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电场 电场强度
【教材分析】
本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第9章第3节的内容, 教科书从电荷在电场中受力入手，引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强 度的叠加”“电场线”“匀强电场”几部分内容组成。
本节我们共分为二课时完成，第一课时我们主要讲 “电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强 度的叠加”这部分内容。
教书定义电场强度的设计思路是:在一个电荷附近的任何一点，检验电荷会受到静电力的作用，静电力与检验电荷的电荷量的比值与该检验电荷的电荷量无关，说明比值反映了空间的某种性质，于是就定义了电场强度。
从某种意义上说，电场强度概念引入的同时也定义了电场。教学中可以提出电场的物质性，但不必过分强调，原因是学生对电场的存在还缺乏感性认识，他们必须通过一段时间的学习后，才能逐步认识。这里只要求学生通过电场对电荷的作用来检验其存在，了解电场是物质存在的形式之一，知道电场具有确定的性质，它对位于电场中的电荷施加作用力。其他方面不要求做进一步的拓展。
另外，对电场强度的理解需要明确的还有:它不依赖于电场中是否有检验电荷，也不依赖于检验电荷的性质。学生应该知道电场强度的定义式，理解其矢量性和叠加性，并会用电场线描述电场。
【教学重难点】
重点
1.探究描述电场强弱的物理量。
2.理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行相关的计算。
难点
对电场概念的理解和应用电场的叠加原理进行相关计算。
【新课导入】
通过起电机使人体带电，人的头发会竖起散开。
为什么会出现这样的现象？你会解释产生这一现象的原因吗
现在，我们就带着这个问题学习“电场电场强度”这一节。
【新课教学】
1.电场
阅读教材第11~12页的相关内容，自学“电场”的有关知识。
问题1：“电场”这一观点是谁提出来的？电荷受到的作用力是什么给予的？
“电场”这一观点是英国科学家法拉第最先提出来的。电荷受到的作用力是“电场”给予的。
问题2：什么是电场
电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，具有物质的某些特性，如动量、能量等。它虽然是看不见、摸不着的，但它真实存在，这种物质叫作场性物质。
问题3：电场有什么特点？
电场存在于电荷的周围；与电荷的存在有瞬时关系；对放入其中的电荷有力的作用。
演示实验：用收音机接收某电台的信号。
根据实验的现象思考：电磁波存在吗？人眼能看到它吗？
电磁波虽然不能被人们看见，但它存在的真实性，可以通过仪器（如收音机）检验到。这表明电磁波是真实存在的物质。
问题4：如图所示是上节课所做的一个实验，它表明挂在P1、P2、P；三个位置的电荷受到的带电体A对它们的作用力不同，那么，它的实质是什么？
三个小球所在位置电场的强弱不同。
设计意图：教师提出问题，让学生带着问题思考听课、阅读教材，根据问题学习电场的相关内容。教师再讲解并演示电磁波的存在，引导学生回答问题，并给予表扬。这一过程能进一步强化学生对电场的认识。
2.电场强度
问题1：电场有什么特点？怎样描述电场的强弱
电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的，因此，在研究电场的性质时，应该将电荷放人电场中，从电荷所受的静电力入手研究电场的强弱。
问题2：为了研究电场的强弱，我们要首先引入试探电荷与场源电荷，那么，什么是试探电荷？什么是场源电荷
试探电荷应该是电荷量和体积都很小的点电荷。电荷量很小，是为了使它放人后不影响原来要研究的电场。体积很小是为了便于用它来研究电场各点的性质。激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。
问题3：我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱，那么，用什么物理量能够描述电场的强弱呢？
如图所示，在点电荷Q的电场中的P点，放入试探电荷q1、q2，它们分别受的静电力与它们的电荷量之比有什么特点？
由库仑定律得
整理得
由此可见，放在P点的试探电荷受到的静电力与它的电荷量之比，跟该点的试探电荷的电荷量无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q及P点与场源电荷的距离r有关。
问题4：如何定义电场强度？它的定义式是什么？单位及含义是什么？是标量还是矢量？决定因素是什么
实验表明，无论是点电荷的电场还是其他电场，在电场的不同位置，试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比一般来说是不一样的。它反映了电场在各点的性质，叫作电场强度。
定义式：E=F/q
单位是牛每库，符号为N/C。
如果1C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1N，那么该点的电场强度就是1N/C。
电场强度是矢量。物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。
注意：电场中某点的电场强度，虽然可以用公式E=F/q求出，但电场中某点的电场强度不与F成正比，也不与q成反比，它只由场源电荷的电荷量和场中点的位置决定。
设计意图：教师提出问题，学生边阅读教材边思考并回答问题。教师对于学生的回答要给予积极的评价，引导学生推导并得出结论，理解电场强度的特点。
3.点电荷的电场 电场强度的叠加
问题1：在某一电荷产生的电场中，不同位置的电场强度一般是不同的。那么，电场强度与产生它的场源电荷有什么关系
一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度为。
问题2：正、负点电荷产生的电场强度的方向有何特点
如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径向外，如图甲所示；当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径向内，如图乙所示。
问题3：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的电场强度是怎样的呢？
两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的静电力，等于各点电荷单独对这个点电荷的静电力的矢量和。由此可以推理，如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
例如，图中P点的电场强度E，等于点电荷Q1在该点产生的电场强度E；与点电荷Q2(为负电荷)在该点产生的电场强度E2的矢量和。
在一个比较大的带电体不能看作点电荷的情况下，当计算它的电场时，可以把它分成若干小块，只要每个小块足够小，就可以看成点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。可以证明，一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即。式中的r是球心到该点的距离(r>R)，Q为整个球体所带的电荷量。球的内部的电场强度则处处为0。
电场线
问题1：除了用数学公式描述电场外，如何用一个形象简洁的方法描述电场的强弱与方向？电场线又是如何定义的
法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是画电场线。
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向（如图所示）。在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏，因此在同一幅图中可以用电场线的疏密来比较各点电场强度的大小。
问题2：从图1和图2中可以看出，电场线有什么特点？
图1
图2
（1）电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。
（2）同一电场的电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
（3）电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致，电场线的疏密反映电场强度的大小（疏弱密强）。
（4）电场线不是实际存在的线，是假想的线。
5.匀强电场
如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。
问题：匀强电场的电场线是什么样子的？
由于方向相同，匀强电场中的电场线应该是平行的；又由于电场强度大小相等，电场线的疏密程度应该是相同的。所以，匀强电场的电场线可以用间隔相等的平行线来表示。例如，相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场。
【板书】
1.电场
电场是电荷周围存在的一种客观物质。
2.电场强度
（1）定义：无论是点电荷的电场还是其他电场，在电场的不同位置，试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比一般来说是不一样的。它反映了电场在各点的性质，叫作电场强度。
（2）定义式：
（3）方向规定：电场强度是矢量。物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。
（4）单位及意义：单位为牛每库，符号为N/C。如果1C的电荷在电场中的某点受到的电场力是1N，那么，该点的电场强度就是1N/C。
（5）决定因素：放在P点的试探电荷受到的静电力与它的电荷量之比，跟该点的试探电荷的电荷量无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q及P点与场源电荷之间的距离r有关。
3.点电荷的电场电场强度的叠加
（1）点电荷的电场强度
（2）电场强度的叠加
4.电场线
（1）定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
（2）特点：
①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。
②同一电场的电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
③电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致，电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)。
④电场线不是实际存在的线，是假想的线。
5.匀强电场
（1）定义：如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。
（2）电场线特点：间隔相等的平行线。

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