2019-2020年高中物理 電場線教案 人教版第二冊一、教學目標1掌握用電場線表示電場強度的方法；2掌握常見電場的電場線畫法；3掌握勻強電場。二、教學重點、難點： 1電場線的概念及其特點是本節(jié)課的重點。2學會用電場線描述電場是學習的重點也是難點。三、教學方法：實驗演示、計算機輔助教學 四、教 具： 1實驗演示：感應(yīng)起電機一個、驗電羽兩個，兩塊帶有驗電羽的絕緣鋁板。2課件演示：計算機、投影儀、大屏幕、自制CAI課件五、教學過程：（一）復(fù)習提問1電場強度的定義及其物理意義是什么？2電場強度的決定因素是什么？3及有什么聯(lián)系與區(qū)別？4簡述電場強度的疊加原理。（二）引入新課電場看不見，摸不著，想個什么樣的方法來形象地描述它呢？在初中，同學們學過磁場，磁場也看不見摸不著；當時用什么方法來形象地描述它呢？用磁感線。磁感線是真實存在的呢？不存在，是假想的。用它來形象、直觀地描述磁場強弱和方向。磁感線在條形磁體外部由N極指向S極，內(nèi)部由S極指向N極，是閉合曲線，且外部稀疏內(nèi)部稠密。磁感線有走向，磁感線上某點切線方向為該點磁場方向，也是該點所放小磁針的N極指向，即N極受力方向。磁感線不相交（如圖1所示）。形象直觀地描述磁場用磁感線，形象直觀地描述電場呢？（三）教學過程設(shè)計1電場線概念引入英國物理學家法拉第首先引入了電場強度的圖象，他在電場中畫了一些線，使這些線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，并使線的疏密表示場強的大小。這些線稱為電場線。2幾種常見電場的電場線勻強電場（1）點電荷電場的電場線如圖2（a）所示，在A點放正電荷Q，研究該電場的電場線。為此在Q的周圍B點放上+1C的點電荷q，它受到的電場力方向在A與B連線上，并且由A指向B，再在A與B連線上取任一點C，放+1C點電荷q，它受的電場力方向仍在連線上，方向由A向C，由于電場線在B與C的切線共線，所以射線AC為一條電場線。同理，由A點出發(fā)的所有射線都可以是電場線，但考慮到對電場線的另一要求，它的疏密應(yīng)表示E的大小，再考慮到空間對稱，所以每對相鄰電場線間的夾角應(yīng)該相同，所以電場線應(yīng)是圖2（b）所示的樣子。對負電荷Q的電場線，只需將正點電荷Q的電場線反向即可。如圖2（C）所示。（2）等量異號點電荷的電場線如圖3（a）所示，在A點與B點分別放上點電荷+Q與-Q，并研究它們的電場線的形狀。首先研究直線AB上的情況，在A與B之間的連線的任一點放上+1C的點電荷q，q受到兩個電荷同時作用，而合力方向在A與B的連線上，由此可知，線段AB是一條電場線，方向由A指向B，再將q放于B點右側(cè)直線上的任一點，發(fā)現(xiàn)q受的合力方向也在AB連線上，并指向B，所以終止于B點的這條射線也是一條電場線，方向指向B。再將q放于A點左側(cè)直線上的任一點，發(fā)現(xiàn)q受的合力方向也在AB直線上，方向由A向外，所以從A點出發(fā)的，方向背向A點的這條射線也是一條電場線。A與B連線上的電場線情況如圖3（a）所示。再研究線段AB的垂直平分線OO上的情況。為此在其上任一點放上+1C的點電荷q，它受到的兩個點電荷的作用力等大，而合力都垂直O(jiān)O，如圖3（b）所示。所以通過OO的所有電場線都應(yīng)與OO垂直。再在直線OO的兩側(cè)取D與D，使它們對OO直線成軸對稱。將+1C的點電荷q放于D點，它所受的合力指向斜上方；將q放于D點，它受的合力指向斜下方?？梢钥闯觯瑥腁點出發(fā)，經(jīng)過D、D回到B的一條曲線是一條電場線，如圖3（C）所示。同理，在直線AB的上邊與下邊可以畫出許多這樣的電場線，但考慮到電場線的疏密應(yīng)對應(yīng)場強的弱強的要求，電場線只能畫成圖3（d）所示的形狀。最后應(yīng)指出，電場線并不只存在于紙面上，而是分布于整個立體空間。要想研究空間某一點的場強情況，只需將紙平面以AB線為軸轉(zhuǎn)動到該點即可。（3）等量同號點電荷電場的電場線用上述的方法也可以得到等量同號點電荷的電場線，如圖4所示。分析方法略去。（4）均勻帶電的無限大平面電場的電場線圖5（a）所示為均勻帶正電的無限大平面，在平面上任一點A放+1C點電荷q，它所受電場力方向如何？由于空間對稱，可以肯定q受力的方向一定垂直平面a向上，所以垂直平面a的所有向上的、向下的直線，都可能是電場線，但考慮到電場線的疏密應(yīng)該表示場強的強弱，又考慮到空間對稱，因而電場線各處的疏密相同，所以電場線只能畫成圖5（b）的形狀，即電場線是疏密均勻的平行線。對于無限大均勻帶負電的平面，電場線形狀圖5（C）所示。電場線仍是疏密均勻的平行線，只是指向平面。這說明在無限大均勻帶電平面的兩側(cè)場強大小、方向相同。這種電場稱為勻強電場。（5）帶有等量異號電荷的無限大平行金屬板的電場的電場線如圖6（a）所示，帶有等量異號電荷的兩個無限大平面平行放置，由于對稱，每個平面上電荷的分布是均勻的。由場的疊加原理可知，每個帶電平面都在它的周圍獨立地產(chǎn)生電場，而總的電場應(yīng)為兩個分電場的矢量和。圖6（b）畫出了每個帶電平面的電場線，實線代表正電荷的電場線，虛線代表負電荷的電場線。由于它們都是勻強電場，各分場場強大小處處相等，只是方向有差別。在兩板之間兩場方向相同，疊加后場強增大；在兩板外側(cè)，兩場方向相反，互相抵消，場強為0，整個電場電場線的形狀如圖6（c）所示。3電場線的演示（1）點電荷電場線的演示如圖7（a）所示將驗電羽與感應(yīng)起電機的一個放電桿接通，搖動電機，驗電羽上絲線會按場強方向排列，因而顯示出電場線。可以看出，電場線形狀與圖2（b）相似。（2）演示等量異號點電荷電場線放好兩個驗電羽，如圖7（b）所示，再用導(dǎo)線將它們分別與起電機的兩個導(dǎo)電桿相連，搖動電機，絲線排列在電場方向上，形成類似圖3（d）的形狀。（3）演示等量同號點電荷電場線如圖7（b）所示，再用導(dǎo)線將同一個導(dǎo)電桿與兩個驗電羽相連，搖動起電機，絲線排成形成類似圖4的形狀。（4）演示帶有等量異性電荷平行金屬板的電場線如圖7（c）所示用導(dǎo)線將兩板分別與起電機的兩個放電桿連接，并搖動起電機，絲線就排列在電場線方向上。可以觀察到，在兩板的中央部分，電場線是平行的，其余邊緣部分電場線不平行，如圖8所示。這是因為平行金屬板并非無限大所致，且非正對面上的絲線不動，原因是外側(cè)E=0。4總結(jié)電場線的性質(zhì)（1）電場線是假想的，不是真實的。（2）電場線起于正電荷止于負電荷，電場線不閉合。對于單個點電荷，正電荷假想無窮遠處有負電荷，電場線終止于那里；負電荷同理。（3）電場線的疏密表示電場的強弱。（4）電場線不能相交。因為在電場中的任一點處只有一個電場強度，方向唯一，如相交則該處出現(xiàn)兩個場強方向，所以不能相交。（5）電場線不能相切。原因：電場線疏密表示強弱，如相切則在切點電場線密度無窮大，這種情況不可能，所以不會相切。（四）作業(yè)1復(fù)習本節(jié)課文，分別畫出正點電荷，負點電荷，等量異性電荷，等量同性電荷，無限大均勻帶電平面，帶有等量異性電荷的無限大平行平面的電場線。2 思考課本練習三的（1）、（2）、（3）、（4）、（5）題、3將練習三的第（6）題作在作業(yè)本上。四、說明1注意強調(diào)我們畫的是幾種典型電場的電場線平面分布圖，實際上是空間立體分布的。2強調(diào)一定要記住幾種典型電場的空間分布。3電場線上某點的切線方向是那點的電場強度方向，是放在那點檢驗電荷+q的受力方向，也是檢驗電荷+q在那里所獲得的加速度方向。電場線不一定是檢驗電荷的運動軌跡。