解决问题。（这里不展开）教师归纳：对，从这个例子可以看出，电荷的受力运动也与以往高一所学的质点运动一样遵循牛顿运动定律。而在高一力学中，我们出来用牛顿运动定律来分析解决物体的运动问题，还可以从功和能的角度来解决。那么，电场力做功吗？【新课内容】1. 电场力做功的特点：我们用刚才的匀强电场来分析电场力做功的特点。显然，在刚才的电荷移动中，电场力对电荷做了正功。如果我们将试探电荷q从其他路径由A移到B呢？大家一起来计算这几种情况下电场力对电荷所做的功。A

58、. 如右图中路径，q在沿折线ACB从A移往B的过程中, q在沿直线从A移往C的过程中，受到的电场力F=qE,电场力与位移AC的夹角始终为，F对q 所做的功为：W=FcosACqEd；在线段CB上静电力F与位移CB垂直，而不做功。F对q 所做的功为：W= qEdB. 再使q沿任意曲线ADB从A点移到B点。我们可以用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ADB。可以得出F对q 所做的功为：W= qEd结论：不论q经由什么路径从A点移动到B点，静电力做功都是一样的。虽然这个结论是从匀强电场推出，但对于非匀强电场也同样适用。板书：1、在匀强电场中，电场力做功值W= qEd，其中d为头尾两点沿电场力方

59、向的位移。2、电场力做功只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。2. 电势能 我们知道，功是能量转化的量度，一个力做功必定带来相应的能量转化。因此电场力做功，肯定也有能量发生转化。那是什么能发生了变化呢? 在刚才的电荷运动中，正电荷的动能增加了，是什么能转化过来的呢?物体在重力场中具有重力势能，同样的电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。电场力做功使得电势能与其他形式的能之间发生了转化。重力如果做正功，重力势能减少；重力如果做负功，重力势能增加。同样的，如果电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。板书：3、电场力做功量度电势能的减少量。WAB=EPA - EP

60、B（该公式含正负号） 电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，就好象重力功能确定重力势能的变化量，而不能确定重力势能的数值一样。因此模仿重力势能我们需要定义一个零势能面的问题，在确定电场中某点的电势能时，也要定义一个零势能面。才能确定其他地方的电势能的数值。若规定电荷在B点电势为零，则在A点电势能等于WAB。也就是说，电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能面位置所做的功。板书：4、电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能面位置所做的功。例如，在刚才的例子中，如果设A为零势能点，则正点电荷在A点电势能为零，由A到B电场力做了+qEd的

61、功，所以电势能减小，即正电荷在B点电势能为-qEd。（负号表示该处该电荷势能低于零，这里的正负号与大小有关）巩固：在刚才的例子中，如果设B为零势能点，则正点电荷在A点电势能为？+qEd；如果设B为零势能点，则负点电荷在A点电势能为？-qEd；如果设A为零势能点，则负点电荷在B点电势能为？+qEd。归纳并 板书：5、正电荷沿着电场线运动（或运动方向与电场线夹锐角）时，电场力做正功，电势能降低；负电荷沿着电场线运动（或运动方向与电场线夹锐角）时，电场力做负功，电势能升高。 可见所取的参考零势能点不同，即使是同一电荷在同一点也有不同的势能，但两点间的电势能差值是固定的。正如重力势能是物体与地球共有的一样，电势能也是电荷与电场共有的系统能量。它的大小与电荷电性电量和电场都有关的物理量。板书：6、通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能为零，或把电荷在大地表明上的电势能规定为零。3. 随堂巩固练习：课本P30/1、2（课练并讲评）【课后作业】教材全练P15-16【课后反思】第二章第二节电势与等势面【教学目的】1. 知道电势的概念，知道什么是等势面。理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功2. 知道电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。3. 知道实际中常取地球或与地球相连