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《電場線》教學設計

時間：2021-02-09 18:38:41 教學設計

《電場線》教學設計

　　【教學目標】

《電場線》教學設計

　　1.知道電場線的定義及物理意義。

　　2.從簡單的點電荷入手，通過想象畫出點電荷的電場線，并用實驗顯示電場線的分布情況，熟悉幾種常見電場的電場線分布，培養學生的形象思維能力，并進行科學研究方法的教育。

　　3.通過觀察各種電場線，認識靜電場的電場線，培養學生的觀察能力。

　　4.知道什么是勻強電場，掌握勻強電場的特點;

　　【教學重、難點】

　　重點：掌握靜電場的電場線的分布。

　　難點：理解電場線的性質。

　　【教具】

　　感應起電機、計算機多媒體設備、CAI課件等。

　　【教學過程】

　　一、復習提問引入新課

　　通過前面的學習，我們知道，電荷周圍存在著一種“看不見”“摸不著”的特殊物質，那就是電場。我們是用什么物理量來描述電場的強弱?

　　生：電場強度

　　(Flash顯示)師：比如，在真空中有一正點電荷，電量為+Q。

　　師：如何把A點的場強形象地表示出來?

　　生：畫箭頭。

　　師：畫箭頭，這是常用的表示矢量的方法，即在A點畫上一箭頭，如果電場中還有另一點B，如何同時把B點的場強也表示出來呢?

　　師：B點的場強比A大，所以畫一個長一點的箭頭來表示。

　　師：電荷周圍空間都存在場強，如何形象直觀地把整個電場的情況表示出來?

　　如果仍用這種畫箭頭的方法結果會怎樣呢?同學們可以想象一下這種表示方法好不好呢?

　　比較形象，但是場中布滿箭頭，雜亂而不清晰，而且還只能表示有限個點的'場強。

　　師：為了改善這種情況我們采用了方便、形象直觀的描述整個電場的一種圖示方法──電場線

　　二、新課教學

　　1.電場線

　　在電場中畫一些有方向的曲線，使曲線上的每一點的切線方向與該點的場強方向一致，這樣的曲線叫電場線。

　　電場線的形狀可以用實驗來模擬。把奎寧的針狀結晶或頭發屑懸浮在蓖麻油里，加上電場，微屑就按照場強的方向排列起來，顯示出電場線的分布情況。應該注意這個實驗只是用來模擬電場線的分布情況，電場線不是電場里實際存在的線，而是形象地描述電場的假象的線。

　　2.點電荷的電場線

　　師：點電荷周圍的電場特點我們已經知道，請同學們根據電場線的定義想象一下，點電荷的電場線會是什么形狀?并把你想象的形狀畫出來。

　　點電荷電場線的形狀呈發散狀。

　　其實電荷周圍的空間都存在電場，電場線應該是空間立體分布的。同學們剛才想象的時候是否想到了這一點呢?下面我們來看點電荷電場線的空間立體分布圖。

　　為了方便，我們平常畫的都是電場線的平面分布圖，也就是它的一個截面圖。

　　對點電荷的電場線分布情況我們已經很清楚的認識并理解了，其它幾種常見的電場線的分布情況怎樣?

　　3.其它幾種常見電場的電場線

　　(1)等量異種電荷的電場線;(2)等量同種電荷的電場線;(3)點電荷與帶電平板間的電場線。

　　請同學們觀察各種電場的電場線，思考電場線有哪些性質?

　　首先觀察電場線的方向。方向是從哪里指向哪里?是從正電荷出發，到負電荷終止，或者從正電荷出發延伸到無窮遠。或者從無窮遠出發到負電荷終止。

　　這是電場線的一個性質。

　　4.電場線的性質

　　(1)靜電場的電場線總是從正電荷(或者從無窮遠)出發到負電荷終止(或者延伸到無窮遠)。

　　師：電場線可以形象地表示場強方向，還能表示什么?

　　生：表示大小。

　　師：是怎樣表示大小的?

　　(我們知道，離電荷越近的地方，場強越大。從圖中可以看出，離點電荷越近的地方電場線越密，在同一個電場線分布圖上，電場線的疏密還可以大致表示場強的大小：電場線越密的地方場強越大，電場線越稀的地方，場強越小)

　　(2)電場線越密的地方場強越大; 電場線越稀的地方場強越小。

　　師：觀察常見的幾種電場線的分布，是否發現有電場線相交?(沒有)。我們能否肯定，電場中任何兩條電場線都一定不會相交。說明理由。

　　生：可以肯定。

　　我們可以肯定，電場中任何兩條電場線都不會相交。根據電場線的定義，電場中某點電場線的切線方向是該點的場強方向，如果兩條電場線相交，則在交點處出現兩個切線方向，即兩個場強方向，這是不可能的。

　　(3)電場中任何兩條電場線都不會相交

　　看不見摸不著的抽象的電場用電場線表示出來，為我們研究電場帶來了方便。

　　師：在電學中經常用到這樣的一種特殊電場，它的場強大小和方向處處相同，這樣的電場，叫勻強電場

　　5.勻強電場

　　請同學們想想：勻強電場的電場線應該是怎樣分布的?并把它畫出來。

　　(電場線的密疏表示大小，場強大小處處相同，即電場線的密疏處處相同。方向處處相同，電場線一定是平行直線)

　　所以勻強電場的電場線特點：距離相等的平行直線

　　通常情況下怎樣獲得勻強電場?

　　相距很近、互相正對的等量異種電荷的兩塊平行金屬板中部區域的電場就是勻強電場。

　　總結

　　這節課我們學習了電場線的概念，知道電場線是為了方便、形象直觀地描述整個電場而人為的畫出來的一組假想曲線。我們從簡單的點電荷入手，通過想象畫出點電荷的電場線，并用油中的頭發屑來顯示電場線的分布情況。通過觀察幾種常見電場的電場線分布，歸納出電場線的性質。并應用電場線的知識來認識勻強電場。

　　鞏固練習

　　下面我們來討論這樣一個問題：如圖所示為一條水平向右的電場線，由此能否確定三點的場強方向?(都為水平向右)能否判斷A、B、C三點場強的大小?為什么?

　　備選問題

　　1.有同學認為，電場線一定是帶電粒子在電場中運動的軌跡，這種認識對嗎?

　　不對。電場線是為形象地描述電場而引入的假想曲線。電場線上每一點的切線方向與該點的場強方向是一致的，也是正電荷在該點受力產生加速度的方向。

　　電荷運動的軌跡是帶電粒子在電場中實際通過的路徑，路徑上每點的切線方向為粒子在該點的速度方向。因此，電場線與運動軌跡是兩回事，不能認為電場線就是帶電粒子在電場中的運動軌跡。

　　注意電場線一般不是帶電粒子運動的軌跡，在特殊情況下，帶電粒子的運動軌跡可以與電場線重合。這些特殊情況是

　　①電場線是直線;

　　②帶電粒子初速度為零或初速度方向與電場線方向在同一直線上;

　　③帶電粒子只受電場力作用。

　　2.一帶電粒子僅受電場力作用從電場中的A點運動到B點，軌跡如圖示中的虛線所示，則( )

　　A.粒子帶正電

　　B.粒子加速度逐漸減小

　　C.粒子的速度不斷減小

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