高中物理《静电场》课件

高中物理《静电场》第一章静电场1电荷及其守恒定律2库仑定律3电场强度4电势能和电势5电势差6电势差与电场强度的关系7电容器与电容8带电粒子在电场中的运动2007考试说明1物质的电结构、电荷守恒Ⅰ2静电现象的解释Ⅰ3点电荷Ⅰ4库仑定律Ⅱ5静电场Ⅰ6电场强度.点电荷的电场Ⅱ7电场线Ⅰ8电势能、电势Ⅰ9电势差Ⅱ10匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ11带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ12示波管Ⅰ13常见电容器Ⅰ14电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ一教学的思考•1教学的难点•2教学的重点•3考试的热点•4个人的思考电场力电场强度.电场线电势差与电场强度的关系电势.电势差.等势面电势能库仑定律电场知识结构电容器与电容.带电粒子在电场中的运动.定义式决定式电场强度F/q（点电荷）…电势E/q（点电荷）…电容Q/U（平行板电容器）…一.知识的类比：学习方法二.方法的迁移1.带电粒子在电场中的偏转----类平抛运动2.将电场问题看作只是增加了电场力的力学问题,前面学习的物理规律(如:平衡条件.牛顿运动定律.动能定理等)均可在此使用.教学的时间安排•第一单元:从力的角度看电场(库仑定律电场电场强度电场线)____课时•第二单元:从能的角度看电场(电场力做功电势能电势电势差等势面电势与电场强度的关系)____课时•第三单元:综合应用(电容等相关器件带电物的运动生产生活中的电场现象)__课时•第四教学环节:实验考试___课时二、教学设计思路及教学建议1、电荷及电荷守恒定律2、库仑定律3、电场强度4、电势能和电势5、电势差6、电势差与电场强度的关系7、电容器与电容8、带电粒子在电场中的运动第一节、电荷及其守恒定律（1课时）教学目标（一）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道电荷量的概念．2．知道摩擦起电和静电感应现象，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道电荷守恒定律．4．知道什么是元电荷．（二）过程与方法通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。掌握起电的方法。（三）情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质重点：电荷守恒定律难点：做好演示实验，利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。a:电荷有两类以及性质，正电荷、负电荷。b:电荷之间的作用a.摩擦起电b.感应起电1有关电荷知识的回顾2起电的方式一、电荷a.摩擦起电复习：用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引自然界中的两种电荷：正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷．电荷总量没有变。原子的核式结构及摩擦起电的微观解释构成物质的原子本身就是由带电微粒组成，包括带正电原子核（质子和中子）和带负电的核外电子，不同物质的原子核束缚电子的能力不同，在摩擦过程中电子发生转移现象及解释：把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B．金属箔都张开了，表示A，B都带上了电荷．如果先把C移走，A和B上的金属箔都会闭合．如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B仍带有电荷，金属箔仍张开；如果再让A和B接触，金属箔都会闭合．这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和．静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．b感应起电感应起电的本质原因：把带电的球C移近金属导体A和B时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷．感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分，电荷总量没有变。3、起电的本质：不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．二.电荷守恒定律电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分．另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。三.元电荷电荷量：电荷的多少叫做电荷量．符号：q或Q单位：库仑符号：C元电荷:电子所带的电荷量，用e表示，是最小的电荷量比荷：电子的电荷量e和电子的质量me的比值,为C/㎏密立根油滴法测定：e=1.60217733×10-19库仑(C)e=1.6×10-19库仑(C)现代的一些认识--夸克等本题功能：①物理学中一个常用的处理方法：利用情境的对称性。也为下一节“库仑的实验”做准备。要明确条件：完全一样的金属球。②介绍第三种起电方式：接触起电。P5第3题3.有三个完全一样的绝缘金属球，A球带的电荷量为q，B、C均不带电。现要使B球带的电荷量为3q/8，应该怎么办？第二节、库仑定律（1课时）教学目标（一）知识与技能1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量，知道库仑定律的适用条件．2．会用库仑定律的公式进行有关的计算．3．了解库仑扭秤的实验原理．（二）过程与方法1、通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，并猜想关系2、从库仑的探究过程中体会控制变量法和对称法3、从点电荷体会理想化的研究方法（三）情感态度与价值观培养学生的观察和探索能力重点：掌握库仑定律难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算依据实验现象猜想：力的大小与什么因素有关，会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢？即1、问题的提出：221rqqkF2、库仑扭秤实验1、思想方法___控制变量法、对称法2、保持两个小球带电荷量不变，改变距离，探究发现力的大小跟它们的距离的二次方成反比．3、保持两个小球距离不变，改变电荷量，探究发现力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比体会控制变量法、对称法在科学研究中的作用3、库仑定律静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2内容表述：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上公式：221rqqkF适用条件：真空中，点电荷点电荷——理想化模型，实际上是不存在的．但只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷．并非是体积小就能当点电荷（理想化研究方法）【例题2】：试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C．分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解．解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是FQrFmrFFQGmmFF12222212212121919113127160160910167=kQ=Gm=kQ=9.01010106.67101010=2.310111939，，·×××××××××××....启示与小结：可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，只有质量和电荷量的区别，体现了科学的一种对称美，它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力．其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计．问题与练习本题再一次用到对称的研究方法第三节、电场电场强度教学目标（一）知识与技能1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态．2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的．3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算．4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算．（二）过程与方法通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；体会用比值法定义物理量的方法，知道电场叠加的一般方法。（三）情感态度与价值观培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。重点：电场强度的概念及其定义式难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算一、电场的存在a:力的作用媒介：电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围都存在电场.b:电场的基本特征：①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用。③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量.可见，电场具有力和能的特征c:电场的物质性是客观存在的，具有物质的基本属性——质量和能量。它不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加.静电场：静止电荷产生的电场二、电场强度a:电场强度概念的提出：同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，因此电场具有方向性以及各点强弱的不同，引出电场强度的概念来描述电场这种性质的不同。b:检查强度的方法：用同一检验电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，用来表示电场的强弱和方向的不同．c:电场强度的定义：虽然可用同一检验电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱，但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表电场的强弱．实验表明：在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱．4、决定因素:电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关.1、定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强．用E表示。2、公式（大小）：E=F/q（适用于所有电场）单位：N/C意义：3、方向性：电场强度是矢量物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同．指出：负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反．定义式和决定式•加速度的定义式与决定式•电场强度的……•电容……•电势•电阻的…..•磁感强度……比值法三、点电荷的电场a真空中点电荷的电场强度的决定式(检验电荷与产生电场的电荷)E=F/q和E=kQ/r2b点电荷电场的方向：如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷：E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q．c多个点电荷的电场的求解：某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和．等量同种和等量异种电荷电场的叠加问题是命题的热点问题引导学生推导，注意适用条件。◎组织学生讨论课本中的【说一说】，由学生讨论后归纳：（1）关于静电平衡：导体不再有电荷的定向运动（2）静电平衡后导体内部电场的特点：①处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零（注意：这时的场强是合场强，即外电场和感应电场的叠加）②处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上四、电场线电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向。电场线的基本性质①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强).③静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远.它不封闭，也不在无电荷处中断.④任意两条电场线不会在无电荷处相交电场线是为了形象描述电场而引入的假想的线，不是实际存在的线。5、匀强电场(1)定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.(2)匀强电场的电场线：是一组疏密程度相同(等间距)的平行直线.例