《電場(chǎng)線》教學(xué)設(shè)計(jì)
《電場(chǎng)線》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知道電場(chǎng)線的定義及物理意義。
2.從簡(jiǎn)單的點(diǎn)電荷入手，通過(guò)想象畫(huà)出點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線，并用實(shí)驗(yàn)顯示電場(chǎng)線的分布情況，熟悉幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布，培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力，并進(jìn)行科學(xué)研究方法的教育。
3.通過(guò)觀察各種電場(chǎng)線，認(rèn)識(shí)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。
4.知道什么是勻強(qiáng)電場(chǎng)，掌握勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn);
【教學(xué)重、難點(diǎn)】
重點(diǎn)：掌握靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布。
難點(diǎn)：理解電場(chǎng)線的性質(zhì)。
【教具】
感應(yīng)起電機(jī)、計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)備、CAI課件等。
【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)提問(wèn) 引入新課
通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道，電荷周?chē)嬖谥环N“看不見(jiàn)”“摸不著”的特殊物質(zhì)，那就是電場(chǎng)。我們是用什么物理量來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱?
生：電場(chǎng)強(qiáng)度
(Flash顯示)師：比如，在真空中有一正點(diǎn)電荷，電量為+Q。
師：如何把A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)形象地表示出來(lái)?
生：畫(huà)箭頭。
師：畫(huà)箭頭，這是常用的表示矢量的方法，即在A點(diǎn)畫(huà)上一箭頭，如果電場(chǎng)中還有另一點(diǎn)B，如何同時(shí)把B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)也表示出來(lái)呢?
師：B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比A大，所以畫(huà)一個(gè)長(zhǎng)一點(diǎn)的箭頭來(lái)表示。
師：電荷周?chē)臻g都存在場(chǎng)強(qiáng)，如何形象直觀地把整個(gè)電場(chǎng)的情況表示出來(lái)?
如果仍用這種畫(huà)箭頭的方法結(jié)果會(huì)怎樣呢?同學(xué)們可以想象一下這種表示方法好不好呢?
比較形象，但是場(chǎng)中布滿箭頭，雜亂而不清晰，而且還只能表示有限個(gè)點(diǎn)的'場(chǎng)強(qiáng)。
師：為了改善這種情況我們采用了方便、形象直觀的描述整個(gè)電場(chǎng)的一種圖示方法──電場(chǎng)線
二、新課教學(xué)
1.電場(chǎng)線
在電場(chǎng)中畫(huà)一些有方向的曲線，使曲線上的每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致，這樣的曲線叫電場(chǎng)線。
電場(chǎng)線的形狀可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬。把奎寧的針狀結(jié)晶或頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，加上電場(chǎng)，微屑就按照?qǐng)鰪?qiáng)的方向排列起來(lái)，顯示出電場(chǎng)線的分布情況。應(yīng)該注意這個(gè)實(shí)驗(yàn)只是用來(lái)模擬電場(chǎng)線的分布情況，電場(chǎng)線不是電場(chǎng)里實(shí)際存在的線，而是形象地描述電場(chǎng)的假象的線。
2.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線
師：點(diǎn)電荷周?chē)碾妶?chǎng)特點(diǎn)我們已經(jīng)知道，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)電場(chǎng)線的定義想象一下，點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線會(huì)是什么形狀?并把你想象的形狀畫(huà)出來(lái)。
點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的形狀呈發(fā)散狀。
其實(shí)電荷周?chē)目臻g都存在電場(chǎng)，電場(chǎng)線應(yīng)該是空間立體分布的。同學(xué)們剛才想象的時(shí)候是否想到了這一點(diǎn)呢?下面我們來(lái)看點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的空間立體分布圖。
為了方便，我們平常畫(huà)的都是電場(chǎng)線的平面分布圖，也就是它的一個(gè)截面圖。
對(duì)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布情況我們已經(jīng)很清楚的認(rèn)識(shí)并理解了，其它幾種常見(jiàn)的電場(chǎng)線的分布情況怎樣?
3.其它幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線
(1)等量異種電荷的電場(chǎng)線;(2)等量同種電荷的電場(chǎng)線;(3)點(diǎn)電荷與帶電平板間的電場(chǎng)線。
請(qǐng)同學(xué)們觀察各種電場(chǎng)的電場(chǎng)線，思考電場(chǎng)線有哪些性質(zhì)?
首先觀察電場(chǎng)線的方向。方向是從哪里指向哪里?是從正電荷出發(fā)，到負(fù)電荷終止，或者從正電荷出發(fā)延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)�；蛘邚臒o(wú)窮遠(yuǎn)出發(fā)到負(fù)電荷終止。
這是電場(chǎng)線的一個(gè)性質(zhì)。
4.電場(chǎng)線的性質(zhì)
(1)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線總是從正電荷(或者從無(wú)窮遠(yuǎn))出發(fā)到負(fù)電荷終止(或者延伸到無(wú)窮遠(yuǎn))。
師：電場(chǎng)線可以形象地表示場(chǎng)強(qiáng)方向，還能表示什么?
生：表示大小。
師：是怎樣表示大小的?
(我們知道，離電荷越近的地方，場(chǎng)強(qiáng)越大。從圖中可以看出，離點(diǎn)電荷越近的地方電場(chǎng)線越密，在同一個(gè)電場(chǎng)線分布圖上，電場(chǎng)線的疏密還可以大致表示場(chǎng)強(qiáng)的大小：電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大，電場(chǎng)線越稀的地方，場(chǎng)強(qiáng)越小)
(2)電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大; 電場(chǎng)線越稀的地方場(chǎng)強(qiáng)越小。
師：觀察常見(jiàn)的幾種電場(chǎng)線的分布，是否發(fā)現(xiàn)有電場(chǎng)線相交?(沒(méi)有)。我們能否肯定，電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)線都一定不會(huì)相交。說(shuō)明理由。
生：可以肯定。
我們可以肯定，電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)線都不會(huì)相交。根據(jù)電場(chǎng)線的定義，電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)線的切線方向是該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，如果兩條電場(chǎng)線相交，則在交點(diǎn)處出現(xiàn)兩個(gè)切線方向，即兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向，這是不可能的。
(3)電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)線都不會(huì)相交
看不見(jiàn)摸不著的抽象的電場(chǎng)用電場(chǎng)線表示出來(lái)，為我們研究電場(chǎng)帶來(lái)了方便。
師：在電學(xué)中經(jīng)常用到這樣的一種特殊電場(chǎng)，它的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向處處相同，這樣的電場(chǎng)，叫勻強(qiáng)電場(chǎng)
5.勻強(qiáng)電場(chǎng)
請(qǐng)同學(xué)們想想：勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線應(yīng)該是怎樣分布的?并把它畫(huà)出來(lái)。
(電場(chǎng)線的密疏表示大小，場(chǎng)強(qiáng)大小處處相同，即電場(chǎng)線的密疏處處相同。方向處處相同，電場(chǎng)線一定是平行直線)
所以勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線特點(diǎn)：距離相等的平行直線
通常情況下怎樣獲得勻強(qiáng)電場(chǎng)?
相距很近、互相正對(duì)的等量異種電荷的兩塊平行金屬板中部區(qū)域的電場(chǎng)就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。
總結(jié)
這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電場(chǎng)線的概念，知道電場(chǎng)線是為了方便、形象直觀地描述整個(gè)電場(chǎng)而人為的畫(huà)出來(lái)的一組假想曲線。我們從簡(jiǎn)單的點(diǎn)電荷入手，通過(guò)想象畫(huà)出點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線，并用油中的頭發(fā)屑來(lái)顯示電場(chǎng)線的分布情況。通過(guò)觀察幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布，歸納出電場(chǎng)線的性質(zhì)。并應(yīng)用電場(chǎng)線的知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)勻強(qiáng)電場(chǎng)。
鞏固練習(xí)
下面我們來(lái)討論這樣一個(gè)問(wèn)題：如圖所示為一條水平向右的電場(chǎng)線，由此能否確定三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?(都為水平向右)能否判斷A、B、C三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小?為什么?
備選問(wèn)題
1.有同學(xué)認(rèn)為，電場(chǎng)線一定是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡，這種認(rèn)識(shí)對(duì)嗎?
不對(duì)。電場(chǎng)線是為形象地描述電場(chǎng)而引入的假想曲線。電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向是一致的，也是正電荷在該點(diǎn)受力產(chǎn)生加速度的方向。
電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)中實(shí)際通過(guò)的路徑，路徑上每點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向。因此，電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡是兩回事，不能認(rèn)為電場(chǎng)線就是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。
注意電場(chǎng)線一般不是帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，在特殊情況下，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可以與電場(chǎng)線重合。這些特殊情況是
�、匐妶�(chǎng)線是直線;
②帶電粒子初速度為零或初速度方向與電場(chǎng)線方向在同一直線上;
�、蹘щ娏Ｗ又皇茈妶�(chǎng)力作用。
2.一帶電粒子僅受電場(chǎng)力作用從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，軌跡如圖示中的虛線所示，則( )
A.粒子帶正電
B.粒子加速度逐漸減小
C.粒子的速度不斷減小
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