【文章內(nèi)容簡介】 電場和電荷共同決定 僅由電場自身決定大小 F = qE E = F / q方向正電荷受力與 E 同向負電荷受力與 E 反向規(guī)定 E 的方向為正電荷在該點的受力方向區(qū)別單位 N N / C ( 或 V / m )聯(lián)系 F = qE ( 普遍適用 ) 過這種計算，使學生理解場強的矢量性 5． 電場線是為了形象描述電場而引入的，電場線不是實際存在的線。 教后記： 對于兩個公式的理解以及電場強度的定義還存在問題，要通過題目去強化。 對于幾種典型問題，學生死記答案，要讓他們養(yǎng)成分析 題目的習慣。 學生對于計算題過于依賴計算器，要讓他們養(yǎng)成手算習慣。 專題：靜電平衡 【教學 三維 目標】 1． 知道靜電感應產(chǎn)生的原因，理解什么是靜電平衡狀態(tài) 2． 理解靜電平衡時，凈電荷只分布在導體表面且內(nèi)部場強處處為零 3． 知道靜電屏蔽及其應用 【重點 難點 】 靜電平衡狀態(tài) 電場中導體的特點 【教學方法】 推理歸納法、問題解決法、實驗法 【 教具準備 】 驗電器、法拉第圓筒、有絕緣柄的金屬球一個、金屬網(wǎng)罩、收音機、感應起電機、導線若干 【教學過程】 (一 )復習提問 什么是靜電感應現(xiàn)象？ 靜電感 應現(xiàn)象的實質(zhì)是什么？ 在靜電感應時用手摸一下導體，再移走源電荷，則導體帶什么電？ 若將導體接地則情況如何？左端接地呢？ (二 )新課教學 一、電場中的導體 金屬導體的特征： 由做熱振動的正離子和做無規(guī)則熱運動的自由電子組成 靜電感應現(xiàn)象 問題：在源電荷的電場中引入金屬導體后會對空間各點的場強 有影響嗎？ 是什么作用使金屬內(nèi)的電子定向移動的？此移動一直進行嗎？ 金 屬導體內(nèi)部有電場嗎？ 答：使空間電場重新分布 源電荷的電場使導體內(nèi)部自由電子定向移動 靜電平衡狀態(tài)： 導體（包括表面）中沒有電荷定向移動時的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài) 靜電平衡狀態(tài)下導體的特點： ⑴內(nèi)部場強處處為零（不為 0則自由電子將繼續(xù)移動直至合場強為 0） ⑵導體中沒有自由電荷定向移動 + － － ＋ ＋ ＋ － + － － ＋ ＋ ＋ － ⑶凈電荷分布在導體表面 實驗證明： 法拉第圓筒實驗 ⑷導體表面附近電 場線與表面垂直 理論證明：中性導體帶電后，由于同種電荷相互排斥，凈電荷只能分布在表面 反證法：若內(nèi)部有自由電荷，則內(nèi)部場強不為 0，導體就不是處于靜電平衡狀態(tài) 靜電平衡時導體周圍電場分布： 上圖空間實際電場分布，不會出現(xiàn)虛線電場線 二、靜電屏蔽 空腔導體的特點： 凈電荷只分布在外表面，內(nèi)表面不帶電，空腔內(nèi)沒有電場 靜電屏蔽 外部電場對內(nèi)部儀器沒有影響 若將源電荷置于空腔內(nèi)，則外對內(nèi)沒有影響，但內(nèi)對外有影響 實驗演示：將收音機置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)則聲音大小減小 若將球殼接地，則內(nèi)外各不影響 應用 電學儀器和電子設備外面套有金屬罩 通信電纜版面包一層鉛皮 高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網(wǎng)衣 通訊工具在鋼筋結構房屋中接收信號弱 (三 )鞏固練習 例 1：如圖所示，在一個原來不帶電的金屬導體殼的球心處放一正電荷，試分析 A、 B、 C三點的場強： + － － ＋ ＋ ＋ － + ＿ ＿ ＿ ＋ ＋ ＋ + + + + A B C A． EA≠ 0 ， EB=0 ， EC=0 B． EA≠ 0 ， EB≠ 0 ， EC=0 C． EA≠ 0 ， EB≠ 0 ， EC≠ 0 D． EA=0 ， EB≠ 0 ， EC=0 例 2：如圖所示， A、 B 是兩個架在絕緣支座上的金屬球，都不帶電，中間用導線連接，現(xiàn)用一帶正電的小球 C靠近 B，用手摸一下 B球，再撤去導線，然后移走 C球，則 A、 B帶電情況： A． A球帶正電， B球帶負電 B． A球帶正電， B球不帶電 C． A球不帶電， B球帶負電 D． 以上說法都不正確 例 3：長為 L的金屬棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為 q的正電荷放在距棒左端 R處且與棒在一條線上，則棒上感應電荷在棒內(nèi)中點 O 處產(chǎn)生的場強的大小 ，方向 。 (四 )小結 靜電平衡狀 態(tài)下導體有什么特點？ 靜電屏蔽有哪幾種情況？有哪些應用？ 【布置作業(yè)】 【教 后記 】 教材并沒有安排這一節(jié)的內(nèi)容，但在歷屆高考中都有體現(xiàn)，所以對于這塊知識原則是講清基礎知識，不追求深難偏。 學生對電場強度大小，方向的判斷，導體內(nèi)部外部的區(qū)別存在問題，準備在作業(yè)紙上讓他們逐步解決問題。 A B + C + R L O q 電勢能 電勢 教學三維目標 （一）知識與技能 理解靜電力做功的特點、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關系。 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 系。了解電勢與電場線的關系，了解等勢面的意義及與電場線的關系。 （二）過程與方法 通過與前面知識的結合，理解電勢能與靜電力做的功的關系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。 （三）情感態(tài)度與價值觀 嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關的實際問題，增強科學探究的價值觀。 重點： 理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。 難點： 掌握電勢能與做功的關系，并能用此解決相關問題。 教學過程： （一）復習前面相關知識 1．靜電力、電場強度概念，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．復習功和能量的關系。 從靜電力做功使試探電荷獲得動能入手，提出問題：是什么能轉化為試探電荷的動能？引入新課。 （二）進行新課 1．靜電力做功的特點 結合課本圖 1。 41（右圖）分析試探電荷 q在場強為 E 的均強電場中沿不同路徑從 A運動到 B電場力做功的情況。 q沿直線從 A到 B q沿折線從 A到 M、再從 M到 B q沿任意曲線線 A到 B 結果都一樣即： W=qELAM =qELABcos? 【結論】：在任何電場中，靜電力移動電荷所做的功，只與始末兩點的位置有關，而與電荷的運 動路徑無關。 與重力做功類比，引出： 2．電勢能 電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。 靜電力做功與電勢能變化的關系： 靜電力做的功等于電勢能的變化量。寫成式子為： PBPA EEWAB ?? 注意： ①．電場力做正功，電荷的電勢能減?。浑妶隽ψ鲐摴?，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，電勢能與動能相互轉化，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具有的電勢能都為正， 負電荷在任一點具有的電勢能都為負。在負電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為負，負電荷在任意一點具有的電勢能都為正。 ④．求電荷在電場中某點具有的電勢能 電荷在電場中某一點 A 具有的電勢能 EP等于將該點電荷由 A 點移到電勢零點電場力所做的功 W的。即 EP=W ⑤．求電荷在電場中 A、 B兩點具有的電勢能高低 將電荷由 A點移到 B點根據(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點電勢能大于在 B點的電勢能，反之電場力做負功，電勢能增加，電荷在 B點的電勢能小于在 B點的電勢能。 ⑥電勢能零點的規(guī)定 若要確 定電荷在電場中的電勢能，應先規(guī)定電場中電勢能的零位置。 關于電勢能零點的規(guī)定： P19（大地或無窮遠默認為零） 所以：電荷在電場中某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零電勢能位置時電場力所有做的功。如上式若取 B為電勢能零點，則 A點的電勢能為： ABABPA qELWE ?? 舉例分析：對圖 1。 41中的各量附與一定的數(shù)值，后讓學生計算。（ 1課時） 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。 43 （ 1）定義：電荷在電場中某一 點的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點的電勢。用? 表示。標量，只有大小，沒有方向，但有正負。 （ 2）公式：qEp??（與試探電荷無關） （ 3）單位：伏特（ V） （ 4）電勢與電場線的關系：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 某一點的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關，即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇． （大地或無窮遠默認為零） ◎讓學生思考和討論 P21問題?！蛞龑W生分析問題與練習 4 4．等勢面 ⑴．定義：電場中電勢相等的點構成的面 ⑵．等勢面的性質(zhì)： ①．在同一等勢面上各點電勢相等，所以在同一等勢面上移動電荷，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：中點電勢最小 中線上：由中點到無窮遠電勢逐漸減小，無窮遠電勢為零。 ②等量異種電荷連線上和中線上 連線上：由正電荷到負電荷電勢逐漸減小。 中 線上：各點電勢相等且都等于零。 （三）小結： 對本節(jié)內(nèi)容要點進行概括。 （四）鞏固新課 1．引導學生完成問題與練習其他題目。 2．閱讀教材內(nèi)容 教后記 ： 電勢能、電勢、等勢面都是非常抽象的概念，上課前就準備用類比法（重力勢能、高度、等高線）幫助學生理解，在課上取得了一定效果，但時間安排上又出了問題，以后需要兩節(jié)課來解決這些問題。 學生對于電勢和電勢能的相對性的理解有障礙。 電勢差 教學三維目標： （一）知識與技能 理解電勢差的概念；會計算點電荷在電場力作用下，從電場中一點移動到另一點時電場力所做 的功； （二）過程與方法 知道電勢和電勢差的關系； （三）情感態(tài)度與價值觀 培養(yǎng)學生概括、歸納、類比的能力和抽象思維能力。 教學重點和難點： 重點： 電勢差 的 概念，電勢能的改變與電場力做功的關系，電功計算。 難點： 電勢差的定義（比值）及 “ 在電場中電場力對電荷做功引起電荷的電勢能的減少 ” 的認識 。 教學過程： 一、新課教學： 電勢差：（又叫電壓） （ 1）定義： 電荷 q 在電場力作用下由 A 點移到另一點 B的過程中，電場力做的功 WAB與電荷量 q 的比值，叫 A、 B兩點之間的電勢差 UAB。 （ 2）定義式：qWU ABAB? （ 3）單位： 伏特 符號： V 1V=1J/C （ 4）物理意義： 電勢差的值即為電場力作用下兩點間移動一庫侖的正電荷電場力做的功。 例如： UAB=10V，移動 1庫侖正電荷電場力做功為 10J，移動 1庫侖負電荷電場力做功－ 10J。 電勢與電勢差的比較： （ 1） 電勢差是電場中兩點間的電勢的差值， BAABU ?? ?? （ 2） 電場中某一點的電勢的大小，與選取的參考點有關；電勢差的大小，與選取的參考點無關。 （ 3） 電勢和電勢差都是標量，單位都 是伏特，都有正負值； 電勢的正負表示該點比參考點的電勢大或??； 電勢差的正負表示兩點的電勢的高低。 應用 ABAB qUW ? 計算時，相關物理量用正、負值代入，其結果： ABW ＞ 0，電場力做正功； ABW ＜ 0，電場力做負功； ABU ＞ 0， A? ＞ B? ； ABU ＜ 0， A? ＜ B? 二、典型例題分析： 【 例 1】教材 P24頁 例 1 【 例 2】將一個電量為－ 2 10－ 9C的點電荷從電場中的 N點移到 M點，需克服電場力做功 10－ 8J， N、 M 兩點間的電勢差 UNM為多少？若將該電荷從 M 移到 N，電場力做什么功？ UMN為多少？ 【 解析 】（ 1） WNM=－ 10－ 8J， VqWU NMNM 7102 98 ??? ???? ?? （ 2） WMN= 10－ 8J， VqWU MNMN 7102 98 ???? ??? ?? 說明： 應用 ABAB qUW ? 計算時，注意各物理量用正負值代入。 【 例 3】一個電荷量為 1 10－ 5C 的電荷，從電場外某點移到電場內(nèi)的一點 A 時，克服電