高中物理選修3 1第一章靜電場教學方案

2021-10-21 21:05:10 字數 4658 閱讀 5216

【板書】第一章靜電場

複習初中知識:

【演示】摩擦過的物體具有了吸引輕小物體的性質,這種現象叫摩擦起電,這樣的物體就帶了電.

【演示】用絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒之間也相互排斥,而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引,所以自然界存在兩種電荷.同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.

【板書】自然界中的兩種電荷

正電荷和負電荷:把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷,用正數表示.把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷,用負數表示.

電荷及其相互作用:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.

(二)進行新課:第1節、電荷及其守恆定律

【板書】電荷

(1)原子的核式結構及摩擦起電的微觀解釋

原子:包括原子核(質子和中子)和核外電子。(2)摩擦起電的原因:不同物質的原子核束縛電子的能力不同.

實質:電子的轉移. 結果:兩個相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷.

(3)金屬導體模型也是乙個物理模型p3

用靜電感應的方法也可以使物體帶電.

【演示】:把帶正電荷的球c移近彼此接觸的異體a,b(參見課本圖1.1-1).可以看到a,b上的金屬箔都張開了,表示a,b都帶上了電荷.如果先把c移走,a和b上的金屬箔就會閉合.如果先把a和b分開,然後移開c,可以看到a和b仍帶有電荷;如果再讓a和b接觸,他們就不再帶電.這說明a和b分開後所帶的是異種等量的電荷,重新接觸後等量異種電荷發生中和.

【板書】(4)、靜電感應:把電荷移近不帶電的異體,可以使導體帶電的現象。利用靜電感應使物體帶電,叫做感應起電.

提出問題:靜電感應的原因?

起電的本質原因:把帶電的球c移近金屬導體a和b時,由於同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,使導體上的自由電子被吸引過來,因此導體a和b帶上了等量的異種電荷.感應起電也不是創造了電荷,而是使物體中的正負電荷分開,是電荷從物體的一部分轉移到另一部分。

【板書】2、電荷守恆定律:電荷既不能創造,也不能消滅,只能從乙個物體轉移到另乙個物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分.

另一種表述:乙個與外界沒有電荷交換的系統,電荷的代數和總是保持不變。

○引導學生分析問題與練習3

3.元電荷

電荷的多少叫做電荷量.符號:q或q 單位:庫侖符號:c元電荷:電子所帶的電荷量,用e表示.

注意:所有帶電體的電荷量或者等於e,或者等於e的整數倍。就是說,電荷量是不能連續變化的物理量。

電荷量e的值:e=1.60×10-19c

比荷:電子的電荷量e和電子的質量me的比值,為c/㎏

(二)新課教學【板書】----第2節、庫侖定律

提出問題:電荷之間的相互作用力跟什麼因素有關?

【演示】:帶正電的物體和帶正電的小球之間的相互作用力的大小和方向.使同學通過觀察分析出結論(參見課本圖1.2-1).

【板書】:1、影響兩電荷之間相互作用力的因素:1.距離.2.電量.

2、庫侖定律

內容表述:力的大小跟兩個點電荷的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比.作用力的方向在兩個點電荷的連線上

公式靜電力常量k = 9.0×109n·m2/c2 *適用條件:真空中,點電荷——理想化模型

【介紹】:(1).關於「點電荷」,這是相對而言的,只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略,帶電體就可以看作點電荷.嚴格地說點電荷是乙個理想模型,實際上是不存在的.這裡可以引導學生回顧力學中的質點的概念.容易出現的錯誤是:只要體積小就能當點電荷,這一點在教學中應結合例項予以糾正.

(2).要強調說明課本中表述的庫侖定律只適用於真空,也可近似地用於氣體介質,對其它介質對電荷間庫侖力的影響不便向學生多作解釋,只能簡單地指出:為了排除其他介質的影響,將實驗和定律約束在真空的條件下.

擴充套件:任何乙個帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的.任意兩點電荷之間的作用力都遵守庫侖定律.用向量求和法求合力.

利用微積分計算得:帶電小球可等效看成電量都集中在球心上的點電荷.

靜電力同樣具有力的共性,遵循牛頓第三定律,遵循力的平行四邊形定則.

【板書】:3、庫侖扭秤實驗(2023年,法國物理學家.庫侖)

【演示】:庫侖扭秤(模型或掛圖)介紹:物理簡史及庫侖的實驗技巧.

實驗技巧:(1).小量放大.(2).電量的確定.

【例題1】:試比較電子和質子間的靜電引力和萬有引力.已知電子的質量m1=9.10×10-31kg,質子的質量m2=1.

67×10-27kg.電子和質子的電荷量都是1.60×10-19c.

分析:這個問題不用分別計算電子和質子間的靜電引力和萬有引力,而是列公式,化簡之後,再求解.

解:電子和質子間的靜電引力和萬有引力分別是

可以看出,萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似,表述的都是力,這是相同之處;它們的實質區別是:首先萬有引力公式計算出的力只能是相互吸引的力,絕沒有相排斥的力.其次,由計算結果看出,電子和質子間的萬有引力比它們之間的靜電引力小的很多,因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時,主要考慮靜電力,萬有引力雖然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不計.

說明:1.點電荷是一種理想化的物理模型,這一點應該使學生有明確的認識.

2.通過本書的例題,應該使學生明確地知道,在研究微觀帶電粒子的相互作用時為什麼可以忽略萬有引力不計.

3.在用庫侖定律進行計算時,要用電荷量的絕對值代入公式進行計算,然後根據是同種電荷,還是異種電荷來判斷電荷間的相互作用是引力還是斥力.

4.庫侖扭秤的實驗原理是選學內容,但考慮到庫侖定律是基本物理定律,庫侖扭秤的實驗對檢驗庫侖定律具有重要意義,所以希望教師介紹給學生,可利用模型或掛圖來介紹. 1.3.1電場強度

(二)新課教學-----第3節電場電場強度

1、電場:

啟發學生從哲學角度認識電場,理解電場的客觀存在性,不以人的意識為轉移,但能為人的意識所認識的物質屬性.利用課本圖14-5說明:電荷a和b是怎樣通過電場與其他電荷發生作用.電荷a對電荷b的作用,實際上是電荷a的電場對電荷b的作用;電荷b對電荷a的作用,實際上是電荷b的電場對電荷a的作用.

(1)電荷之間的相互作用是通過特殊形式的物質——電場發生的,電荷的周圍都存在電場.

特殊性:不同於生活中常見的物質,看不見,摸不著,無法稱量,可以疊加.

物質性:是客觀存在的,具有物質的基本屬性——質量和能量.

(2)基本性質:主要表現在以下幾方面

①引入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用,且同一點電荷在電場中不同點處受到的電場力的大小或方向都可能不一樣.

②電場能使引入其中的導體產生靜電感應現象.

③當帶電體在電場中移動時,電場力將對帶電體做功,這表示電場具有能量.

可見,電場具有力和能的特徵

提出問題:同一電荷q在電場中不同點受到的電場力的方向和大小一般不同,這是什麼因素造成的?引出電場強度的概念:

因為電場具有方向性以及各點強弱不同,所以靠成同一電荷q在電場中不同點受到的電場力的方向和大小不同,我們用電場強度來表示電場的強弱和方向.

2、電場強度(e):

由圖1.2-1可知帶電金屬球周圍存在電場。且從小球受力情況可知,電場的強弱與小球帶電和位置有關。引出試探電荷和場源電荷----

(1)關於試探電荷和場源電荷-(詳見p12)

注意:檢驗電荷是一種理想化模型,它是電量很小的點電荷,將其放入電場後對原電場強度無影響

指出:雖然可用同一電荷q在電場中各點所受電場力f的大小來比較各點的電場強弱,但是電場力f的大小還和電荷q的電量有關,所以不能直接用電場力的大小表示電場的強弱.實驗表明:在電場中的同一點,電場力f與電荷電量q成正比,比值f/q由電荷q在電場中的位置所決定,跟電荷電量無關,是反映電場性質的物理量,所以我們用這個比值f/q來表示電場的強弱.

(2)電場強度

①定義:電場中某一點的電荷受到的電場力f跟它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度,簡稱場強.用e表示。

公式(大小):e=f/q (適用於所有電場)

單位:n/c 意義p13

提出問題:電場強度是向量,怎樣表示電場的方向呢?

②方向性:物理學中規定,電場中某點的場強方向跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同.

指出:負電荷在電場中某點所受的電場力的方向跟該點的場強方向相反.

帶領學生討論真空中點電荷周圍的電場,說明研究方法:將檢驗電荷放入點電荷周圍的電場中某點,判斷其所受的電場力的大小和方向,從而得出該點場強..

◎唯一性和固定性

電場中某一點處的電場強度e是唯一的,它的大小和方向與放入該點電荷q無關,它決定於電場的源電荷及空間位置,電場中每一點對應著的電場強度與是否放入電荷無關.

3、(真空中)點電荷周圍的電場、電場強度的疊加

(1)點電荷周圍的電場

①大小:e=kq/r2 (只適用於點電荷的電場)

②方向:如果是正電荷,e的方向就是沿著pq的連線並背離q;如果是負電荷:e的方向就是沿著pq的連線並指向q.(參見課本圖14-7)

說明:公式e=kq/r2中的q是場源電荷的電量,r是場中某點到場源電荷的距離.從而使學生理解:空間某點的場強是由產生電場的場源電荷和該點距場源電荷的距離決定的,與檢驗電荷無關.

提出問題:如果空間中有幾個點電荷同時存在,此時各點的場強是怎樣的呢?帶領學生由檢驗電荷所受電場力具有的疊加性,分析出電場的疊加原理.

(2)電場強度的疊加原理:某點的場強等於該點周圍各個電荷單獨存在時在該點產生的場強的向量和.

先分析方法(p13-14)後舉例:先在同一直線再不在同一直線。

例如:課本圖1.3-3中p點的場強,等於+q1在該點產生的場強e1和q2在該點產生的場強e2的向量和.從而使學生進一步理解到,任何帶電體都可以看做是有許多點電荷組成的.利用點電荷場強的計算公式及疊加原理就可以計算出其周圍各點場強.

高中物理選修3 1第一章靜電場測試題

一 選擇題 1 如圖所示,a b c為電場中同一條電場線上的三點,c為ab的中點,a b點的電勢分別為 a 5 v,b 3 v,下列敘述正確的是 a 該電場在c點處的電勢一定為4 v b a點處的場強一定大於b處的場強 c 一正電荷從c點運動到b點電勢能一定減少 d 一正電荷運動到c點時受到的靜電力...

高中物理選修3 1第一章電場章末總結

圖1 例2 如圖1所示,一電場的電場線分布關於y軸 沿豎直方向 對稱,o m n是y軸上的三個點,且om mn.p點在y軸右側,mp on.則下列說法正確的是 m點的電勢比p點的電勢高 將負電荷由o點移動到p點,電場力做正功 m n兩點間的電勢差大於o m兩點間的電勢差 在o點靜止釋放一帶正電的粒子...

第一章 靜電場

第1章 靜電場 一 起電的三種方式 1 關於摩擦起電現象,下列說法正確的是 a 摩擦起電現象使本來沒有電子和質子的物體中產生電子和質子 b 兩種不同材料的絕緣體互相摩擦後,同時帶上等量異種電荷 c 摩擦起電,可能是因為摩擦導致質子從乙個物體轉移到了另乙個物體而形成的 d 絲綢摩擦玻璃棒時,電子從玻璃...