《5.1 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計(jì) 　　【教學(xué)內(nèi)容】　　第五單元第1節(jié)。　　【教學(xué)目標(biāo)】　　知識(shí)與技能：了解電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)；理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義式，理解電場(chǎng)強(qiáng)度方向的規(guī)定；理解電場(chǎng)線的意義和性質(zhì)。了解勻強(qiáng)電場(chǎng)的概念。　　過程與方法：能用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)，能運(yùn)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算；學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、歸納等方法從現(xiàn)象進(jìn)行分析推理、發(fā)現(xiàn)客觀規(guī)律，體會(huì)比值法定義物理量。　　情感態(tài)度價(jià)值觀：通過介紹靜電研究的歷史知識(shí)，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感，通過實(shí)驗(yàn)觀察、分析推理培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和正確的思維方法。　　【教學(xué)重點(diǎn)】　　電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及電場(chǎng)線的意義。　　【教學(xué)難點(diǎn)】　　對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度定義及電場(chǎng)線意義的理解。　　【教具準(zhǔn)備】　　橡膠棒、玻璃棒、絲綢、毛皮、驗(yàn)電器、鐵架臺(tái)、通草球等。　　【教學(xué)過程】　　◆創(chuàng)設(shè)情境──引出課題　　1．課件展示：播放視頻及PPT，展示生活及生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象。　　2．實(shí)驗(yàn)演示：捋不攏的絲線，隨梳飄動(dòng)的頭發(fā)等等。　　3．生活現(xiàn)象回顧：彈不掉的灰塵，冬天脫毛衣時(shí)的火花與噼啪聲等等。　　4．教師講述：以上現(xiàn)象的發(fā)生都與靜電有關(guān)，從今天開始我們將探究靜電現(xiàn)象。　　5．人類研究靜電的歷史回顧　　人類認(rèn)識(shí)靜電現(xiàn)象，最早的記載是希臘哲學(xué)家泰勒斯（生活時(shí)代略早于中國(guó)的孔子）發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的希臘人摩擦琥珀吸引羽毛。在中國(guó)，西漢末年已有“頓牟（玳瑁）掇芥（細(xì)小物體之意）”的記載；晉朝時(shí)有關(guān)于摩擦起電引起放電現(xiàn)象的記載：“今人梳頭，解著衣時(shí)，有隨梳解結(jié)有光者，亦有咤聲”。但對(duì)靜電現(xiàn)象的科學(xué)研究卻開始于2000年后的18世紀(jì)，其主要原因，一是當(dāng)時(shí)的社會(huì)發(fā)展水平尚未出現(xiàn)對(duì)電的需求，二是科學(xué)技術(shù)水平落后，無法對(duì)研究提供技術(shù)和設(shè)備支持。　　歷史上，人類研究靜電現(xiàn)象時(shí)遇到的主要困難：　　一是一般物體的帶電量較小，靜電力非常小，沒有精密儀器測(cè)量非常小的力；二是沒有電量的單位，無法衡量和控制電荷的多少；三是物體有一定的大小和形狀，電荷在物體上的分布情況不清楚，不好確定兩帶電物體之間的距離。　　對(duì)靜電力的科學(xué)研究，關(guān)鍵是上述問題的解決，誰能解決上述問題，誰就能取得研究的成功。　　◆實(shí)驗(yàn)與探究──新課學(xué)習(xí)　　一、兩種電荷及電荷間的相互作用　　1．摩擦起電及帶電物體的特性　　演示及學(xué)生實(shí)驗(yàn)：分別用玻璃棒、橡膠棒靠近碎紙屑，它們不會(huì)吸引碎紙屑；將玻璃棒與絲綢摩擦，橡膠棒與毛皮摩擦，分別用摩擦后的玻璃棒、橡膠棒靠近碎紙屑，它們吸引碎紙屑。　　教師講述：通過摩擦，玻璃棒、橡膠棒帶了電，有了電荷，這種帶電方式叫摩擦起電，各種不同物質(zhì)相互摩擦，都可以帶電或有電荷。帶電或有電荷的物體能吸引輕小物體。　　2．兩種電荷及相互作用　　教師講述：人類通過探究知道，自然界存在兩種電荷，分別叫做正電荷與負(fù)電荷。人們把與絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷，將與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷叫做負(fù)電荷。人們還發(fā)現(xiàn)，電荷間有相互作用，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。　　3．物體帶電的多少──電量　　不管用什么方式使物體帶電，總可以使物體帶電的多少不同。物體所帶電荷的多少叫做電荷量，簡(jiǎn)稱電量。在國(guó)際單位制中，電量的單位是庫(kù)侖，簡(jiǎn)稱庫(kù)，用大寫英文字母“C”表示。　　4．提出問題　　帶電物體即就是不相互接觸，它們之間也會(huì)發(fā)生力的作用。那么，這個(gè)力是怎樣產(chǎn)生的？又是怎樣作用給另一個(gè)帶電物體的呢？　　二、電場(chǎng)　　1．什么是電場(chǎng)？　　電荷的周圍空間存在電場(chǎng)。不管物體是通過什么方式帶電的，也不管物體處在什么樣的物理環(huán)境中，只要物體帶電，在它周圍的空間就一定存在電場(chǎng)。　　電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)。在自然界里，物質(zhì)的存在形式有兩種，一種就是我們平時(shí)能夠看得見摸得著的實(shí)物，如生活中使用的由各種物質(zhì)構(gòu)成的物體，它們有形態(tài)、色澤、硬度、密度、導(dǎo)電性、功能、結(jié)構(gòu)等方面的差異。物質(zhì)的另一種存在形式就是場(chǎng)，比如電場(chǎng)、磁場(chǎng)等，它們看不見摸不著，但它們能表現(xiàn)出被人們感知的特性，人們就是借助這些特性來研究電場(chǎng)的。　　2．電場(chǎng)的基本特性　　電場(chǎng)的基本特性就是對(duì)處在其中的電荷有力的作用，這個(gè)力稱為電場(chǎng)力或庫(kù)侖力。　　兩個(gè)帶電物體間的電場(chǎng)力是通過電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的。比如甲乙兩個(gè)電荷，甲電荷在它周圍空間建立電場(chǎng)，乙電荷就處在了甲的電場(chǎng)中，受到甲電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用；同理，乙電荷在它周圍空間建立電場(chǎng)，甲電荷處在乙電荷的電場(chǎng)中，受到乙電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用。　　通過分析可以知道，電荷間的電場(chǎng)力是通過電場(chǎng)發(fā)生的。　　三、點(diǎn)電荷　　1．引入背景　　一般帶電物體，都有大小及形狀的差別，即就是它們帶電量相等，由于它們大小、形狀的不同，使得電荷在物體上的分布情況不同，這會(huì)影響到對(duì)電荷間相互力的研究。帶電體體積越小，或者描述帶電體大小的線度相比于兩帶電體的距離可以忽略時(shí)，帶電體本身的大小對(duì)問題研究的影響越小，這種情況下，可以忽略帶電體自身的大小，把帶電體看成是只具有電荷的點(diǎn)。就像研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，把物體看成具有質(zhì)量的點(diǎn)──質(zhì)點(diǎn)一樣。　　2．點(diǎn)電荷　　點(diǎn)電荷是為了簡(jiǎn)化研究而引入的理想模型，實(shí)際的帶電物體，總有一定的體積和形狀，不會(huì)是一個(gè)“點(diǎn)”，所以點(diǎn)電荷實(shí)際上是不存在的。但物理學(xué)研究中的一個(gè)重要策略就是舍棄次要因素，抓主要因素。當(dāng)帶電體間的距離比它們的大小尺寸大很多時(shí)，它們的大小對(duì)于它們之間的電場(chǎng)力的影響是非常小的，影響它們之間電場(chǎng)力的主要因素是各自的電量和它們之間的距離，這時(shí)，可以忽略電荷自身的大小，把它們看成是只具有電量的幾何點(diǎn)──點(diǎn)電荷。　　比如兩個(gè)直徑為20cm的帶電球，當(dāng)兩球心的距離為30cm時(shí)，由于球的直徑與間距差不多，這種情況下，兩個(gè)帶電球就不能視為點(diǎn)電荷；如果兩球心的距離為10m，這時(shí)他們的間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球的直徑，球的直徑對(duì)與它們間的電場(chǎng)力幾乎沒有影響，可以把它們視為電量集中在球心的點(diǎn)電荷。　　四、電場(chǎng)強(qiáng)度　　1．電場(chǎng)中不同位置電場(chǎng)特性的強(qiáng)弱不同　　（1）科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)探究：如圖所示，在帶電體Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中的不同點(diǎn)A、B先后放入同一帶電體q，發(fā)現(xiàn)q所受電場(chǎng)力的大小、方向不同，q在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力大。　?。?）實(shí)驗(yàn)結(jié)果剖析：既然兩個(gè)位置放置的是同一電荷，那么兩次受到的電場(chǎng)力大小、方向的不同肯定不是q引起的，應(yīng)該是Q的電場(chǎng)引起的，這說明電場(chǎng)有強(qiáng)弱、方向的差別。如上述實(shí)驗(yàn)中，帶電體Q電場(chǎng)中A點(diǎn)的電場(chǎng)比B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)一些。　　2．電場(chǎng)強(qiáng)度　?。?）科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)探究：如圖所示，在帶電體Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中的不同點(diǎn)A、B先后放入另一帶電體q/，發(fā)現(xiàn)它在A、B兩點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力與q不同，但對(duì)于A點(diǎn)來說，q及q/所受的電場(chǎng)力與電量的比值卻一樣；對(duì)于B點(diǎn)來說，q及q/所受的電場(chǎng)力與電量的比值也一樣。而且A點(diǎn)的這個(gè)比值比B點(diǎn)的這個(gè)比值大，而我們已經(jīng)知道A點(diǎn)的電場(chǎng)比B的電場(chǎng)強(qiáng)，這樣可以得出一個(gè)結(jié)論，將帶電體放入電場(chǎng)中，放入的帶電體在電場(chǎng)中的某點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力與自己的帶電量的比值的大小恰好與電場(chǎng)的強(qiáng)弱相對(duì)應(yīng)。在其他任何電場(chǎng)中進(jìn)行探究，也會(huì)有這樣的結(jié)果。　?。?）電場(chǎng)強(qiáng)度的定義　　放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷所收到的電場(chǎng)力F與它所帶電量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)），用符號(hào)E表示。　　　?。?）單位：N/C（牛頓/庫(kù)侖）　?。?）方向：正的點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力的方向。　　五、電場(chǎng)線　　1．引入背景　　用圖像形象表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱及方向的物理量，因此電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線描述的是同一現(xiàn)象，可以說電場(chǎng)線是電場(chǎng)強(qiáng)度的圖示。就像用力的圖示形象描述力的三要素一樣。　　2．怎樣用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)　?。?）力的圖示中線段的方向表示力的方向，因此可以在電場(chǎng)中畫出有方向的線條，用線條的方向或線條上的切線方向表示電場(chǎng)的方向。　?。?）可以按上述要求畫出多條線條，電場(chǎng)強(qiáng)（電場(chǎng)強(qiáng)度大）的地方線條密一些，電場(chǎng)弱（電場(chǎng)強(qiáng)度?。┑牡胤骄€條疏一些。這樣線條的相對(duì)疏密程度就可以表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱（電場(chǎng)強(qiáng)度的大小）　　3．電場(chǎng)線　?。?）畫法及意義：可以在電場(chǎng)中畫出一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向都在該點(diǎn)的切線方向上，這些曲線就叫做電場(chǎng)線。　　同一電場(chǎng)中，電場(chǎng)線密集的區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度大一些，電場(chǎng)線稀疏的區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度小一些；電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。　　4．對(duì)靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線的討論　?。?）電場(chǎng)線是人為引進(jìn)形象描述電場(chǎng)的線，在電場(chǎng)中人們總是畫出有限的條數(shù)，不能認(rèn)為兩線條之間的“空白”處沒有電場(chǎng)。　?。?）電場(chǎng)線總是起始于正電荷，終止于負(fù)電荷。對(duì)于孤立的正電荷，可認(rèn)為無限遠(yuǎn)處有一個(gè)負(fù)電荷，等著“接收”它“發(fā)出”的電場(chǎng)線；對(duì)于孤立的負(fù)電荷，可認(rèn)為無限遠(yuǎn)處有一個(gè)正電荷，“發(fā)出”讓它“接收”的電場(chǎng)線。　　（3）在沒有電荷的地方，任何兩條電場(chǎng)線不相交。因?yàn)閷?duì)于電場(chǎng)中的一個(gè)點(diǎn)來說，電場(chǎng)的方向是唯一的，如果兩條電場(chǎng)線在某點(diǎn)相交，就會(huì)出現(xiàn)該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向不唯一，這與事實(shí)相違背。　?。?）電場(chǎng)線不是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡。　　5．幾種電場(chǎng)中的電場(chǎng)線　?。?）孤立正、負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)。　?。?）等量異號(hào)、同號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電場(chǎng)線。　　六、勻強(qiáng)電場(chǎng)　　1．勻強(qiáng)電場(chǎng)的概念　　在電場(chǎng)的某一區(qū)域里，如果各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都相同，這一區(qū)域的電場(chǎng)就叫勻強(qiáng)電場(chǎng)。如兩塊相互靠近的帶電平行金屬板間的電場(chǎng)中，除去邊緣附近以外，兩板正對(duì)部分空間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)　　2．勻強(qiáng)電場(chǎng)的說明　　（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)是某電場(chǎng)中的一個(gè)區(qū)域。　?。?）勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是等間距的平行直線。　　◆交流與評(píng)價(jià)──總結(jié)歸納　　1．問題討論：課本第129頁“復(fù)習(xí)與鞏固”1、2、3。　　2．引導(dǎo)學(xué)生歸納本節(jié)要點(diǎn)（見板書設(shè)計(jì)）　　【作業(yè)布置】　　1．復(fù)習(xí)課文，書面完成課本第129頁“復(fù)習(xí)與鞏固”4、5。　　2．撰寫小論文《電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)線》　　3．預(yù)習(xí)第2節(jié)　　【板書設(shè)計(jì)】  

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1 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度

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