2/6場(chǎng)強(qiáng)的疊加電場(chǎng)線李理江蘇省淮陰中學(xué)高一物理【核心素養(yǎng)】通過(guò)《電場(chǎng)強(qiáng)度》的學(xué)習(xí)過(guò)程，讓學(xué)生體會(huì)類比遷移的方法和思路；培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的能力，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，討論問(wèn)題，作出假設(shè)并通過(guò)推理來(lái)總結(jié)得出相關(guān)結(jié)論。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體驗(yàn)探究的過(guò)程與成功的喜悅。【教學(xué)目標(biāo)】1.知道電荷相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的；2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，并能用電場(chǎng)強(qiáng)度概念求點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度；3.電場(chǎng)疊加及知道疊加求合場(chǎng)強(qiáng)用平行四邊形定則。【教學(xué)重、難點(diǎn)】1.重點(diǎn)：電場(chǎng)強(qiáng)度的定義。2.難點(diǎn)：電場(chǎng)疊加及知道疊加求合場(chǎng)強(qiáng)用平行四邊形定則。【教學(xué)過(guò)程】課前：登陸優(yōu)教平臺(tái)，發(fā)送預(yù)習(xí)任務(wù)。根據(jù)優(yōu)教平臺(tái)上學(xué)生反饋的預(yù)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)薄弱點(diǎn)，針對(duì)性教學(xué)。（優(yōu)教提示：請(qǐng)登陸優(yōu)教平臺(tái)，發(fā)送本節(jié)預(yù)習(xí)任務(wù)）課題引入真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度如何？利用電場(chǎng)強(qiáng)度定義及庫(kù)侖定律推導(dǎo)正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中在r處某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度。學(xué)生推導(dǎo)后，E=kQ/r2這個(gè)表達(dá)式也從另一角度反映了電場(chǎng)強(qiáng)度E與試探電荷無(wú)關(guān)，只取決于場(chǎng)源電荷帶電量的多少及在距離場(chǎng)源電荷的位置。例：如果以Q為中心，r為半徑畫(huà)一個(gè)圓，則球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度有什么特點(diǎn)？一．點(diǎn)電荷的電場(chǎng)1.點(diǎn)電荷Q在距離其為r處的場(chǎng)強(qiáng)E：2.場(chǎng)強(qiáng)取決于場(chǎng)源電荷Q及空間位置r;與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)3.計(jì)算時(shí)Q取絕對(duì)值4.方向：若Q為正電荷——?jiǎng)tP點(diǎn)E方向沿PQ連線且背離Q若Q為負(fù)電荷——?jiǎng)tP點(diǎn)E方向沿PQ連線且指向Q問(wèn)題4：如果場(chǎng)源電荷不止是一個(gè)點(diǎn)電荷，那么如何求電場(chǎng)中某點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)？與力的合成類比，得出結(jié)論，電場(chǎng)疊加原理，平行四邊形定則。例：如圖所示，真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C，它們相距0.1m，A點(diǎn)與上述兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等，且r=0.1m。求：a、電場(chǎng)中A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；b、在A點(diǎn)放入電量q=-1×10-6C，求它受的電場(chǎng)力的大小。5.若空間同時(shí)存在幾個(gè)場(chǎng)源電荷（Q1、Q2），則EP？電場(chǎng)疊加原理：如果幾個(gè)場(chǎng)源電荷同時(shí)存在，則此時(shí)空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)場(chǎng)源電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，矢量合成遵循平行四邊形定則。（優(yōu)教提示：請(qǐng)打開(kāi)素材“動(dòng)畫(huà)演示：電場(chǎng)中的導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)”）思考：一個(gè)比較大的帶電物體不能看成點(diǎn)電荷，如何計(jì)算它在某處的電場(chǎng)強(qiáng)度呢？分析：“微元思想”，然后用點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)疊加的方法例：判斷均勻帶電球體（球殼），在距離其球心r處E的方向。可以證明一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在球的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)，與一個(gè)位于球心的、電量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同思考與討論：兩類常見(jiàn)的電場(chǎng)①等量同種點(diǎn)電荷中垂線的場(chǎng)強(qiáng)②等量異種點(diǎn)電荷中垂線的場(chǎng)強(qiáng)在中垂線上場(chǎng)強(qiáng)變化規(guī)律如何？學(xué)生思考討論。（優(yōu)教提示：請(qǐng)打開(kāi)素材“動(dòng)畫(huà)演示：模擬電場(chǎng)線的分布（鼠標(biāo)拖動(dòng)電荷即可）”）上圖中，在正電荷周圍電場(chǎng)中畫(huà)了很多場(chǎng)強(qiáng)矢量，從這個(gè)圖上我們可以很方便地了解正電荷周圍各點(diǎn)的電場(chǎng)分布情況，但它還不是最好的，因?yàn)殡妶?chǎng)中有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)，我們不能畫(huà)出無(wú)數(shù)個(gè)矢量，法拉第為我們提供了一種很好的方法，就是用電場(chǎng)線來(lái)形象地描述電場(chǎng)電場(chǎng)線在每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小。（用計(jì)算機(jī)展示幾種典型電場(chǎng)線的分布圖，并介紹它們的特點(diǎn)）問(wèn)：根據(jù)我們所看到的幾種電場(chǎng)線，誰(shuí)能歸納一下電場(chǎng)線的方向有什么特點(diǎn)？教師歸納：電場(chǎng)線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)，如果只有負(fù)電荷，則電場(chǎng)線來(lái)自無(wú)窮遠(yuǎn)，終止于負(fù)電荷。問(wèn)：任意兩條電場(chǎng)線都不會(huì)相交，這是為什么？教師歸納：如果相交，則交點(diǎn)就會(huì)有兩個(gè)切線方向，而同一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向是唯一的。實(shí)驗(yàn)?zāi)M以上幾種典型的電場(chǎng)線。歸納：大家要特別注意一個(gè)問(wèn)題：我們雖然可以用實(shí)驗(yàn)?zāi)M電場(chǎng)線的分布，但是，電場(chǎng)線并不是電場(chǎng)中真實(shí)存在的曲線，它只是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶?chǎng)而引入的。大家知道，法拉第首先提出了電場(chǎng)，并用電場(chǎng)線形象地描述電場(chǎng)的分布，這在物理學(xué)中是非常重要的。雖然法拉第當(dāng)時(shí)認(rèn)為電場(chǎng)線是真實(shí)的曲線，這是不對(duì)的，但是，法拉第的場(chǎng)線思想?yún)s是非常寶貴的。用場(chǎng)線來(lái)形象地描繪矢量場(chǎng)的分布這種方法一直被普遍地采用著。二、電場(chǎng)線電場(chǎng)線是用來(lái)形象地描述電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向特性的一簇有方向的曲線。電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向，都和該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致。三、電場(chǎng)線的特征1、電場(chǎng)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)大，電場(chǎng)線疏的地方場(chǎng)強(qiáng)小2、靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線起于正電荷止于負(fù)電荷，孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電場(chǎng)線止于（或起于）無(wú)窮遠(yuǎn)處點(diǎn)，是不閉合的曲線。3、電場(chǎng)線不會(huì)相交，也不會(huì)相切4、電場(chǎng)線是假想的，實(shí)際電場(chǎng)中并不存在5、電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒(méi)有必然聯(lián)系四、幾種常見(jiàn)電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布及特點(diǎn)1、正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布a、離點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大b、以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向不同。2、等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線分布a、沿點(diǎn)電荷的連線，場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大b、兩點(diǎn)電荷連線中垂面（中垂線）上，場(chǎng)強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面（中垂線）垂直c、在中垂面（中垂線）上，與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)0等距離各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等。3、等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布情況a、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為0b、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場(chǎng)線非常稀疏，但場(chǎng)強(qiáng)并不為0c、兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無(wú)限遠(yuǎn)電場(chǎng)線先變密后變疏4、勻強(qiáng)電場(chǎng)a、勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相同的電場(chǎng)，故勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是平行等距的直線b、電場(chǎng)線的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)大小，電場(chǎng)方向與電場(chǎng)線平行電場(chǎng)是電荷周圍客觀存在的一種物質(zhì)，它“看不見(jiàn)”、“摸不著”，我們是怎么認(rèn)識(shí)它的呢？根據(jù)電場(chǎng)和其它物質(zhì)的相互作用來(lái)認(rèn)識(shí)電場(chǎng)的。為此我們引入了檢驗(yàn)電荷，用檢驗(yàn)電荷是否受到電場(chǎng)力來(lái)判斷電場(chǎng)是否存在；又用檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力與它的電量的比值即電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)定量描述電場(chǎng)的性質(zhì)。用電場(chǎng)線形象地描述電場(chǎng)的分布。課堂訓(xùn)練（優(yōu)教提示：打開(kāi)優(yōu)教配套習(xí)題，使用互動(dòng)答題卡，更快更便捷地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況）1．關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是:A．E=F/q，若q減半，則該處的場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．E=kQ/r2中，E與Q成正比，而與r平方成反比C．在以一個(gè)點(diǎn)電荷為球心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)均相同D．電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向就是該點(diǎn)所放電荷受到的電場(chǎng)力的