高中物理《电场》章节教学探讨

南京市高二物理教学研究讲座

高中物理《电场》章节教学探讨

南京师大附中 周远宏

教 材 分 析

本章是高中物理电磁学的起始章节，可以说本章将学生引入另一个新的学习领域；本章教学是整个电磁学教学的基础，对后续的电磁学的教学将产生深远的影响。

《电场》章节的知识特点：（1）新概念多且抽象不易直接感知；（2）综合性强、跨度大；（3）包含有丰富的物理思维方法。

教 学 建 议

一、总体教学建议：

1、加强演示实验和生活经验在教学中的形象思维支撑，促进学生获得正确的知识表象；

2、不失时机地、及时地进行宏观和微观的联系，突出学生对电荷运动及电相互作用中的微观机理理解；

3、注意物理概念的辨析，防止相似概念混淆； 4、突出类比思维方法的应用，促进知识的有效建构； 5、加强力电知识综合，提高大幅度迁移和应用知识的能力；

二、教学建议：

知识版块及知识结构：

静电基本现象?电场力的性质和能的性质?电场对电场中的物质的作用（电场对电荷的作用、电场对导体的作用、电场对电介质的作用）

第一节 电荷 库仑定律 （建议2课时）

基本内容：电的相互作用（同性相斥、异性相吸）、各种起电的方法（摩擦起电、接触起电、感应起电）、电荷守恒定律、元电荷、库仑定律

地位作用：库仑定律是最简单的电的相互作用力的计算，是进一步研究电场性质，引进电场强度等概念的基础。

教学建议：（1）尽可能地用多种方式从实验的角度开展教学，做好静电感应的演示实验（课本图13―1），同时不失时机地穿插对实验现象的微观解释；（2）建立电荷是量子化的概念，认识元电荷；（3）演示课本图13―2实验，定性地分析电荷间的相互作用力与哪些物理量有关，注意介绍库仑扭秤实验的原理、技巧（库仑在未知电荷单位的情况下，巧妙地应用对称法解决电荷分割问题等）和库仑定律的发现过程，讲清库仑定律各量的物理意义、适用范围、符号规则等；（4）有意识地比较电相互作用力和引力，为今后

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忽略引力（或重力）的理想化思维方法的应用埋下伏笔；（5）突出点电荷间相互作用的力学研究。

说明：

（1）在演示课本图13―2实验（如上左图：定性地分析电荷间的相互作用力与哪些物理量有关）之前，可让学生分析一个力学小问题：用细线系一小球（如上右图），将线的另一端悬挂起来，给小球施加一水平力F，试分析小球平衡时拉力F与偏离平衡位置的角度θ的关系？ （F = mgtanθ）

（2）库仑定律和万有引力定律很相似：它们都是平方反比律，体现了物理定律的对称美。（为什么？给学生留下思考的问题）

[例1] 两个直径为r的金属带电球，当它们相距100r时的作用力为F，当它们相距为r时的作用力 （ D ）

A、F/100 B、10F C、100F D、以上答案均不对

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[例2] 在真空中有两个点电荷A和B，QA ＝4×10—6C，QB ＝―4×10—6C，相距r＝2m，如果在它

们连线的中点再放点电荷C，QC ＝1×10C，求：（1）电荷C受到的静电力的大小和方向． （2）若让电荷B带上4×10C的正电，其他条件不变，则电荷C受到的静电力的大小和方向．

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[例3] 一根置于水平面上光滑玻璃管内部有两个完全一样的弹性金属小球A和B，分别带十

9Q和一Q的电量，由如图位置静止释放，求：小球再次经过图中位置时A的加速度为释放前几倍？ 16/9

[例4] A、B两个点电荷，相距r。A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷。

（1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷q，才能使此电荷处于平衡状态？

（2）如果A和B是自由的，又应如何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态。且求第三个点电荷的电量q的大小及电性。

（1）q在AB间距A0.6r处；（2）q一定带负电荷，q=1.44Q

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[例5] 如图所示，光滑绝缘水平面上固定着三个带电小球A、B、C，它们质量均为m，间距均为r，A、B带电量均为+q。现对C球施加一水平力F的同时，将三个小球都放开。欲使三个小球在运动过程中保持间距r都不变，求：（1）C球的电性和电量；

（2）水平力F及小球的加速度。

（1）负电荷qc=2q；（2）F=33 A r r B r C F kqkq；（3）a?3 rmr

第二节 电场 电场强度

基本内容：电荷之间通过电场发生相互作用、电场强度和电场的叠加原理 地位作用：本章的重点和难点，是整个电磁学学习的基础

教学建议：（1）简单介绍人类对场的概念的认识过程，指出假设—检验是人类认识客观世界的常用方法；（2）让学生理解“为什么用比值

F来表示电场强度？”，通过电q场强度概念的引入，突出电场强度是描述电场力的性质的物理量，同时指出比值法定义物理量是物理学中常用的方法；（3）讲透电场强度的物理意义、矢量性、物质性；（4）用典型例题讲清电场的叠加原理，注意区别电场强度的定义式、点电荷电场强度的公式；

[例6] 下列各种说法中正确的是 （ ）

A．根据公式 E=反比

B．电场强度的方向总是跟电场力的方向一致

C．用负电荷受到的电场力跟它的电量的比值也可以求出电场强度的大小，不过电场强度的方向与负电荷受到的电场力的方向相反

D．对点电荷Q的电场中的某点而言，若放入该点的点电荷由十q变为一q时，该点的电场强度E的方向也改变

[例7] 关于电场，下列说法中正确的是 （ B ）

A．E=F/q，若q减半，则该处电场强度为原来的2倍 B．E?kF可知，电场强度跟电场力成正比，跟放入电场中的电荷的电量成qQ中，E与Q成正比，而与r2成反比 2rC．在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各处的场强相同 D．电场中某点场强的方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向

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[例8] 如图所示，均匀带电圆环的总电量为Q，环的半径为b，在轴线上距环心为a处有一

点，圆环上的电荷在这一点产生的总场强大小为 。

kQa?a2?b2?3

2第三节 电场线

教学建议：（1）讲透电场线的物理思想：电场线是为了形象地描述电场的分布情况而假想的曲线（实际上不存在）；学会用反证法证明：任意两条电场线不能相交；（2）仔细分析几种典型电场的电场线的分布特征：①孤立的正、负点电荷、②两个等量同种点电荷（中垂面上的场强）、③两个等量异种点电荷（中垂面上的场强）、④匀强电场。

[例9] 把质量为m的正点电荷q，在电场中从静止开始释放，在它运动的过程中，如果不计重力，下面说法正确的是 （ D ）

A、点电荷运动轨迹必和电场线重合；

B、点电荷的速度方向必定与所在电场线的切线方向一致； C、点电荷的加速度方向必定与所在电场线的切线方向垂直； D、点电荷受电场力的方向必定与所在电场线的切线方向一致。

第四节 静电屏蔽

教学建议：（1）从微观的角度分析静电感应现象，区别原电场E0、感应电荷的电场E′以及

合场强E的不同；（2）静电平衡状态的概念、性质；（3）做好静电屏蔽的演示实验（课本图

13―19），介绍静电屏蔽现象在现代生产、生活中的广泛应用。

[例10] 两带电量为Q的等量异性点电荷相距l，在连线中点O处

有一半径为r的金属球壳（r＜l/2），球心在O点，求：球心O点的感应电荷产生的场强大小与方向。

E外?8kQ2，方向沿AB连线指向+Q

l[例11] 一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上的感应电荷在球内a、b、c三点产生的电场强度分别为Ea、Eb、Ec三者相比（ C ）

A．Ea最大

C．Ec最大

B．Eb最大 D．Ea＝Eb=Ec

第五节 电势差 电势

基本内容：电势差的概念和单位、电场力做功的特点、电势的概念、电势能的概念以及电场力做功与电荷的电势能改变的关系

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地位作用： 本章的重点和难点，从另一个角度（能量）研究电场的性质，是整个电磁学学习的基础

教学建议：（1）以匀强电场为例（如右图所示），阐明静电场力做功的特点（与电荷移动的具体路径无关），并启发学生与重力场中重力做功的特点相比较；

（2）揭示电场力做功与电势差的关系：WAB = qUAB （ UAB =

WAB）使用公式时，建议qq、UAB 、WAB 均带入符号；（3）重点讲清电势差的概念、电势的概念和电势能的概念；（4）采用类比法定性地讲透电场力做功与电荷的电势能改变的关系。 注意：教材中按电势差→电势→电势能的顺序进行讲解的，也可以按电势→电势差→电势能的顺序进行讲解的（教参中提到）

[例12] 下面各种说法中正确的是 （ ）

A．正电荷在电场力的作用下只能向着电势低的地方运动 B．正电荷在电场力的作用下只能向着电势能低的地方运动

C．初速度为零的电荷在电场力的作用下一定向着电势能低的地方运动 D．初速度为零的正电荷在电场力的作用下一定向着电势低的地方运动

[例13] 下列关于电场线的各种说法中，正确的是 （ ）

A．电场线上每一点的切线方向表示正电荷在该点的运动方向 B．沿电场线的方向场强减小 C．沿电场线的方向电势降低

D．沿电场线移动电荷，电场力必做正功

[例14]a、b为电场中的两点，满足两点电场强度矢量相等、电势也相等的条件是 （ D ）

A、在点电荷的电场中与点电荷距离相等的a、b两点 B、匀强电场中的同一电场线上的a、b两点

C、两个等量同种电荷连线的垂直平分线上，与两个点电荷连线中点距离相等的a、b两点

D、两个等量异种电荷连线的垂直平分线上，与两个点电荷连线中点距离相等的a、b两点

[例15] （2003年上海）一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该

电荷作初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷的A、B两点的电势能εA、εB之间的关系为 （ AD ）

A． EA＝EB B． EA＜EB C． εA＝εB D． εA＞εB

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2l5t.html