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電場 電場強度
教學目標
知識目標
1、知道什么是電場；
2、理解電場強度的概念，掌握電場強度點的定義式、單位和電場強度方向的規定；
能力目標
能夠認識電場的物質性，理解物理學上利用比值來定義物理量的方法；
情感目標
電場，雖然看不到、摸不到，但是它實際存在的，可以根據它表現出來的性質研究、認識．這是物理學中常用的研究方法，學習它同時幫助建立科學的方法論．
教學建議
重點難點分析
1、重點是使學生理解電場強度的概念及掌握電場強度的計算方法．
2、電場強度是描述電場性質的物理量之一，是本節難點．初學者要注意不要將電場強度和電場力混淆．
關于電場強度定義的教材分析
電場強度雖然由檢驗電荷所受到的電場力與電荷量的比值來定義的物理量，但與檢驗電荷無關，場強與檢驗電荷所受到的電場力不存在正比關系，與檢驗電荷的電荷量之間不存在反比關系．也就是說電場中某點的電場強度與放在該點的檢驗電荷大小、電荷的正負、以及該點是否存在檢驗電荷無關，電場強度與產生電場的源電荷有關，與這點在電場中的位置有關．
關于講解電場概念的教法建議
在講解電場概念時，要注意強調電場的物質性，也就是說電荷之間的相互作用是通過電場這一媒介完成的，由于電場是看不見、摸不到的，但是卻客觀存在，講解時可以對比重力場進行講解，也可以聯系現代科技，例如衛星信號的傳送是通過電磁場這一媒介完成的。
關于電場強度講解的教法建議
電場強度是電學知識中最基本的概念之一．它是描述電場的力的屬性的物理量，電場強度的學習是本章知識的難點內容．
電場強度是描述電場屬性的重要物理量，是教學的重點，教材中以一個點電荷產生的電場來講解討論的，同一個檢驗電荷在電場中的不同位置受到的電場力的大小不同，而電場強度的表述是用檢驗電荷在電場不同位置所受到的電場力的大小與檢驗電荷的電荷量的比值來定義的．也說明電場中不同位置上電場對電荷的作用不同．在教學中可以說明：在電場中的同一點上，改變檢驗電荷的電量，檢驗電荷所受到的作用力的大小也成比例的變化，檢驗電荷所受到的電場力與電荷量的比值是一恒量由此引出電場強度的概念．
注意電場強度與電場力的區別與聯系
項目
電場強度E
電場力F
區別
物理意義
反應電場本身的力的性質．
指電荷在電場中所受的力．
決定因素
在電場中某一點，E是一個恒量．用E=F/q來量度，它決定于電場本身，而與檢驗電荷的存在與否無關．
力的大小決定于放在電場力的電荷的電量q，以及電場中這一點的電場強度E的大小，即F＝qE．
矢量的方向
場強方向與正電荷放在電場里所受電場力的方向相同．
正電荷受電場力方向與場強的方向相同，負電荷受電場力方向與場強方向相反．
單位
牛/庫 或者 伏/米
牛
聯系
F = Eq
電場 電場強度
一、教學目標
1、了解電場的概念．
2、理解電場強度的概念．
3、掌握電場強度的計算方法．
二、重點、難點分析
1、重點是使學生理解電場強度的概念及掌握電場強度的計算方法．
2、電場強度是描述電場性質的物理量之一，這是難點．初學者容易把電場強度跟電場力混同起來．
三、主要教學過程
1、復習庫侖定律
在真空中兩個點電荷的作用力跟它們的電量乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，這就是庫侖定律．
2、新課引入
任何力的作用都離木開物質，腳踢球，腳對球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗對雪橇的拉力是通過繩子作用的；地球對地表附近物質的作用力是通過重力場——物質，作用的；地球與月亮間有萬有引力作用力也是因有萬有引力場——物質；兩電荷間相互作用時不直接接觸，它們之間的相互作用也是通過別的物質作用的，這就是電場．
3、教學過程設計
（1）電場
a、電荷周圍存在一種特殊物質
提問：既然場是物質，為什么我們看不到呢？
答：物質形式
例如可見光波長由 ，但還有很多波長的光線我們看不到，但不等于它們不存在．不能以人類感官為標準判定存在與否．場客觀存在的證明是它有力、能的特性．例如重力場對有質量的物體有力的作用，且可對物體做功，說明其能量．電場對放入其中的電荷Q也有力的作用，可對Q做功，說明其有能量．
b、電場的基本性質：電場對放入其中的電荷有力的作用，此力稱電場力．
c、靜電場：靜止電荷的電場．
場有能和力的特性，我們先看電場中力的性質，它是本章的重要內容，先以點電荷為例．
如圖1所示，在＋Q電場中A點分別放入電荷 、 、 則它們分別受電場力為：
看看上式，我們可發現場電荷Q對不同的檢驗電荷q有不同的電場力，但只要A點位置不變，F與q的比值就不變．
若換到B點，則
從上面分析看出：Q固定則電場的空間分布固定，對于場中某固定點， 值僅與Q、r有關，與檢驗電荷無關，它反映的是電場的性質，反映的是電場的強弱，稱場強．
（2）電場強度
a、定義：放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫該點的電場強度，簡稱場強．
b、定義式：
F——電場力國際單位：牛（N）
q——電量國際單位：庫（C）
E——電場強度國際單位：牛／庫（N／C）
c、物理意義；
電場中某點的電場強度數值上等于單位正電荷在那里所受的電場力．
d、電場強度是矢量，規定場強方向為正電荷在該點所受電場力方向．電場中同一點，＋q、－q受力方向不同，場強只能有一個方向，規定以＋q的受力方向為正．
例 在圖2中標出A、B、C、D四點的電場強度的方向．
正點電荷電場中某點電場強度方向沿連線背離＋Q；負點電荷電場中某點電場強度方向
沿連線指向－Q．
e、單位：牛／庫 N／C
借助于點電荷場強推出，可適用于任意電場．
（3）一個點電荷電場的場強
a、真空中： （與檢驗電荷q無關，僅與場電荷Q及r有關）
b、方向：正電荷在該點受電場力方向（以后還會遇到各點場強大小，方向均相同的勻強電場）
（4）兩個點電荷產生的電場的疊加原理
如圖3所示，在正點電荷 與負點電荷 產生的電場中有一點A，求A點的電場強度 ，由電場強度的定義可知， 在數值上為＋1C點電荷在A點所受的電場力．今在A點放 C，q將同時受到 和 的作用，每個作用力都能單獨用庫侖定律求出，就像另一個電荷不存在一樣，而q受的合力為各分力的矢量和，又因q是1C正電荷，所以它受的電場力在數值上等于場強，也就是說A點的合場強為 與 單獨在A點產生的場強的矢量和，這就是電場強度的疊加原理．
用電場強度的疊加原理可以求得任意多個點電荷產生的電場強度，任何一個帶電體不管
其電荷分布多么復雜，都可以視為由許多點電荷組成，因而可以用場強疊加原理求出它的場
強．可以看出，真空中任意多個點電荷產生的電場強度，僅由場電荷、電場中的位置兩個因
素決定，而與檢驗電荷無關．
（5）比較： 和
a、 是場強的定義式，適用于任何電場．
b、 是點電荷電場中場強的計算式．
（6）電場強度小結
a、電場中某點場強大小和方向，均與該點放不放檢驗電荷、放哪種電荷、放多大檢驗電荷無關，是電場自身的性質，與外界因素無關．對確定的電場來說，在某點放單位正電荷時，它受電場力的大小和方向是確定的．
b、場強
（7）例題
例1 場電荷 C，是正點電荷；檢驗電荷 C，是負電荷，它們相距 m而靜止且都在真空中，如圖4所示．求：
（1）q受的電場力．
（2）q所在的B點的場強 ．
（3）只將q換為 C的正點電荷，再求 受力及B點的場強．
（4）將受力電荷拿去后再求B點場強．
解 （1）庫侖定律： N 方向在A與B的連線上，且指向A．
（2）由電場強度的定義： 所以 N／C 方向由A指向B．
（3）由庫侖定律： N 方向由A指向B． N／C 方向由 A指向 B．
（4）因E與q無關，自然 也不會影響E的大小與方向，所以拿走q后場強不變．
例2 如圖 5（a）所示，點電荷q與 9q靜止于真空中，相距 r，它們均為正電荷，求：
（1）連線中點A的場強；
（2）求場強為0的點位置．
解（l）在A點放 C，它受力情況如圖5（c）所示，F為q對 的作用力，9F為
9q對 的作用力，而合力為8F方向指向q，所以
（2）先分析 的點可能的位置范圍，因在該點放＋1C時，它受力為零，所以q與9q對＋1C作用力一定等大反向，因而兩力共線，由此可以斷定 的點在q與9q的連線上，當＋1C放于q以左及9q以右的連線上時，它受的兩個力都同向，因而不可能抵消，所以 的點一定在兩點電荷中間的連線上．
令 的點O距q為 ，如圖（b）所示，＋1C電荷在O點受力為零，所以有
（無意義，舍去）
答：（1） 方向指向q．
（2） 的點在q與9q之間，距q為 r／4．
四、說明
1、對于電場強度概念的理解注意：
（1）定義電場強度
無論放正、負檢驗電荷，E的方向定義為＋q受力方向，類似于電流方向定義為正電荷移動方向，無論是誰移動形成電流．
（2）電場強度為自身性質，與檢驗電荷無關．
2、我們研究的電荷均處于真空中，如處于空氣中也可近似認為是在真空中．
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