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1、3电场电场强度一、问题引入本节通过观察趣味演示实验引出问题：通过起电机使人体带电，为什么头发竖起散开？ 这样的实验不仅可以增强学生对场的客观存在的感性认识，还可引导学生积极思考。二、电场教科书直接提出了法拉第的观点“在电荷的周围存在着由它产生的电场”。场是物理学 中一个非常重要的概念，是形成物质观念的重要知识载体。电场看不见、摸不到，十分抽象， 难于理解。教师可以把静电力与磁极间的磁力进行类比，因为学生在初中学习过磁场的概念。 这样处理比较充分地利用了学生已经学过的知识，会使建立电场的概念会更加自然一些。学 生对场的物质性的认识是一个逐步深化的过程。从某种意义上说，电场强度概念引入的同时 也定
2、义了电场，学习电场线同时就强化了电场的物质性。开始建立电场的概念时，学生了解 如下三种描述即可：电荷之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在，电荷的周围就存在着电场。电场和磁场虽然跟由分子、原子组成的物质不同，但它们是客观存在的一种特殊物质 形态。电场虽然看不见、摸不着，但可以通过它表现的性质来认识它。本章只研究由静止电荷产生的电场，称为静电场。静止电荷之间的相互作用是通过静电 场相互作用完成的。三、电场强度教科书先引导学生猜想：一般电场中某点处电荷受的静电力与电荷量应该具有简单的数 学关系，二是一个与4无关的常量；再利用库仑定律求解点电荷电场中这一比值的表达式， q说明猜想对这一特殊场
3、成立；然后指出经实验检验对一般电场也成立。匚与检验电荷无关， q反映了电场的性质，从而得出后二的表达式。这样有利于提升学生科学探究的意识和培养 q学生逻辑思维的能力。这部分教学设计可以分三步完成:首先从带电体在电场中不同位置受力不同的实验事实 出发，引导学生认识电场存在强弱；然后寻找某点的是定值且这一定值是可以描述电场 q强弱的物理量；最后讨论确定电场强度的方向。为了认识电场存在强弱，可以先引导学生回忆教科书上一节“问题”中的演示实验，思考如下问题:A.带电小球处于谁产生的电场中？B.同一带电小球受到的静电力大小与什么因素有关？C.电荷量不同的小球在同一位置受到的静电力大小相同吗？D.比较图中
4、悬挂小球静止的三个位置电场的强弱。使学生认识到静电力的大小不仅与电场有关，还与试探电荷的电荷量有关。通过引导学 生思考“试探电荷应满足什么要求”，来建构试探电荷模型，以培养学生的建模能力和想象 力。为了寻找描述电场性质的物理量，可以先安排学生讨论“是否能用试探电荷所受的静电 力描述电场的强弱”，引导学生发现直接比较试探电荷所受的静电力大小来表示电场强弱所 面临的问题；再通过想象实验推测同一点静电力与试探电荷的电荷量成正比；然后经实验验 证电场中同一点比值是常量，反映电场的力的属性，引出电场强度概念。q建议教学时设计成学生经历“对一般情景猜想与假设、对特殊情景理论分析验证、对一 般情景实验验证”
5、的科学探究过程。经历整个探究过程后引入电场强度概念的时机才成熟。对于电场强度方向的规定的教学，可以引导学生讨论：把同一试探电荷放在点电荷电场 中不同位置，试探电荷受到的静电力方向是否相同？正、负检验电荷在同一位置所受静电力 的方向怎样？怎样定义电场强度的方向呢？初中是怎样定义磁场的方向的？对我们有什么 启发？还可以怎样定义电场强度的方向？经过讨论，学生会明白电场强度应该既能描述电场的强弱，又能描述电场的方向，所以 电场强度必须是矢量，并理解电场强度方向是一种约定。针对学生的实际情况，教学中可以考虑让学生比较重力加速度与电场强度，通过整合, 提升对两个概念内涵的理解层次。在重力场中可以把重力与它
6、的质量之比定义为“重力场强度”，通过比较“电场强度”GF和“重力场强度”发现：重力场强度Ec=3=g与重物无关；电场强度后土与试探电荷q无 mq关。三、点电荷的电场电场强度的叠加回顾教科书图9.2-1所示的实验，其中试探电荷受到的静电力与其电荷量之比E=- = q乌，就可以得到点电荷的电场强度公式。值得讨论的是：在以点电荷为球心、以一为半径 厂的球面上，各点的电场强度的大小和方向有怎样的关系？建议让学生画出场源电荷（分正、 负两种场源电荷）并图示距离场源电荷为r的球面上各点的电场强度矢量，为后面电场线的 学习打下基础。关于电场强度的叠加问题，可以先要求学生讨论下列问题：两等量同号场源电荷相距为
7、r（给出示意图），试求以它们的连线为边长的等边三 角形的顶点处的电场强度的大小和方向。（求出电场强度的大小并不难，但是容易遗漏另一 个等边三角形的顶点处的一组解。此问题培养学生思维的全面性。）改变其中一个场源电荷的电性，画出两等量异号点电荷产生的电场强度的矢量和。明 确电场强度的叠加实质上是求各个电场强度单独存在时的矢量和。一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量 相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度也是七二*。教学中虽然不要求证明, r但是要求学生理解这是把均匀带电球体分成无数点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的结 果。五、电场线法拉第不仅提出了
8、场的概念，而且用电场线直观地描绘了场的清晰图景。通过电场线的 学习，应使学生感悟到科学家是如何用虚拟的图线来描述抽象的物理概念的。它能使物理概 念具体化、形象化，这充分体现了科学研究中一种十分重要的思想方法。建议教学中做好电 场线模拟实验。教师还可以通过引导学生模拟制作电场线，使学生建立场的空间分布形象，培养空间想 象能力，同时领悟电场的物质性、感受点电荷电场强度分布的对称美。学习电场线时需要明确以下几个问题：用电场线可以表示电场的方向与强弱（强调：电场线上每一点的切线方向表示该点的 电场强度方向，并且这些电场线都是分布在空间中的）；电场线是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷的；在同一
9、电场中电场线不可相交，这表明了电场中电场强度的唯一性；在同一幅图中，可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小；电场中实际上并不存在电场线，但电场线是形象描述电场的有效工具。通过电场线的学习，应该使学生能看懂一些典型电场的电场线分布图；会用电场线来描 述有关的电场，即会用电场线描述电场强度的大小和方向；感悟到用虚拟的图线描述抽象的 物埋概念的做法是科学研究中一种重要的思想方法。用“线”描述“场是法拉第为物理学 作出的重大贡献之一。对于电场线的教学，建议引导学生对知识主动建构，让学生经历电场 线的建立过程。学生在经历用一个到多个试探电荷描述电场分布的过程中，才会明白为什么 要引入电场线，学会用电
10、场线简洁地表示电场。六、匀强电场建议教学中做好教科书图9.3-10的演示实验，并给出对应的匀强电场模型电场线的分 布图。引导学生总结出以下几点：明确匀强电场也是由两板上所有电荷激发的电场叠加的结果；匀强电场的定义；匀强电场的电场线的特点；带有等量异号电荷的一对平行金属板靠近时，两板间的电场可以看作匀强电场。本节的“科学方法”栏目单独介绍用物理量之比定义新物理量的方法，这对学生学习和 领会科学方法很有好处。对于科学方法的学习，要注意平时教学中潜移默化、逐步渗透学习 与适时总结相结合。学生学习到本章时，对用物理量之比定义新物理量的方法有了多次类比 应用经历，便可以进行科学方法的集中梳理，通过回味加深理解。