第一章 静电场 第3节 电场及其描述

第一章 静电场

第3节 电场及其描述

【教学目标】

（一）知识与技能

1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态。

2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。

3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。

4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算。 （二）过程与方法

通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。

（三）情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。

【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。 【教学方法】问题导学 讨论 探究 【课时安排】2课时 【教学过程】

引入：我们在高一物理的学习中学过的力有重力、弹力、摩擦力等。其中弹力、摩擦力是通过接触产生的力；而重力（万有引力）可以不通过接触产生，如物体在空中下落的过程中，尽管没有直接接触地面，仍受到重力作用，此时的重力是通过重力场传递的。那么，上节课我们学习的电荷之间的相互作用力——库仑力或静电力，电荷之间也没有接触，这种作用力是怎么从一个物体到另一个物体的呢？它们是靠什么传递的呢？

翻开课本P15看第二段。正确的观点是电荷周围存在场，电荷的相互作用力是通过场来传递的。由于是带电体或者说电荷产生的场，故称为电场。

【板书】一、电场及电场力

【板书】1.电场：电荷周围都形成电场。

电场已被证明是一种客观存在，是物质存在的一种形式。移动运营商（如电信、移动、联通）就是靠激发电磁场的方式发送各种信号的。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，用手机接受到它们发送的信号，这就是电磁场客观

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存在的很好例证。还有通过卫星导航，也是通过电磁场，手机或导航仪与卫星相联系进行导航。电场对于处在其中的电荷有力的作用。这种力叫做电场力。

【板书】2.电场力：电场对处在其中的电荷的作用力。

电场力与原来说的静电力、库仑力是一回事。原来我们说电荷q１对电荷q2产生静电力（或说库仑力），现在应该说电荷q1产生电场，这个电场对电荷q2产生作用力——电场力。

凡是有电荷的地方，周围就存在电场。课本P15最后一段。（电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用。电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A产生的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B产生的电场对电荷A的作用。） 过渡：电场对于处在其中的电荷有力的作用，怎样描述这种作用呢？看课本P16第一段。

【板书】二、电场强度

【板书】1.试探电荷：电荷量足够小不影响所研究电场的点电荷。

过渡：下面我们用试探电荷（理想化模型）来探究电场中各点的性质。看课本P16中的实验与探究。得出的结论：（P16第2、3段）

【板书】2. 电场强度：

【板书】①定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。用E表示。 【板书】公式（大小）：E=F/q （适用于所有电场） 【板书】单位：N/C

【板书】②方向性：电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。

【板书】负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反。

【板书】③唯一性和固定性：电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的试探电荷q无关，它决定于电场

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的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入试探电荷及所受的电场力无关。

【板书】④应用和意义：已知E和q可求该电荷在该点受到的电场力的大小；从力的角度描述了电场的性质，反应了电场的强弱。 带领学生讨论真空中点电荷周围的电场，说明研究方法：将试探电荷q放入点电荷

Q周围的电场中某点，判断试探电荷q所受的电场力的大小和方向，从而得出该点场强。总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向。在此过程中注意引导学生总结公式E=F/q和E=kQ/r2的区别及联系。

根据电场强度的定义式和库仑定律，可以推导出点电荷Q所形成的电场中任意点的电场强度。

【板书】三、点电荷周围的电场

【板书】1. 大小：E=kQ/r2 （只适用于点电荷的电场） 【板书】2. 方向：如果是正电荷Q，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷Q，E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q 。 【板书】3. 公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离。空间某点的场强是由产生电场的场源电荷Q和该点距场源电荷Q的距离r决定的，与试探电荷q无关。

除了点电荷的电场外，还有一种常见的电场——匀强电场。看课本P18第一段。

【板书】4. 匀强电场：大小和方向都处处相同的电场。

课堂例题：P18

过渡：从前面的学习我们知道，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？最好是画图。用图示的方法能形象直观地描述物理问题，是研究物理问题的常用方法。

如图所示，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，因为电场中有无数个点，我们不能画出无数个矢量，

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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。

【板书】四、电场线：为了形象描述电场而引入的实际不存在的线。 【板书】1. 基本性质：

【板书】①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。 【板书】②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)。

【板书】③静电场中电场线总是起于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远。它不闭合，也不会在没有电荷的地方起始或终止。 【板书】④任意两条电场线不相交、不相切。（否则一点将有两个场强方向或这一点场强无穷大）

介绍各种点电荷电场线的分布情况。

电场 正点电荷 负点电荷 等量同种电荷 等量异种电荷 匀强电场

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电场线图样 简要描述 发散状 会聚状 相斥状 相吸状 平行的、等间距的、同向的直线 【小结】对本节内容做简要的小结

讨论电场力与电场强度的区别于联系

物理量电场力电场强度

比较内容

物理意义电荷在电场中所受力反映电场的力的属性

区决定因素由电场和电荷共同决定仅由电场自身决定

大小F=qEE=F/q

正电荷受力与E同向规定E的方向为正电荷在 方向别负电荷受力与E反向该点的受力方向

单位N/C(或V/m)N

联系F=qE(普遍适用)

【教学反思】

1．电场强度是表示电场强弱的物理量，因而在引入电场强度的概念时，应该使学生了解什么是电场的强弱，同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不同的，所受电场力大的点，电场强。

2．应当使学生理解为什么可以用比值F/q来表示电场强度，知道这个比值与电荷q无关，是反映电场性质的物理量。

用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法，应结合学生前面学过的类似的定义方法，让学生领会电场强度的定义。

3．应当要求学生确切地理解E=F/q和E=kQ/r2这两个公式的含义，以及它们的区别和联系。

4．应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂，一般只限于两个电场叠加的情形。通过这种计算，使学生理解场强的矢量性。

5．电场线是为了形象描述电场而引入的，电场线不是实际存在的线。

6．对于两个公式的理解以及电场强度的定义还存在问题，要通过题目去强化。 7．对于几种典型问题，学生死记答案，要让他们养成分析题目的习惯。 8．学生对于计算题过于依赖计算器，要让他们养成手算习惯。

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