1、電場強度 電場線的教案示例 一、教學目標1知道電荷周圍存在電場，知道電場是一種客觀存在的物質。2理解電場強度和電場線的概念。3知道電場的疊加原理。4知道幾種典型電場的電場線分布。5以電場線描述電場為例，滲透用場線描述矢量場的方法。二、教學重點、難點分析理解電場強度的定義、單位、物理意義；理解電場線的功能。用比值定義電場強度，E與F、q無關，只由電場決定。三、教學儀器大金屬球、鋁箔球、玻璃屏、起電機、鐵架臺、電場線投影器、計算機、投影儀、實物展示臺。四、教學過程復習提問：上節課我們學習了一個重要的實驗定律庫侖定律，請大家回顧一下庫侖定律的內容及表達式。答：略。引入新課：電荷之間存在相互作用力，這

2、種相互作用是怎么發生的呢？人們對這個問題的認識在歷史上曾有過兩種不同的觀點。在法拉第之前，人們認為兩個電荷之間的相互作用力是一種超距作用，也就是一個電荷對另一個電荷的作用力是隔著一定空間直接給予的，不需要中間什么媒介作傳遞，這種方式可以表示為：在19世紀30年代，法拉第提出一種觀點，認為一個電荷周圍存在著由它產生的電場，另外一個電荷受這個電荷的作用力就是通過這個電場給予的，這種作用方式可以表示為：近代物理學的理論和實踐已經完全證明了場的觀點的正確性。電場以及以后將要學習的磁場已被證明是一種客觀存在的物質形態，電視臺和無線電廣播電臺就是靠激發電磁場的方式發送各種節目信號的。雖然電磁場“看不見”“

3、摸不著”，但是我們卻可以在遠離發射塔的地方，用電視機和收音機接受到它們發送的節目信號，這就是電磁場客觀存在的很好例證。本節課我們就來學習描述電場的重要概念。 第二節 電場強度 電場線 （一）電場：電荷周圍存在電場。我們怎樣研究電場呢？電場能夠對處于場中的電荷施加電場力的作用，這是電場的基本性質。所以我們可以選擇一個帶電量很小、線度也很小的檢驗電荷q，分別放入帶電體Q所產生的電場中的不同位置，觀察檢驗電荷q受到的電場力有何特點。實驗：如圖（1）所示，使有絕緣支柱的大金屬球帶電作為場源電荷，使絲線吊著的小鋁箔球帶少量電荷，用它代替檢驗電荷q。實驗一：把鋁箔球放在電場中不同的方位，注意觀察絲線的傾斜

4、方向。現象：鋁箔球在電場中不同方位時，絲線傾斜的方向不同。實驗二：鋁箔球逐漸遠離場源，注意觀察絲線偏離豎直方向的角度。問：看到什么現象了？現象：偏角逐漸減小。投影出實驗現象，如圖2所示。問：由這兩個實驗我們能得到什么結論？學生答后教師歸納：以上兩個實驗表明，在電場中不同點，電場對檢驗電荷施加的電場力的大小和方向一般是不同的。比如在A點電場對電荷施加方向向右的作用力，在D點電場對電荷施加方向向左的作用力，在A點電場對電荷的作用力大，在B點電場對電荷施加的作用力小，可見不同點電場的性質是不同的。怎樣定量的、精確的描述電場的這一性質呢？問：用檢驗電荷受到的電場力，行嗎？（學生討論）經學生討論后，教師

5、引導到觀察實驗。實驗三：把鋁箔球放在電場中同一位置，減小它的帶電量，注意觀察絲線的偏角。學生總結實驗結論。結論：在電場中同一點，檢驗電荷所受電場力隨它所帶電量的減小而減小，所以，電場力不能用于描述電場。要描述電場，需要找一個與檢驗電荷的電量無關而只由電場決定的物理量。那我們用什么描述電場呢？如果我們能夠做更精確的實驗，就會發現：在電場中同一點，電場力不僅隨檢驗電荷的電量的減小而減小，隨電場力的增大而增大，而且跟檢驗電荷的電量之間存在這樣的定量關系：在電場中同一點，比值Fq是一個與檢驗電荷和電場力無關的量，而在電場中不同點，比值一般不同，因而比值反映電場的性質。所以我們可以用它來描述電場，并把它

6、定義為電場強度。（二）電場強度1定義：放入電場中某點的電荷受到的電場力與它電量的比值，叫這一點的電場強度，簡稱場強。（1）單位：NC（2）大小：電場中某點的場強在數值上等于單位電荷在該點受到的電場力。（3）方向：規定電場中某點場強的方向為正電荷在該點受到的電場力的方向。場強是矢量。一般電場中不同點，場強的大小及方向不同，場強大的地方，電場強，場強小的地方，電場弱，通常我們也把場強的大小和方向叫做電場的強弱和方向。以上我們從一般電場出發引入了場強的定義，們以一個特殊的電場真空中點電荷產生的電場為例，分析場強的物理意義。2真空中點電荷電場的場強如圖3所示，Q為放在真空中的點電荷。要求：（1）畫出

7、A、 B兩點的場強方向。（2）算出A、B兩點的場強大小。（給出Q、r）（請一名學生板演，其他學生自己做）教師講評并分析：（1）場強的大小與方向跟檢驗電荷的有無、電量、電性沒有關系。（2）場強的大小只由場源電荷和場點到場源的距離來決定。（3）離場源電荷越近的點場強越大，離場源電荷越遠的點場強越小。3場強的疊加平行四邊形法則如圖4所示，兩個電荷+Q和Q同時存在時，實驗表明它們產生的電場互相獨立、互不影響，P點的場強是E1和E2疊加的結果，遵從平行四邊形法則，如圖4所示。（邊講邊用計算機畫出圖4）對于多個電荷產生的電場，同樣遵從平行四邊形法則。電場強度概念能定量描述各點電場的性質。電場中各點場強的大

8、小和方向的分布是非常復雜的，我們如何方便而又形象地了解電場中各點場強的分布情況呢？最好畫圖。（計算機打出圖5）如圖5所示，在正電荷周圍電場中畫了很多場強矢量，從這個圖上我們可以很方便地了解正電荷周圍各點的電場分布情況，但它還不是最好的，因為電場中有無數個點，我們不能畫出無數個矢量，法拉第為我們提供了一種很好的方法，就是用電場線來形象地描述電場。（二）電場線電場線在每一點的切線方向表示該點的場強方向，電場線的疏密表示場強的大小。（用計算機展示幾種典型電場線的分布圖，并介紹它們的特點）問：根據我們所看到的幾種電場線，誰能歸納一下電場線的方向有什么特點？教師歸納：電場線總是從正電荷出發，終止于負電荷

9、或無窮遠，如果只有負電荷，則電場線來自無窮遠，終止于負電荷。問：任意兩條電場線都不會相交，這是為什么？教師歸納：如果相交，則交點就會有兩個切線方向，而同一點場強的大小和方向是唯一的。實驗模擬以上幾種典型的電場線。歸納：大家要特別注意一個問題：我們雖然可以用實驗模擬電場線的分布，但是，電場線并不是電場中真實存在的曲線，它只是我們為了形象地描述電場而引入的。大家知道，法拉第首先提出了電場，并用電場線形象地描述電場的分布，這在物理學中是非常重要的。雖然法拉第當時認為電場線是真實的曲線，這是不對的，但是，法拉第的場線思想卻是非常寶貴的。用場線來形象地描繪矢量場的分布這種方法一直被普遍地采用著。課堂練習

10、題：（投影片）1在真空中有一電場，在這個電場中的某點P放一點電荷q=1.0×109C，它受到的電場力為 30×104N，求：（1）P點處的電場強度的大小。（2）若在P點處換q'=2.0×109C的負點電荷，則P點的電場強度是多大？（3）若將P點的點電荷拿走，則P點的電場強度為多大？（4）負點電荷q'=2.0×109C，它在P點受到的電場力是多大？2如圖7所示是某區域的電場線圖，A、B、C是電場中的三點。（1）說明哪點的場強最大？（2）標出A、B、C三點的場強方向。（3）若在C點放一負電荷，標出負電荷受到的電場力的方向。小結：（投影片）電場是