高中物理 选修3-1 教案 鲁科版

第1节  静电现象及其微观解释 【教学目的】 （1）掌握两种电荷，了解摩擦起电和感应起电，定性了解自然界仅有的两种电荷间的作用特点 （2）了解静电现象及其在生产和生活中的运用 （3）了解电荷守恒规律。能用原子结构和电荷守恒规律解释静电现象 【教学重点】 感应起电的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和原理/电荷守恒定律 【教学难点】 感应起电的原理——运用电场有关知识， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、推理出实验现象的成因 【教学媒体】 1. 实验器材：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒、验电器、AB筒，摩擦起电机 2. 课件：视频——静电使长发飘起来；文档——人身静电高达七八千伏【来源：《新民晚报》】 【教学安排】 【新课导入】 演示摩擦起电机的人造闪电（激发学生的兴趣），让学生分析原因。这是一种静电现象，我们不少同学觉得电既神秘又危险，对电存在很多错误的认识，甚至觉得带电就不能碰。其实不然，播放视频——静电使长发飘起来。反之在某节目中主持人说电流电死人大约要1A左右，其实只要几个mA就能电死人了。所以作为现代生活在电器时代的我们更要好好学习电学。因为这不仅是常识，还是生存的能力。      人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，但是人类对电磁现象的系统研究却是在欧洲文艺复兴之后才逐渐开展起来的，到十九世纪才建立了完整的电磁理论。 电磁学及其应用对人类的影响十分巨大，在电磁学研究基础上发展起来的电能生产和利用，是历史上的一次技术革命，是人类改造世界能力的飞跃，打开了电气化时代的大门。      工农业生产、交通、通讯、国防、科学研究和日常生活都离不开电。在当前出现的新技术中，起带头作用的是在电磁学研究基础上发展起来的微电子技术和电子计算机。它们被广泛应用于各种新技术领域，给人们的生产和生活带来了深刻的变化。为了正确地利用电，就必须懂得电的知识。在初中我们学过一些电的知识，现在再进一步较深入地学习。 【新课内容】 (二) 研究两种电荷及摩擦起电的成因（主要是回顾初中的知识） 1. 实验一：用橡胶棒与毛皮摩擦后，放于碎纸片附近观察橡胶棒吸引碎纸片情况。 提问一：为什么橡胶棒会吸引碎纸片？ 答：橡胶棒与丝绸摩擦后就带电了，带电物体会吸引轻小物体。 若将橡胶棒摩擦过的毛皮靠近碎纸片，会出现什么现象？ 答：毛皮带上正电，也会吸引轻小物体。 教师用实验验证学生的判断。 提问二：注意观察带电橡胶棒吸引碎纸片情况，会发现被橡胶棒吸起的纸片中，较大的纸片先落下来，这是为什么？ 答：带电体在空气中不断放电，使它带电量不断减少，因而吸引轻小物体的力也相应减小，所以较大纸片先落下来。 师：在初中的学习中，我们已经知道，自然界存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。用毛皮摩擦橡胶棒，用丝绸摩擦有机玻璃棒后，橡胶棒带负电，毛皮带正电，有机玻璃棒带正电，丝绸带负电。物体带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大，这种摩擦起电是怎么形成的呢？ 答：物体是由带正电的原子核和核外电子构成的。摩擦使物体中的正负电荷分开。（不带电物体，正负电荷等量）失去一些电子的物体带正电。得到一些电子的物体带负电。 师：对，我们可以看到这又是一个守恒的过程。即：电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。反之，如果正电荷和负电荷相接触呢？ 答：会中和。电量消失。 师：很好，中和就是等量异种电荷相互抵消的现象。 师：电子带有最小的负电荷，质子带有最小的正电荷，它们电量的绝对值相等，一个电子电量 e=1.6×10－19C。任何带电物体所带电量要么等于电子（或质子）电量，要么是它们的整数倍，因此，把 1.6×10－19C称为基元电荷。 板书： 一、电荷与电量 1、自然界只存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。 2、电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。 3、电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。带电体的电量q=Ne（N为整数）。e=1.6×10－19C称为基元电荷。 (三) 研究两种电荷间的相互作用及接触起电。 提问三：除了吸引轻小物体外，还可以用什么方法来检验物体是否带电？ 答：用验电器。将待检验物体接触验电器的金属球，若验电器的金属箔片张开，就 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 物体带电。 师：为什么带电物体会使下方的金属箔片张开呢？ 答：两箔片带上了与接触物体同种的电荷，电荷间作用的规律是同种电荷相斥，异种电荷相吸。因而两箔片互相排斥。 师：两箔片为什么会带上与接触物体同种的电荷？能解释一下吗？ 答：验电器的金属球与箔片都是金属，金属具有大量自由电子，带负电的物体接触金属球时，多余的电子彼此排斥，跑到了离金属球与箔片的表面上。而带正电的物体缺少电子，箔片上的电子将过来补充，导致箔片上也缺电子而带正电。 师：所以用接触的办法得到的是与原物体同种的电荷。大家也可以用这样的方法来解释中和的现象。如果两个一模一样的金属物质相接触，它们的电荷就要平均分配到两个物体上去，即 （式中q含正负号）。 例1：两个完全一样的绝缘金属球，A带电量Q，B带电量-2Q，将AB相触后分开，AB分别带多少电量？（都是-Q/2） 例2：有三个完全一样的绝缘金属球，A带电量Q，BC均不带电，怎样能使B带上3Q/8的电量？（先AC碰，然后BC碰，再AB碰） 板书： 二、电荷的相互作用： 同种电荷相斥，异种电荷相吸。 三、起电方式：①摩擦起电        ②接触起电        ③感应起电 (四) 研究静电感应现象和感应起电 提问：不用接触，能否用一个带电体A使另一个原本不带电的物体B带上电荷呢？ 实验方法一：使A带电，B、C端将出现感应电荷，把B、C分开，各自出现净电荷，从而带电。 操作：利用起电机使绝缘金属球带电，从而产生电场，把感应电机靠近A摆放，且接触良好。 将不带电验电球A先与B接触，再与验电器金属球D接触，如此反复，可见D金属箔张开。同样，可让A与C接触，再与E接触，反复几次，可见E金属箔也张开。 由此可知B、C两端带电。 此时，若将A上电荷放掉，让A与C接触后与D接触，反复几次，可见D金属箔张角变小，可见B、C两端电荷异号。 板书并解释： 四、静电感应 （1）什么叫静电感应：将不带电的导体靠近带电体时，其自由电荷发生带电体电荷的作用下，发生定向移动，从而重新分布，在其表面不同部分出现了正、负电荷的现象。 分析实验：可根据同性相斥、异性相吸，指出本实验中距A近端（B端）有与A异号的电荷，距A远端（C端）电荷与A同号。播放课件——静电感应现象的微观解释 实验方法二：如图所示，A带正电，若感应电机C端接地，问B、C端各带什么电荷？（B端带负电荷，C端无净电荷） 若此时断开 C与地的连线，B、C端带什么电荷？（B端负电荷，C端无电荷）整个导体净余什么电荷？（负电荷） 若B端接地，整个导体净余什么电荷？（负电荷） 教师实验演示。（接地可用手接触来代替） 归纳过程：①将不带电导体B靠近带电体A；②用手轻触B（随便哪一端）；③将手移开；④挪开A；⑤B上带与A相反的电荷。 注意：操作顺序不能反。关于手指触碰哪一端的问题，可参考学习手册P3/例 例：学习手册P4/4：验电器早已带正电，现将一导体球移近验电器的小球，但不接触，在移动过程中箔片张角减小，则：（D）（可能带负电，也可能不带电） A  球P一定带正电   B   球P一定带负电   C 球P一定不带电       D 球P可能不带电   例：利用静电感应的知识解释带电体为什么会吸引轻小物体？（提示：电荷作用力的大小还与远近有关，越近作用力越大。） (五) 静电的防护与利用（自学为主，课上阅读归纳） 1. 利用 1) 吸附功能；可用于除尘、喷涂等 2)杀菌功能：处理种子，处理水， 3)放电产生臭氧：强氧化剂，可杀菌 2.防止危害——放电导致火花，电击等危害 预防方法——尽快导走静电（利用金属或潮湿的空气导电）                 ——α射线照射，使空气电离导电 【课后作业】 书P8/ 4、5  《教材全练》P1-2 【课后反思】 第一章第二节  静电力 库仑定律 （2课时） 【教学目的】 （1）知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。 （2）了解两种电荷间的作用规律，掌握库仑定律的内容及其应用。 【教学重点】 掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定——库仑定律 【教学难点】 真空中点电荷间作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律 【教学媒体】 1、 演示实验：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒、铝箔包好的草球、表面光滑洁净的绝缘导体、绝缘性好的丝线、绝缘性好的支架、铁架台。 2、 课件：库仑扭秤实验模拟动画。 【教学安排】 【新课导入】 从上节课我们学习到同种电荷相吸引，异种电荷相排斥，这种静电荷之间的相互作用叫做静电力。力有大小、方向和作用点三要素，我们今天就来具体学习一下静电力的特点。 【新课内容】 1. 静电力的三要素的探究/点电荷模型 （1） 静电力的作用点——作用在电荷上，如果电荷相对于物体不能自由移动，则所有电荷受力的合力就是带电体的受力（可视为作用在物体的电荷中心上，怎么找电荷的中心呢？——如果形状规则的物体所带电荷又是均匀分布的话，电荷中心可看作在物体的几何中心上。如：右图1为一均匀带电的环性物体，其电荷可看集中在圆心处） （2） 静电力的方向——沿着两电荷的连线。 （3） 静电力的大小（电荷A对B与B对A的力等大反向，与所带电荷多少无关） i. 猜想：可能与哪些因素有关，说出猜测的理由？（与电荷所带电量有关，电量越大，力越大，理由——放电导致电量减小后，验电器的金箔张角减小说明斥力减小；也与电荷间的距离有关，带电物体靠近时才能吸引轻小物体，离的远时吸不起来） ii. 定性实验： 如图2，先把表面光滑洁净的绝缘导体放在A处，然后把铝箔包好的草球系在丝线下，分别用丝绸摩擦过的玻璃棒给导体和草球带上正电，把草球先后挂在P1、P2、P3的位置，带电小球受到A 的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。观察实验发现带电小球在P1、P2、P3 各点受到的A的作用力依次减小；再增大丝线下端带电小球的电量，观察实验发现，在同一位置小球受到的A的作用力增大了。 教师总结：该实验说明了电荷之间的相互作用力大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。教师补充说明，考虑到带电体的受力是所带电荷受力的合力的问题，这个静电力大小其实还会与物体的体积、形状、电荷分布有关。因此，我们今天只研究一个简化的模型——点电荷。（回顾：质点的概念，当物体的形状与两物体间的距离相比可以忽略的时候，可以忽略物体的形状和大小，将物体看做质点。） 板书：1、当带电体的尺寸与它们之间的距离相比可以忽略的时候，可以将带电体看作点电荷。 什么是点电荷？简而言之，带电的质点就是点电荷。点电荷的电量、位置可以准确地确定下来。正像质点是理想的模型一样，点电荷也是理想化模型。真正的点电荷是不存在的，但是，如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心，带电量与该球相同的点电荷。 iii. 如何设计实验来寻找关系式？（方法——控制变量） 先要保持带电物体的电荷大小不变，改变其距离，探究静电力与距离的关系，然后再保持两物体间距不变，改变电量，探究静电力与电量大小的关系。 问题1——如何测量静电力的大小？（可参考前面定性实验的方法，将带电体用细丝线吊起来，就可从偏角的大小和重力的大小计算出电场力的大小。） 问题2——如何改变电量？（可反复用与A完全相同的不带电金属球来接触A，使A的电量不断减为原来的1/2，1/4……。 iv. 库仑扭秤实验：（参考人教社的课本内容） 我国东汉时期就发现了电荷，并已定性掌握了电荷间的相互作用的规律。而进一步将电荷间作用的规律具体化、数量化的工作，则是两千年之后的法国物理学家库仑，他用精确实验研究了静止的点电荷间的相互作用力。于1785年发现了后来用他的名字命名的库仑定律。 试参照卡文笛许扭秤，说出库仑扭秤的实验原理。 2. 库仑定律 （1） 库仑定律的内容和意义： 库仑实验的结果是：在真空中两个电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。若两个点电荷q1，q2静止于真空中，距离为r，如图3所示，则q1受到q2的作用力F12为 板书：2、库仑定律 （1）真空中两个点电荷的库仑力（静电力） q2受到q1 的作用力F21与F12互为作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静电力，又叫库仑力。 若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。关于磁场力的知识，今后将会学到。 （2） 库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力。 板书：（2）库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。 当带电体大小和它们之间的距离相比可以忽略时，可理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，，r即为两个带电体之间距离。这时可用库仑定率。当带电体是均匀带电的球体时也可使用库仑定律，r可视为球心连线距离。不均匀就不能使用。 当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r不能确定，不适用库仑定律。这时要求两带电体间的相互作用，就要用到力的合成的办法。 例1：手册P9/3：半径为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带等量同种电荷Q时相互之间的静电力为F1，两球带等量异种电荷Q和-Q时相互作用的静电力为F2，则比较F1和F2的大小为：F1 ∠ F2。 （3） 式中的K是非常重要的物理常数，叫做静电力恒量，数值为 板书：（3） ， 这个大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N、Q：C、r：m。如果两个1C的点电荷在真空中相距1m时产生的库仑力是 （大约一百万吨的物体的重）。（可见，一方面库仑是很大的单位，梳子和头发摩擦的带电量只有不到10-6C，但云层闪电前的电量可达几百库仑，另一方面也说明静电力比引力强大的多。） （4） 公式计算时不要代入电量的符号，因为计算出的正负只能代表静电力是吸引还是排斥，而不能揭示力的真正方向。而且公式, F是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为Q1(Q2，受的力也不等。 例2：已知点电荷A电量是B点电荷的2倍，则A对B作用力大小跟B对A作用力的比值为（ C ） A.2:1 B.1:2 C.1:1 D.不一定 例3：两个质量都是m的小球，都用细线拴在同一点，两细线长度相等，两球都带上正电荷，但甲球电量比乙球多，平衡时两细线分别与竖直方向夹角为θ1和θ2，则二者相比，θ1_____θ2。（答：=） （5） 库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。 3. 库仑定律与万有引力定律的比较： 库仑定律是电磁学的基本定律之一。它的建立既是实验经验的总结，也是理论研究的成果。特别是力学中引力理论的发展，为静电学和静磁学提供了理论武器，使电磁学少走了许多弯路，直接形成了严密的定量规律。但是如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验具体数据的积累，不知要到何年才能得到严格的库仑定律的表达式。实际上，整个静电学的发展，都是在借鉴和利用引力理论的已有成果的基础上取得的。 我们将从下表中来系统的认识这两大定律的关系，增强我们对这两大定律的认识与记忆，以便我们在今后的学习当中更好的运用。   万有引力 库仑力 公式 F=Gm1m2/r2 F=Kq1q2/r2 产生原因 只要有质量就有引力，因此称为万有引力 存在于电荷间，不光有吸引也可能有排斥 相互作用 吸引力与它们质量积成正比 库仑力与它们的电量积成正比 相似 遵从牛顿第三定律 与距离的关系为平方反比 4. 库仑定律的应用 例4：两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=2C正电荷，q2=4C负电荷，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。 （1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？（作用力不变） （2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？（作用力不变） （3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？（作用力变为 F／25，方向不变。） （4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？（接触后电量先中和，后多余电量等分，作用力大小变为 F／8，方向由原来的吸引变为推斥） （5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？（将带电体间距离变为 ）。 例5：如图所示，把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为4×10-8C的小球B靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与竖直方向夹角为45(,此时小球B受到库仑力F=___________。小球A带的电量qA=____________。 解析：根据题给的条件，可知小球A处于平衡状态，分析小球A受力情况如下图所示。小球重力mg。丝线拉力T和小球B对小球A的静电力F的合力为零。（物体的平衡条件是关键） 题中小球A，B都视为点电荷，它们之间相互吸引，其作用力大小 ∴ => 小球B受到库仑力与小球A受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球B受到的库仑力大小为2×10-3N。小球A与小球B相互吸引，B带正电，小球A带负电，所以qA=-0.5×10-8C（负号不可缺少） 例6：两个正电荷q1与q2电量都是3C，静止于真空中，相距r=2m。 （1）在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力。 （2）在O点放入负电荷 Q，求Q受的静电力。（（1）（2）题电荷Q受力为零。） （3）在连线上A点的左侧 C点放上负点电荷q3，q3=1C且AC=1m，求q3所受静电力。 解 当一个点电荷受到几个点电荷的静电力作用时，可用力的独立性原理求解，即用库仑定律计算每一个电荷的作用力，就像其他电荷不存在一样，再求各力的矢量和。 （3）q3受引力F31与引力F32，方向均向右，合力为： 例7：如上图所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量异性点电荷QA,QB,，QA=+Q,QB=-Q，求在顶点C处的点电荷QC所受的静电力。 解析：分析QC受几个力，确定各力大小和方向。 因QB的存在QA对QC的作用力，还遵守库仑定律吗？ QC题目中没有交待电性，解答时就需考虑两种情况，即QC为正电，QC为负电。 当QC为正电时，受力情况如中图所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律的规律。 QA对QC作用力：，同性电荷相斥。QB对QC作用力：，异性电荷相吸。 ∵QA=QB=Q ∴FA=FB 根据平行四边形法则，QC受的力F1即为FA、FB的合力，根据几何知识可知，QC受力的大小，F1=FA=FB=，方向为平行AB连线向右。 当QC为负电时，如图3所示。方向平行AB连线向左。 从本题解答可知：(1)静电力合成分解时遵守平行四边形法则。(2)题中不交待电性时，需根据题给的条件判断其电性，若不能判断电性，应按两种情况处理。(3)求静电力时要计算其大小还要回答力的方向。 例8：相距为L的点电荷A、B的带电量分为+4Q和-Q，要引进第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？ 解析：如图所示，首先分析点电荷C可能放置的位置，三个点电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，C只能在AB决定的直线上，不能在直线之外。而可能的区域有3个，一是AB间，A与B带异性电荷互相吸引，C电荷必须与A、B均产生推斥力，这不可能。二是在BA连线的延长线上，此时C离A近，A带电荷又多，不能同时使A、B处于平衡。三是AB延长线，放B的右侧能满足A、B同时处于平衡，C同时也平衡。 设：点电荷C置于B的右侧且距离B为x，带电荷为q，则 （A处于平衡） （B处于平衡） 解方程：q=4Q，x=L 本题的解答过程，要求学生能熟练使用库仑定律，物体的平衡条件。同时要求学生有比较强的分析问题，解决问题的能力。 【课堂练习】 库仑定律的应用 【课后作业】 1、 第一课时：完成点电荷概念、库仑定律的教学，熟悉公式，初步应用定律结合平衡条件解题 课本P14-12、3、，教材全练P3-4 2、 第二课时：巩固库仑定律，会用叠加解静电力的合成，进一步应用力学知识与定律综合解题 课本P14 4、5，教材全练P5-6 【课后反思】 第一章第三节  电场及其描述(2课时) 【教学目的】 1、了解电场,了解场是一种物质.场和实物是物质存在的不同形式.电场存在于电荷周围,电荷通过电场这种物质间接对另一电荷施加静电力的作用. 2、理解电场强度,会计算电场强度.理解其矢量性与叠加性,但不要求作复杂的叠加运算. 3、知道电场线的物理意义.会用电场线描述电场的强弱和方向,了解点电荷电场和匀强电场等几种电场线的分布特征. 【教学重点】 理解电场强度,会计算电场强度.理解其矢量性与叠加性,但不要求作复杂的叠加运算.知道电场线的物理意义.会用电场线描述电场的强弱和方向,了解点电荷电场和匀强电场等几种电场线的分布特征 【教学难点】 了解电场,了解场是一种物质.场和实物是物质存在的不同形式.电场存在于电荷周围,电荷通过电场这种物质间接对另一电荷施加静电力的作用 【教学媒体】 实验器材：有水龙头的实验室．梳子．丝绸.玻璃棒.带绝缘座的金属球.绝缘细线.铁架台.带电小球 课件：视频——模拟电场线实验，《揭密》片段，FLASH课件——模拟电场线 【教学安排】 【新课导入】 利用视频＿《揭密》中＂大师＂远处＂发功＂推动桌面上装水的搪瓷脸盆，实际上是桌下的人用强磁铁＂吸引搪瓷（里面是铁）运动．教师声称自己也会发功，（演示实验）用梳过头的梳子吸引细小水流＿请学生来揭密．导出电荷之间的作用力与磁体之间的作用力都可以不通过接触产生．因此施力体比较隐蔽，常被魔术师借用，甚至被骗子利用，我们对这些看起来似乎是不可思议的现象，首先要用科学的方法去分析，要仔细观察思考，不被骗． 弹力和摩擦力都需要直接接触．而重力（万有引力）则和电荷之间的作用力与磁体之间的作用力一样，都可以不通过接触产生．这种作用力是怎么从一个物体到另一个物体的呢？这在历史上有过长期的争论：一种观点认为这种作用力是超距作用，从一个物体到另一个物体是直接的不需要介质也不需要时间，这种方式可以表示为：电荷 电荷；另一种观点以在19世纪30年代法拉第为代表，认为这些力是通过一种叫＂场＂的媒介传递的．带电体或磁体周围产生了一种由电或磁产生的物质，法拉第把它们称为电场和磁场，（地球周围则形成引力场），场则对放入其中的某些物体（如电场对放入场中的电荷）产生作用力．这种作用方式可以表示为：电荷 电场 电荷；；好比是渔民撒开渔网，撞入网中的鱼就＂中招＂了． 【新课内容】 1. 场是真实存在的： 教师提问：如何判断超距作用和场这两种观点谁正确？ （学生讨论）如果超距作用是正确的，则这种电荷间的作用力与中间介质无关，且不需要时间． 教师指出：实际上法拉第通过实验发现电荷间的作用力与中间介质有关，不同的介质作用力不同．现代物理学还发现这种作用力从一个物体到另一个物体需要时间，这都证明了场的存在．＂场＂虽然不象实物，它看不见，摸不着，但是客观存在的．在后来的许多物理学家的研究下，发现场也与实物一样有质量和能量．电荷周围有电场，磁体周围有磁场，物体周围有引力场．因此我们现在学习电场的研究方法可以推广到磁场和引力场的研究中． 场已被证明是一种客观存在的物质形态，电视台和无线电广播电台就是靠激发电磁场的方式发送各种节目信号的。虽然电磁场“看不见”“摸不着”，但是我们却可以在远离发射塔的地方，用电视机和收音机接受到它们发送的节目信号，这就是电磁场客观存在的很好例证。本节课我们就来学习描述电场的重要概念。 2. 电场力的概念以及利用电场力检测电场的存在。 提问：我们怎样研究电场呢？比如：怎么知道某一空间(老师的讲台上)是否存在电场? 讨论：方法一：检查周围是否有形成电场的电荷? 方法二：电场能够对处于场中的电荷施加力的作用。可利用电荷检验其是否受电场给的力来检查电场的存在。（如图1）拿一个带电体放入这个区间,看它是否受力产生状态变化. 哪种方法更好呢？ 通过讨论提出：由于带电体能吸引轻小物体，所以最好用来检验的带电体本身电量较小，我们称这种带电体为检验电荷或试探电荷。(演示实验:用试探电荷检验电场是否存在。如图1所示，使有绝缘支柱的大金属球带电作为场源电荷，使丝线吊着的小铝箔球带少量电荷，用它代替检验电荷q。) 教师指出：这种力称为电场力．它与原来说的静电力、库仑力是一回事。原来我们说电荷q１对电荷q2产生静电力（或说库仑力）,现在应该怎么说? 回答：电荷q1产生电场,这个电场对电荷q2产生作用力。 电场对放入其中的带电体能产生电场力，这是电场的基本性质之一。所以我们可以选择一个带电量很小、线度也很小的试探电荷q，分别放入带电体Q所产生的电场中的不同位置，观察检验电荷q受到的电场力有何特点。 3. 电场强度 （1） 实验探究场强的定义： 实验一：教师有意将试探电荷缓慢地移过不同位置.引导学生仔细观察丝线的倾斜方向。 现象：铝箔球在电场中不同方位均有偏转，说明此地都有电场，但丝线倾斜的方向不同。说明不同位置电场力不同。 实验二：铝箔球逐渐远离场源，注意观察丝线偏离竖直方向的角度。 现象：偏角逐渐减小。 问：由这两个实验我们能得到什么结论？ 学生答后教师归纳：以上两个实验表明，在电场中不同点，电场对检验电荷施加的电场力的大小和方向一般是不同的。比如在A点电场对电荷施加方向向右的作用力，在D点电场对电荷施加方向向左的作用力，在A点电场对电荷的作用力大，在B点电场对电荷施加的作用力小。 提问：形成这一不同的原因在于施力的电场呢还是在于受力的电荷? (学生讨论并说明理由) 教师归纳：由于试探电荷自身没有变化，所以我们说这是不同处的电场对电荷施加电场力的能力不同,哪里的电场比较强呢?怎么说明? 讨论：用检验电荷受到的电场力，行吗？（学生讨论——估计多数学生会说可以，电场力大的说明电场强，教师保留问题，继续实验三） 实验三：把铝箔球放在电场中同一位置，减小它的带电量，注意观察丝线的偏角。 学生总结实验结论——在电场中同一点，检验电荷所受电场力随它所带电量的减小而减小，所以，电场力不能用于描述电场。 教师归纳：要描述电场，需要找一个与检验电荷的电量无关而只由电场决定的物理量。电场对电荷的作用力与电场的性质和试探电荷都有关. 那我们用什么描述电场呢？如果不同试探电荷放在不同电场中受力,又怎么比较电场的强弱呢? 学生讨论（教师可提示类比功率或速度大小的比较) 教师：如果我们能够做更精确的实验，就会发现：在电场中同一点，电场力不仅随检验电荷的电量的减小而减小，随电场力的增大而增大，而且跟检验电荷的电量之间存在定量关系。比如：在A点有 ；在B点有 在电场中同一点，比值F／q是一个与检验电荷和电场力无关的量，而在电场中不同点，比值一般不同，因而比值反映电场的性质。所以我们可以用它来描述电场，并把它定义为电场强度。 （2） 电场强度 i 定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力与它电量的比值，叫这一点的电场强度，简称场强。 ii 符号：E iii 定义公式： ；公式表明电场中某点的场强在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。其中F为试探电荷q在场中某点受到的电场力，E为该点场强。注意，电场E不是电荷q产生的，所以E的大小与q无关。因此不能说E与q成反比，与F成正比。 iv 单位：N／C v 规定电场中某点场强的方向为正电荷在该点受到的电场力的方向。所以场强是矢量。 一般电场中不同点，场强的大小及方向不同，场强大的地方，电场强，场强小的地方，电场弱，通常我们也把场强的大小和方向叫做电场的强弱和方向。 由于我们是从一般电场出发引入场强的定义的，所以 适用于一切电场。 例1：如图3所示是某区域的电场线图，A、B、C是电场中的三点。 a) 说明哪点的场强最大？ b) 标出A、B、C三点的场强方向。 c) 若在C点放一负电荷，标出负电荷受到的电场力的方向。答案略。 （3） 真空中点电荷电场的场强 下面我们以一个特殊的电场——真空中点电荷产生的电场为例，分析场强的物理意义。 例2：在真空中A点有一正点电荷Q=2.0×10-4C，把试探点电荷q=2.0×10-5C的负电荷置于B点，它们相距r=2m，如图所示。求：（1）q受的电场力；（2）q所在点的电场强度；（3）只将q点电荷换成q/=4.0×10-5C的正电荷，再求q/受力和B点的场强；（4）将受力电荷拿走，再求B点场强。*（5）若将Q拿走呢？答案略。 解析:在点电荷Q形成的电场中,距Q为r处放入点电荷q，q受的电场力即库仑力，根据场强定义或该处场强为（r可取任意值），因此即为点电荷在真空中场强公式，其中Q为场源电量，r为某点到场源的距离。k为静电常数。+q受力方向即为该点场强方向（如图所示）。若把+q换成-q，所受电场力方向正与场强方向相反，但仍与图中相同，说明场强不以电荷和力为转移。即正电荷场强向外，负电荷场强向内，离场源电荷越远，场强越小。 几点注意: i 是适用于点电荷在真空中的电场，但是决定式；而适用各种电场，是定义式，而非决定式. 场强的大小与方向跟检验电荷的有无、电量、电性没有关系。 ii 场强的大小只由场源电荷和场点到场源的距离来决定。离场源电荷越近的点场强越大，离场源电荷越远的点场强越小。 （4） 场强的叠加——对于多个电荷产生的电场，同样遵从平行四边形法则。两个电荷+Q和－Q同时存在时，实验表明它们产生的电场互相独立、互不影响，P点的场强是E1和E2叠加的结果，遵从平行四边形法则，如图5所示（板画）。 例3：（X轴上A、B两处分别放有两个点电荷（图6），A处为－Q,B处为+2Q,在x轴上某处,两个电荷各自产生电场强度数值为EA和EB,则( ) A.EA=EB之点,只有一处,该处合场强为0; B. EA=EB之点有两处,一处合场强为0,另一处合场强为2EA C. EA=EB之点共有三处,其中两处合场强为0;另一处合场强为2EA D. EA=EB之点共有三处,其中一处合场强为0,另二处合场强为2EA 解析：根据题意画出图6。 在AB之间某点x1,－Q在x1处产生的场强，+2Q产生的场强。当时，EA=EB。EA方向向左，EB的方向向左，合场强E=2EA。 在A点左侧x2处，Ax2=rA，Bx2=rB，存在。 EA=EB，EA的方向向右，EB的方向向左，合场强E=0。 在B点右侧x3处， Ax2＞Bx2， 不可能， EA=EB不存在。 所以EA=EB之点有两处,且合场强一为0,另一为2EA,答案应选B. 由上面例题可见：电场强度概念能定量描述各点电场的性质。但电场中各点场强的大小和方向的分布是非常复杂的，我们如何方便而又形象地了解电场中各点场强的分布情况呢？最好画图。 如图5所示，在正电荷周围电场中画了很多场强矢量，从这个图上我们可以很方便地了解正电荷周围各点的电场分布情况，但它还不是最好的，因为电场中有无数个点，我们不能画出无数个矢量，法拉第为我们提供了一种很好的方法，就是用电场线来形象地描述电场。 4. 电场线 （1） 电场线是描述电场强度分布的一族曲线.描述方法:用曲线的疏密描述电场的强弱,用曲线某点的切线方向表示该点场强方向. （2） 实验观察（课件归纳）各种电场的电场线：如图8。 实验模拟几种典型的电场线。 问1：任意两条电场线都不会相交，这是为什么？ 教师归纳：如果相交，则交点就会有两个切线方向，而同一点场强的大小和方向是唯一的。问2：根据我们所看到的几种电场线，谁能归纳一下电场线的方向有什么特点？ 从图9中可看出,E1为+Q在A处的场强,E2为－Q在A处的场强,E为E1与E2的合场强,正好为电场线在A的切线。两个点电荷形成的电场中,每条电场线上每个点符合上述的关系。 教师归纳：电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，如果只有负电荷，则电场线来自无穷远，终止于负电荷。它是不闭合的曲线. 大家要特别注意一个问题：我们虽然可以用实验模拟电场线的分布，但是，电场线并不是电场中真实存在的曲线，它只是我们为了形象地描述电场而引入的。大家知道，法拉第首先提出了电场，并用电场线形象地描述电场的分布，这在物理学中是非常重要的。虽然法拉第当时认为电场线是真实的曲线，这是不对的，但是，法拉第的场线思想却是非常宝贵的。用场线来形象地描绘矢量场的分布这种方法一直被普遍地采用着。 总结：电场线具有以下特点： i. 在静电场中,电场线从正电荷起,终于负电荷, ii. 电场线不能相交,否则一点将有两个场强方向. iii. 电场线不是电场里实际存在的线,是为使电场形象化的假想线. 5. 匀强电场 （1） 实验观察：两块靠近、正对且等大平行的金属板,分别带等量正负电荷时的电场线。 现象：它们之间的电场是电场线互相平行的直线,线间距离相等边缘附近除外. 画出电场线如图10所示 （2） 提问：象这样的电场线说明了其场强分布有何特点？ 讨论：其场强（边缘除外）大小处处相等，方向与板垂直，从正板到负板。 教师指出：在电场的某一区域里,如果各点场强大小和方向都相同,这个区域的电场叫匀强电场我们把这种电场称为“匀强电场”。 例4：书P18/例——解答略。 例5：如图11所示,一个质量为30g带电量C的半径极小的小球,用丝线悬挂在某匀强电场中,电场线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30°,由此可知匀强电场方向为 ,电场强度大小为 .(g取10m/s2) 解析:分析小球受力,重力mg竖直向下,丝线拉力T沿丝线方向向上,因为小球处于平衡状态,还应受水平向左的电场力F.小球带负电,所受电场力方向与场强方向向反,所以场强方向水平向右。 小球在三个力作用之下处于平衡状态.三个力的合力必为零。得：F=mgtg30° 又因为 所以有： E=mgtg30°/q= 随堂巩固练习： 1、下述说法中正确的是（ ） A、电场线是客观存在的 B、电场线上某点的切线方向与与电荷在该点受力方向可以不同 C、电场线与电荷运动的轨迹是一致的 D、沿电场线方向,场强一定越来越大. 1. 如图12所示,正电荷q在电场力作用下由p向Q做加速运动,而且加速度越来越大,那么可以断定,它所在的电场是图中哪能一个?( ) 3、真空中两个带电量分别为Q和4Q的正点电荷,位于相距为30cm的A、B两点,将另一个正电荷q置于AB连线上的C点,q受的合力恰好为零,C点距A点 cm处.若将电荷q取走,C点场强为 N/C。 4、试推算出等量异种电荷与等量同中电荷的电场线分布情况。 【课后作业】 第一课时：书20/1、2, 教材全练P7-8 第二课时：书20/3、4；教材全练P9-10 【课后反思】 第一章第四节  电场中的导体(2课时) 【教学目的】 1、了解静电平衡状态，能应用场强叠加的原理解释静电平衡状态。 2、了解静电屏蔽现象及其应用 3、通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力 【教学重点】 静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布、电势等， 【教学难点】 运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因 【教学媒体】 1、实验器材：演示静电感应——感应起电机，验电球、验电器（两个），带有绝缘支架金属球一个；演示静电平衡导体内部无净余电荷——法拉第圆筒，验电器（一个），验电球，感应起电机；静电屏蔽演示——金属网罩（一个），带绝缘支架金属球，验电器；电场线模拟演示——感应起电机，带电导体电场线模拟，静电感应平衡时的导体电场线模拟。 2、课件：显示静电平衡过程中内部电荷移动的FLASH课件；视频——法拉第笼 【教学安排】 【新课导入】 回顾以下问题： （1） 电场的重要性质是什么？——对放入其中的电荷有力的作用。 （2） 导体的重要特征（或说导体导电的原因）是什么？——导体内部有大量自由电荷。 （3） 什么是静电感应现象？为什么会出现静电感应？——静电感应就是导体在其他带电体的作用下，其中的自由电荷发生定向移动，使两端出现不同的电荷分布的现象。 引导学生用刚学的“电场”概念替代场源电荷。——导体在电场中时，导体上的自由电荷受电场力作用发生定向移动使两端出现不同的电荷分布（如右图1）。 （补做原来因天气原因推迟的静电感应现象演示实验：） 实验1（如图2）： 利用起电机使绝缘金属球带电，从而产生电场，把感应电机靠近A摆放，且接触良好。 将不带电验电球A先与B接触，再与验电器金属球D接触，如此反复，可见D金属箔张开。同样，可让A与C接触，再与E接触，反复几次，可见E金属箔也张开。 由此可知B、C两端带电。 此时，若将A上电荷放掉，让A与C接触后与D接触，反复几次，可见D金属箔张角变小，可见B、C两端电荷异号。 可用A与B、C中部接触的，再与验电器接触，验电器金属箱不张开，电荷分布在两端。 同理可分析A 带负电荷时，感应电机上电荷分布。 【新课内容】 1、静电平衡： 静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷称为感应电荷。 板书：1、静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷称为感应电荷。 教师提问：静电场中导体上自由电荷受电场力作用做定向移动会不会一直运动下去？ 学生讨论。（师提示：先移动的感应电荷会不会产生电场？它们的场方向如何？会对其它自由电荷产生什么影响？） 得出结论：当导体置于电场中时，自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布。重新分布的电荷在导体内产生一个与原电场反向的电场，这种感应电场与原电场反向叠加，阻碍电荷定向移动。（如右图3）导体中的合电场越来越小，直至最后无电荷定向移动为止，这时感应电荷电场与原电场的合场强为零。 板书： 2、静电平衡状态：导体上处处无电荷定向移动的状态。 3、静电平衡时的特征：A、导体内部处处场强为零。 我们在这个特征基础上进行推论，可得静电场中导体的其他特点。 板书： B、处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体外表面上。 可采用反证法，若导体内部有净电荷，电荷周围有电场，那么导体内部电场强度将不为零，电荷将发生定向移动。 实验2 法拉第圆筒实验。 先用起电机使筒A带电，至A中箔片张开为止，利用验电球B可先从A外表面接触，再与验电器金属球C接触，反复几次后，可明显地看到C金属箔张开，可说明A外表面有电荷。 若使B与A内壁接触后再与C接触，则C金属箔将不张开，可验证A内壁无电荷。 演示实验：模拟导体表面的电场线分布。 板书： C、处于静电平衡状态的导体表面上任一点场强方向与该点表面垂直。 可用反证法证明，若不垂直，沿表面有切向分量电荷将沿该分量方向发生定向移动。（如图5）如果我们沿导体表面移动电荷，则电荷所受电场力因为与场强在同一直线上，所以电场力也与导体表面切向垂直，这种情况下，电场力是不做功的。而在导体内场强又为零，所以移动电荷时没有电场力做功。 板书： D、导体内和导体表面上移动电荷时，电场力都不做功。 综上所示：静电平衡的导体内部处处E=0（强调是合场强，而非原电场强度和感应电场强度），电荷只分布在外表面上，导体表面上的场强处处都与该点表面切线垂直。在导体内任两点间移动电荷，电场力做功为零。 2. 静电屏蔽 实验3：先使A带电，然后移近验电器B，由于静电感应，B的金属箔片张开，若把B置于金属网罩中，可发现B的金属箔片不张开。 这是什么原因呢？请大家用刚刚所学的知识来解释一下。 分析：金属网罩上处于A上正电荷产生的电场中，网罩上的电荷重新分布，最后达到静电平衡。此时，网罩内部合场强为零，即金属网罩内无电场。所以验电器上的电荷不出现重新分布，在箔片上不带电，所以不张开。 这时的电场线是什么形状的呢？——让学生尝试描绘。 演示实验——模拟静电感应中达到静电平衡时的导体的电场线分布。 从实验中可以知道，金属网罩能把外电场遮住，使其内部不受外电场影响，这就是静电屏蔽现象。 展示视频——法拉第笼。 许多电子仪器外面都套着金属罩，通讯电缆外面包着一层铅皮，它们都是用来防止外电场的干扰而起屏蔽作用的。大家还能举出哪些生活中静电屏蔽的现象呢？或者可以在哪些地方应用或要防止静电屏蔽的产生呢？ 3. 随堂巩固练习： 长L的不带电导体杆放于点电荷+Q（距杆左端为r）附近达到静电平衡后，求：杆中点的电场强度及杆上感应电荷在该点产生的电场强度。（解：如图7，因为杆处于静电平衡状态，故该点场强E=0；由+Q产生的电场强度和感应电荷电场合成。EQ＋E感=E=0，所以 ） 【课后作业】 书P23/1~3，教材全练P11-12 【课后反思】 第二章第一节  电场力做功与电势能 （2课时） 【教学目的】 1、会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功 2、知道什么是电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系。 3、培养知识的迁移能力。 【教学重点】 电势能的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算 【教学难点】 运用所学概念、规律解决实际问题 【教学媒体】 【教学安排】 【新课导入】 习题导入——如右图中路径①，有一电量为q、质量为m的正电荷以某一水平向右的速度v0在A点进入一场强大小为E，方向向右的匀场电场。问点电荷做什么运动？——如何计算它到达距A为d的B点的速度（A、B在同一直线上）？如果从B点以v0向左进入呢？如果从A以v0垂直于电场线方向进入呢？(点电荷质量忽略不记) 讨论：该电荷在场中受恒定的大小为qE，方向向右的电场力，因此要做匀加速直线运动，加速度大小为 。可以用运动学的公式计算 。若从B向左进入，则电荷做匀减速运动。如果从A以v0垂直于电场线方向进入，则电荷做类似于平抛的运动。要用正交分解解决问题。（这里不展开） 教师归纳：对，从这个例子可以看出，电荷的受力运动也与以往高一所学的质点运动一样遵循牛顿运动定律。而在高一力学中，我们出来用牛顿运动定律来分析解决物体的运动问题，还可以从功和能的角度来解决。那么，电场力做功吗？ 【新课内容】 1. 电场力做功的特点： 我们用刚才的匀强电场来分析电场力做功的特点。显然，在刚才的电荷移动中，电场力对电荷做了正功 。 如果我们将试探电荷q从其他路径由A移到B呢？大家一起来计算这几种情况下电场力对电荷所做的功。 A. 如右图中路径②，q在沿折线ACB从A移往B的过程中, q在沿直线从A移往C的过程中，受到的电场力F=qE,电场力与位移AC的夹角始终为θ，F对q 所做的功为：W=FcosθAC＝qEd；在线段CB上静电力F与位移CB垂直，而不做功。F对q 所做的功为：W= qEd B. 再使q沿任意曲线ADB从A点移到B点。我们可以用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ADB。可以得出F对q 所做的功为：W= qEd 结论：不论q经由什么路径从A点移动到B点，静电力做功都是一样的。虽然这个结论是从匀强电场推出，但对于非匀强电场也同样适用。 板书：1、在匀强电场中，电场力做功值W= qEd，其中d为头尾两点沿电场力方向的位移。 2、电场力做功只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2. 电势能 我们知道，功是能量转化的量度，一个力做功必定带来相应的能量转化。因此电场力做功，肯定也有能量发生转化。那是什么能发生了变化呢? ——在刚才的电荷运动中，正电荷的动能增加了，是什么能转化过来的呢? 物体在重力场中具有重力势能，同样的电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。电场力做功使得电势能与其他形式的能之间发生了转化。 重力如果做正功，重力势能减少；重力如果做负功，重力势能增加。同样的，如果电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。 板书：3、电场力做功量度电势能的减少量。WAB=EPA - EPB（该公式含正负号） 电场力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，就好象重力功能确定重力势能的变化量，而不能确定重力势能的数值一样。因此模仿重力势能我们需要定义一个零势能面的问题，在确定电场中某点的电势能时，也要定义一个零势能面。才能确定其他地方的电势能的数值。若规定电荷在B点电势为零，则在A点电势能等于WAB。也就是说，电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能面位置所做的功。 板书：4、电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能面位置所做的功。 例如，在刚才的例子中，如果设A为零势能点，则正点电荷在A点电势能为零，由A到B电场力做了+qEd的功，所以电势能减小，即正电荷在B点电势能为-qEd。（负号表示该处该电荷势能低于零，这里的正负号与大小有关） 巩固：在刚才的例子中，如果设B为零势能点，则正点电荷在A点电势能为？——+qEd；如果设B为零势能点，则负点电荷在A点电势能为？——-qEd；如果设A为零势能点，则负点电荷在B点电势能为？——+qEd。 ——归纳并 板书：5、正电荷沿着电场线运动（或运动方向与电场线夹锐角）时，电场力做正功，电势能降低；负电荷沿着电场线运动（或运动方向与电场线夹锐角）时，电场力做负功，电势能升高。 可见所取的参考零势能点不同，即使是同一电荷在同一点也有不同的势能，但两点间的电势能差值是固定的。正如重力势能是物体与地球共有的一样，电势能也是电荷与电场共有的系统能量。它的大小与电荷电性电量和电场都有关的物理量。 板书：6、通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能为零，或把电荷在大地表明上的电势能规定为零。 3. 随堂巩固练习： 课本P30/1、2（课练并讲评） 【课后作业】 教材全练P15-16 【课后反思】 第二章第二节  电势与等势面 【教学目的】 1. 知道电势的概念，知道什么是等势面。理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功 2. 知道电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 3. 知道实际中常取地球或与地球相连的导体作为电势的参考位置，认为它们的电势为零。 4. 知道处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面。 5. 了解如何用等势面来形象地描绘电场重点各点电势的分布情况。 【教学重点】 掌握电势这一概念，分清电势与电势能的区别 【教学难点】 分清电势与电势能的区别 【教学媒体】 实验——人造闪电（感应起电机/蜡烛/铁架台）课件——电场中的等势面 【教学安排】 【新课导入】 问题导入电势的概念： 问题1——如图1所示，将一电量为q=+1×10-5C的正检验电荷在一个正点电荷Q形成的电场中，从无穷远处B点（即零势能点）移到靠近场源电荷的A点。如果在此过程中电场力对q所做功为W=-2×10-3J，则A点电势能为？ ——q在B点时电势能为零，将q由B点移至A点，需克服电场力做功，电势能增加，所以A点电势能为-W=2×10-3J（即W的绝对值）。 问题2——要是换用q/=2q的检验电荷，电场不变，则检验电荷在A点的电势能为？ ——由于电场不变，所以在任一点上q/所受电场力是原来q的两倍，但方向不变，所以由A到B电场力仍做负功，W/=2W=-4×10-3J，在A点具有电势能为-2W=4×10-3J。 问题3——要是换用q//=-2q的检验电荷，电场不变，则检验电荷在A点的电势能为？ ————任一点上q//所受电场力是原来q的两倍，但方向相反，所以由A到B电场力仍做正功，W//=-2W=4×10-3J，在A点具有电势能为-2W=-4×10-3J。 问题4——从上述这些结果大家有什么发现吗？ 学生讨论，得出结论——对于确定的电场来说不同电量的电荷在场中同一点的电势能不同，可见电势能与电荷和电场同时有关，但电势能与电量比不变（含符号）——都是200J/C，与检验电荷无关。电势能与电量的比值与检验电荷无关，由场唯一决定，是表征场的特性的物理量。我们就把这一比值称为场中这一点的电势。 【新课内容】 板书：1、电势：①意义——表征场的能的特性（由场唯一决定，与检验电荷无关）的物理量。 ②定义为电势能与电量的比值。 如果用ф表示电势，用ε表示电荷q的电势能，那么ф=ε／q（ε、q、ф均可正可负，计算时带符号运算）。此式只是电势的定义式，而不是决定式场中某点电势由场唯一决定。场定了，场中某点电势就唯一确定了，与放不放检验电荷，放什么样的检验电荷无关。 板书： ③符号——ф； ④公式——ф=ε／q（ε、q、ф均可正可负，计算时带符号运算；计算式而非决定式） ⑤单位——伏特，简称伏，符号为V（1V=1J/C）； ⑥电势是标量 问题5——那么，电势的正负表示什么呢？与电势能一样，电势是相对的，是相对于零势面来说的，零势能点即为零电势点，一般选大地或无限远为零势面。 板书：2、一般选大地或无限远为零电势位置。 所以，电势的正负表示该处的电势是高与零电势还是低于零电势。在最近的学习中，我们不断地把电场与重力场类比，下面就请大家思考一下，电势类似于重力场中的哪个物理量呢？（——高度） 在刚才的问题中，A点电势就是+200V，表示它的电势比B高出200V。 问题6——如图2所示：将正检验电荷q从无穷远分别移至A，B，C，…各点克服电场力所做功为WA，WB， WC，…且WA＞WB＞WC均为正值，WA／q＞WB／q＞WC／q＞…。即фA＞фB＞фC＞…＞0沿着电场线方向电势降低。 板书：3、沿电场线方向电势降低，逆着电场线方向电势升高。(正电荷沿电场线电势能减小，负电荷沿电场线电势能增加)。 板书：4、正点电荷电场中各点电势均为正；负点电荷电场中各点电势均为负。 请大家就这一点给出证明。——如图2，可证正点电荷的电场电场线由正电荷指向无限远，即电势逐渐降低到零，所以每点电势都高于零，而由图3可知负点电荷电场电势为负。 1. 等势面 正如电场线能直观地描述电场的场强分布一样，等势面能使我们对电场电势的整体特点有一个直观的认识。因此，在电场中又引入了这个概念来帮助我们形象地认识电场中各点的电势分布情况。下面我们就来学习有关“等势面”的知识。 板书：5、等势面：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。 问题1——请同学们根据等势面的概念想象点电荷形成的电场中等势面会是什么形状。 ——引导学生思考：首先，电势为标量，所以不用带箭头，而且等势面上电势都相同，即从无穷远往点电荷处搬运电荷做功都相同的点，也就是在这些点之间搬运电荷电场力不做功，所以应分布在以点电荷为球心的同心球面上。 引导学生共同观察课本上P32/图2-10和图2-11。将等势面形象地与等高线相类比。 板书：6、电荷沿等势面移动的过程中，电场力始终不做功。 问题2：由电场力做功的定义式：W= q E·s·cosα，电荷在电场中怎样移动时，电场力对电荷始终不做功？从而引导学生得出等势面与电场线垂直的结论。在此基础上，与同学们共同观察课本P32/2-9、图2-12，得出点电荷形成的电场及两个等量异种电荷电场与等量同种电荷电场的等势面的形状和特点。请同学们想象并画出匀强电场中等势面的形状和特点 ——根据归纳情况板书：7、等势面的性质：①电场线跟等势面处处垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 演示等势面的FLASH：各种不同电场中的电场线及等势面形状的挂图。 问题3：在各种不同的电场中，我们发现它们的等势面有一个共同的特点，就是任意两个电势不同的等势面都没有相交，那么，请同学们思考：是不是所有电场中的等势都符合这个特点呢？在引导同学们得出肯定的答案，否则的话，交点处会出现两个电势值。 板书：②任意两个电势不等的等势面不能相交。 就这一点，大家也可以将等高线进行类比，同一点不会同时具有两个高度。 *可能有部分学生通过仔细观察会发现：电场线密集的地方等势面也密集。关于这一点原因，我们将在下一节课上讨论。 板书：*③电场线密集的地方等势面也密集，电场线稀疏的地方等势面也稀疏。 *回顾静电平衡的导体的电场线分布，引导学生应用课堂所学分析导体周围的等势面的形状，得出静电平衡的导体是个等势体，其表面是等势面。 板书：*8、处于静电平衡的导体的特点——整个导体（包括表面）是一个等势体，其表面为等势面。 随堂巩固练习： 1、关于等势面的叙述，正确的是： A、在同一等势面上移动电荷时，一定不受电场力，所以电场力做功为零 。 B、等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直。 C、匀强电场的等势面是垂直电场线的一族平面。 D、点电荷电场的等势面是以点电荷为球心的一族平面。 2、如右图所示：——试分析等量异种电荷电场中沿正电荷到负电荷连线上电势如何变化，从中点O沿垂直平分线到无限远处电势如何变化。——同样分析等量同种正电荷的电场中两电荷连线和垂直平分线上的电势分布。 通过本题强调电势与场强是完全不同的两个概念，揭示了电场的力和能的不同特性，因此电势大的场强不一定大，电势小的场强也不一定小。又如：匀强电场中场强处处相等，但电势则是靠近正板的高。 2. 尖端放电——自学为主，阅读书P33/3、尖端放电——教师演示用感应起电机进行尖端放电实验。 讨论避雷针的引电避雷作用。 【课后作业】 书P34/2、4；教材全练P17-18 【课后反思】 第二章第三节  电势差 （2课时） 【教学目的】 1、理解电势差的概念及其定义式；知道电势差的值与零电势的选择无关；知道电势差与电势的关系。 2、了解电势差与电场强度的关系。了解示波器的工作原理。 【教学重点】 掌握电势差与电场力做功的关系；掌握电势差与场强的关系式U=Ed的使用条件及式中d的含义；能初步运用力学知识综合解决带电粒子在匀强电场中的运动问题。 【教学难点】 从基本概念出发推出各常用的推论 【教学媒体】 【教学安排】 【新课导入】 回顾归纳电场与重力场的物理量类比。 物理量的含义 重力场 电场 表征场的作用力的强弱和方向 重力加速度g=G/m 场强E=F/q 场的势能 重力势能EP=Gh 电势能EP=qф 表征场的能的性质 高度h 电势ф=EP/q 表征场力做功（场势能变化量） 重力功W=-ΔEP = GΔh=G（h0-ht） 电场力做功W=-ΔEP =q（ф0-фt）=qU 高度差hAB= hA-hB 电势差 【新课内容】 1. 电势差与电场力做功： 以上表格灰色部分留空，让学生通过对比和类比，可以得出电场力做功与零电势设定无关，而是取决于检验电荷的电量和在电场中移动的初末两点的电势的差值。我们称之为电势差，用符号U表示， ；单位是伏特（V）。式中q用C做单位，W用J做单位， 这里补充一个单位，由于基元电荷电量很小，所以我们对应给出功和能的另一个较小单位——电子伏特，他由W=qU得出，当q取1e，U为1V时，功W为一个电子伏，符号为eV。1eV=1.6×10-19J. 板书：1、两点间电势的差值，称为这两点间的电势差，也叫电压。 ①国际单位制中1J=1C×1V；在其它单位制中还有1eV=1.6×10-19J=1e×1V. ②电压是由场决定的量；③电压与零电势的选取无关； 方法一、利用这个公式时，qU都取绝对值，算出的功W也为绝对值。正负号另外判断。 例1：设电场中AB两点电势差大小U＝2.0×102V，带正电粒子的电量q＝1.2×10－8C，把q从A点移到B点，电场力做了多少功？是正功还是负功？设фA＜фB。 解：W=qU=1.2×10－8×2.0×102J =2.4×10－6J 因为фA＜фB，q为正电荷，故q在B点的电势能大于A点电势能，即从A点移到B点电势能增加，即电功力做负功。 方法二、公式中带入正负号计算，U与W是对应的，由A到B电场力做功对应AB电势差（ ）；反之，由B到A电场力做功对应BA电势差（ ）。 解：WAB=qUAB=q（ФA-фB）=1.2×10－8×（-2.0×102J）= - 2.4×10－6J 板书：④电势差是标量，它的正负表示两点间电势的高低状况。 有了这个求电场力做功的方法，只要测出电场中某两点的电压和要移动的电荷电量，我们就可以结合高一所学的功和能的知识来求解电荷在两点间移动的问题。 例2：书P36/例——一个质子以初速度 射入一个由两块带电金属板组成的区域。两板相距为20cm，金属板之间是匀强电场，电场强度为 （此处先给出N/C的单位，等会再推导到V/m），求（1）质子由板上小孔射出时的速度大小。（2）两板间的电势差是多少？（增补一个问题） 解：（1）质子做匀加速运动，全程只有电场力做正功 W=Fd=qEd= 根据动能定理， 推出 （2）电场力做功在电场力是恒力的情况下可以用W=Fd=qEd来运算，当然，也可以用任何电场通用的公式WAB=qUAB来运算，所以有UAB=WAB/q= 2. 电场强度与电势差的关系： 提问1：从上面的例题中你有什么收获呢？ 引导学生讨论。得出电场力做功的两种运算方法以及它们的适用条件。 提问2：由于场强是跟电场对电荷的作用力相联系的，电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的。因此场强与电势差之间必然有什么关系。大家能得出它们之间的关系式吗？ 让学生讨论得出：W=qU=qEd 得出U=Ed 提问3：这个公式里的各个量表示什么意义？公式有没有限制使用范围？ 引导学生讨论得出式中的U为电场中两点间的电势差，E为场强，d为沿两点连线在电场线方向的投影线的距离。该公式只适用于匀强电场。 提问4：该公式的正负号怎么处理呢？ 教师帮助学生归纳：电势差是标量，场强E是矢量，二者正负号的意义不同，所以该公式不带入符号，只取绝对值运算，得出来的U只表示两点间电压大小，而电势的高低要另行判断。 板书：2、匀强电场中有U=Ed，其中U为电场中两点间的电势差，E为场强，d为沿两点连线在电场线方向的投影线的距离。 ①公式只取绝对值运算 前面讲过，沿着电场线方向，也就是沿着场强的方向，电势越来越低，从右图中可以看出沿AB、AD、AC方向，电势都在降低，但沿AB方向距离最短，即降低得最快，而AB方向即为场强方向，可见场强的方向是指向电势降低最快的方向。 板书：②场强方向是指向电势降低最快的方向。 由U=Ed，得 E=U／d，可得场强的另一个单位：V／m。 板书：③场强两个单位伏／米，牛／库是相等的。 例3：如右上图，匀强电场电场线与AC平行，把10－8C的负电荷从A移至B的电场力，做功6×10－8J，AB长 6cm．AB与AC夹角为60º。求：（1）场强方向；（2）设 B处电势为 1V，则A处电势为多少？（3）场强为多少？电子在A点电势能为多少？ 解 （1）将负电荷从A移至B，电场力做正功，所以所受电场力方向沿A至C，又因为是负电荷，场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向应为C至A方向。（2）即AB两点间电势差为 6V。 或用负电荷沿电场线方向电势能增加，电场力做负功的知识得本题负电荷是逆着电场线走的，即电场线由C到A； 或用公式UAB=ФA-фB=WAB/q= 6×10－8/（-10-8J）= - 6V 即A比B电势低6V。即A点的电势为－5V。 （3）AB沿场强方向距离为d=Abcos60º=0.03m；所以有E=U/d=6V／0.03m= 200V／m。 （4） 电子在A点的电势能 E=qфA=（－e）×（－5V）=5eV （注：计算电势能时要带号运算。） 巩固课练：一个10－5C的电荷从电场外移到电场内一点A，外力克服电场力做功0.006J，则A点电势为多少？如果此电荷从电场外移到电场内另一点 B时，电场力做功是 0.002 J，则AB两点间电势差UAB为多少？如果有另一个电量是 0．2C的负电荷从A移到 B，则电场力做正功还是负功，大小是多少？ 解 （1）正电荷在场外时电势能、电势均为零，从场外移至A点电场力做负功，所以电势能增加，即在A点正电荷具有的电势能为正，A点的电势也为正，又因为W=qUA∞，所以 UA∞=W／q=0.006J／10－5C=6×102V， U∞=0，UA∞=UA－U∞， UA=6×102V （2）W=qUAB，UAB=W／q=0.002J／10－5C=2×102V。 （3） 将10－5C的正电荷从A移至B时电场力做正功，如果将负电荷从A移到B，负电荷所受电场力方向与正电荷所受电场力方向相反，电场力对正电荷做正功，对负电荷做功为负，大小为 W=qUAB=0.2C×2×102V=40J 3. 带电粒子在匀强电场中的运动 “带电粒子”一般是指电子、质子及其某些离子或原子核等微观的带电体，它们的质量都很小，例如：电子的质量仅为0.91×10-30Kg、质子的质量也只有1.67×10-27Kg。（有些离子和原子核的质量虽比电子、质子的质量大一些，但从“数量级”上来盾，仍然是很小的。）如果近似地取g=10m/s2，则电子所受的重力也仅仅是meg=0.91×10-30×10N=0.91×10-29N。但是电子的电量都为q=1.60×10-19C（虽然也很小，但相对而言10-19比10-30就大了10-11倍），如果一个电子处于E=1.0×104N/C的匀强电场中（此电场的场强并不很大），那这个电子所受的电场力F=qE=1.60×10-19×1.0×104N=1.6×10-15N，看起来虽然也很小，但是比起前面算出的重力就大多了（从“数量级”比较，电场力比重力大了1014倍），由此可知：电子在不很强的匀强电场中，它所受的电场力也远大于它所受的重力——qE>>meg。所以在处理微观带电粒子在匀强电场中运动的问题时，一般都可忽略重力的影响。 但是要特别注意：有时研究的问题不是微观带电粒子，而是宏观带电物体，那就不允许忽略重力影响了。例如：一个质量为1mg的宏观颗粒，变换单位后是1×10-6Kg，它所受的重力约为mg=1×10-5N，有可能比它所受的电场力还大，因此就不能再忽略重力的影响了。 由于不同电场差异很大，所以粒子在电场中所受电场力很复杂，大多只能用动能定理来解决。但在匀强电场中，带电粒子所收的电场力是最为简单的恒力，我们还可以综合运用力学的很多知识来分析。 ①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F合=0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。例1：手册P26/12（解略） ②若F合≠0且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做匀加速或匀减速直线运动。（匀变速直线运动）如右图打入正电荷，将做匀加速直线运动。打入负电荷，将做匀减速直线运动。我们把这样的电场称为加速电场。 这时可以用F合=ma结合运动学的知三求二公式来求解。也可以用W=qU=ΔEk求解。 ③若F合≠0且与初速度方向有夹角（不等于0°，180°），带电粒子将做曲线运动。（提问：圆周还是抛体？）带电粒子做匀变速曲线运动即类抛体运动。若不计重力，初速度v0⊥E，带电粒子将在电场中做类平抛运动。 复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。 例2：板间距为d，板长为L，初速度v0，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为+q。 · 请分析粒子的运动情况。——粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v0t；在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。 图中的Y称为侧移，又叫横向位移，X为纵向。我们把这样的电场称为偏转电场。 （2）若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？—— 从计算中可发现，侧移量与电压成正比，所以电压大1倍时粒子侧移也大一倍。 而且射出时的速度方向与初速度方向相比已经发生了偏转，图中末速度与初速度的夹角ф叫偏转角。 （2） 试证明vt的反向延长线与v0的延长线的交点在L/2的地方 以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。如果带电粒子没有从电场中穿出，此时v0t不再等于板长L，应怎么分析？（——Y已知，求X） 带电粒子在匀强电场中的运动，是一种力电综合问题。 解答这种问题经常运用电场和力学两方面的知识和规律，具体内容如下： 所需电场的知识和规律有：E →F=qE；W=qU；E ；电力线的性质和分布；等势面的概念和分布：电势、电势差、电势能…… 所需力学的知识和规律有：牛顿第二运动定律F=ma；动能定理W=ΔEk；动能和重力势能的概念和性质；能的转化和守恒定律；匀变速直线运动的规律；匀变速直线运动的规律；平抛物体运动的规律（目前涉及/斜抛运动的定量问题要求得不多） 4. 示波器的工作原理 示波管的结构如图，示波管主要由电子枪、　　　　偏转电极和荧光屏三部分组成。管内抽成真空，电子枪通电后发射电子，电子在电子枪与正板之间被电场作用加速，然后进入偏转电场。偏转电极一般有相互平行的两组，一组控制水平偏转，一组控制竖直偏转。电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。——这也体现了运动的独立性。 从前面我们已经知道侧移与电压成正比，尽管电子离开偏转电场后到荧光屏之间还有一段匀速直线运动，但我们仍然可以证明电子打在荧光屏上的亮点位置与入射位置相比其侧移量仍是与电压成正比的。——这一点留做今天的附加题，有兴趣的同学可以去证明一下。 一般来说，我们会在水平电场上加扫描电压，其电压随时间变化如右图，因此荧光屏上的光斑也会随时间由左向右匀速移动，这时如果在偏转电极Y1、Y'上加一按正弦规律变化的电压，电子就要同时参与了X和Y两个互相垂直方向的分运动。在X方向的分运动仍然不变，但在Y方向上多了分位移与Y电压成正比的分运动。再加上人眼的视觉暂留，于是示波器就显示出与Y电压变化规律一样的图形来。 提问：如果示波器X方向加定值电压，Y也加定值电压，那会显示什么情况呢？——应该是偏离中心的一个亮点。 【课后作业】 第一课时：教材全练P19-220，比较电势、电势差、电势能、电功以及电场强度这些量，找出它们之间的关系，和影响它们的原因。 第二课时：教材全练P21-22 【课后反思】 第二章第四节  电容器 电容 【教学目的】 1、解电容器的构造、种类（以及*电路图符号） 2、理解电容器在电路中的基本工作——充电和放电；了解电容器在技术上应用的实例。 3、知道电容的物理意义，了解影响电容的因素，了解影响平行板电容器电容的大小的因素，了解电容器的工作电压和击穿电压的意义。 【教学重点】 了解电容器的构造、理解电容器在电路中的充电和放电、掌握电容的概念 【教学难点】 掌握电容的概念 【教学媒体】 1、 实验器材：各种电容器若干；拆好的纸制电容器（分组）；电容器展示板 2、 课件：电容器充放电过程的FLASH 【教学安排】 【新课导入】 直接导入：电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用，例如在洗衣机、电风扇、电视机中都有电容器。今天我们就来一起认识电容器。 【新课内容】 1. 认识电容器： （3） 外形和构造——展示各种电容器，体会电容器的大小、外形有巨大的差别。 请同学们拿出拆好的纸质电容，观察它的内部构造并说出看到的情况。 ——电容器有两片锡箔（导体），中间用纸（绝缘体）隔开，每片锡箔引出一个电极。 实际上，任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以看成一个电容器。 板书：1、电容器：任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以看成一个电容器。 ①主要构造：两个金属极板各引出一条导线，中间夹有绝缘介质。 （2）种类：边板书边介绍：2、按绝缘介质分，有：云母电容器、陶瓷电容器、纸质电容器、电解电容器（用铝箔做阴极，氧化膜做绝缘介质，浸过电液的纸做阳极——分阴阳，所以只能单向导电）；按两极板间距离或两极板间的正对面积是否可调，可分为：固定电容器、可变电容器、半可变电容器；它们的符号如右图所示 （4） 电容器的工作方式：FLASH演示：当原本不带电的电容器的两个极板与电源的正负极相连时，电路中有短暂电流通过，从而使两板带上等量的异种电荷，此时，在两极板间建立了电场，电荷越多，电场越强，电势差越大。等到合场强为零，电路中就没有电流了。 板书：3、使电容器两极板带上等量异种电量的过程叫做充电。一个极板所带电量的绝对值叫做电容器所带的电量，用Q表示。 电容器充电的过程，就是两极板带上电荷的过程，也就是极板间建立电场，产生电势差，储存电场能的过程。 反之，用导线将原本带电的电容器两极板连接起来时，由于电路中有电势差，有放电电流通过，两极板上的电量中和，两极板间的电场、电势差消失，这个过程叫做放电。 板书：放电：两极板上的电量中和的过程。 电容器在电路中的工作就是这样，通过一定的方式使电容器充电后再放电，利用这一规律来达成电路的控制。好比一个水杯的作用就是先用来盛水，然后再在某些条件下把水倒出。 阅读书P41/电容器的应用。 2. 了解电容： 水杯盛水的能力有所不同，而电容器容纳电荷的本领也有所不同，我们把这叫做电容器的电容。 板书：4、电容 ①意义——用来描述电容器容纳电量的本领 我们通过实验发现，同一个电容器所带电量Q越大，其两极板间的电压U也越大，但电量与电压的比值Q/U不变，而不同电容器的这一比值不同。好比一个直形水容器，同一个容器的盛水高度越高，水量就越大，但水量/水高=定值；但不同水容器的比值不一样。这说明Q/U这一比值能代表电容器自身的性质。我们就用该比值来表示电容器的电容值。 板书： ②定义——电容=电量/电压 ③符号：C ④公式——C=Q/U ⑤单位：法拉（简称：法）用F表示，1F=1C/V ⑥电容是标量。 几点注意：1、电容器是一种元件，而电容则是一个物理量，用来表示电容器的性质 2、电容器容纳电荷的本领相当于直筒形容器容纳水的本领。但电容是相当于直筒形容器的底面积，底面积越大，水位每上升1个单位高度，水量就增加的越多，而对应的电容越大，就是两极板间电压每升高1V，两板就会多容纳更多的电量。这里的“容纳”并不是指容器可盛的最大水量或电容器可带的最大电量。 3、直筒形容器可带的最大水量出来底面积外还要取决于它的高度，而电容器的最大电量除了电容外还要取决于它可能达到的最大电势差。这个电势差叫做击穿电压。当两板间的电压超过击穿电压时，板间的绝缘题会被强大的场强击穿变成导体而放电。所以电容器可带的最大电量Qm=C·Um。在电容器的外壳上写着额定电压等参数，额定电压就是电容器安全工作时的电压上限。 板书：5、电容器两板间所加工作电压不能超过击穿电压（额定电压）。 例1：书P40/C=1.5μF，U=90V，求Q=？（解略） 强调 ①F是一个很大的单位，通常电容的单位用μF或Pf。收音机里常用的电容从几个皮法到几十个微法。 ②若该电容接在180V的电压上（未超过击穿电压），则Q/=2Q；但电容C不变。说明电容虽由电压和电量计算，但电压和电量的比值不变。 巩固：书P42/1、2、3 3. 平行板电容器： 电容的值不由电压和电量决定，那到底取决于什么因素呢？由于电容器的种类很多，这里我们也选取最简单的电容器——平行板电容器来分析。 板书：6、平行板电容器：由两个互相平行且彼此绝缘的金属板构成。 猜想：如何让平行板电容器在电压不变的情况下带上更多的电量？ 学生阐述，教师归纳总结并阐述其原理——方法1、增大两板面积；方法2、减小两板距离；方法3、在两板间插入金属板（相当于减小两板间距）或者在两板间插入介质板。 板书： 平行板电容器的电容取决于两板间的正对面积（C∝S）、两板间距（C∝1/d）和两板间的介质（有介质比无介质电容大）。 所以可变电容就是在改变电容器的正对面积。而柱极体话筒是利用电容器两板间的距离变化来该变电容器，水位测量仪则是利用电容器两板间的介质变化来改变电容，这些方式能将力学量——如：位移转化成电学量来测量。 4. 静电计 展示静电计，让学生观察。要求看出它与验电器的差别，。 我们把验电器的金属球和外壳同时与电容器的两端连接起来，这时验电器就成了静电计。静电计是测什么的呢？ 演示：拉开带电的平行板电容器的两极板，发现静电计的箔片张角增大。错开两极板，减小其正对面积，发现箔片张角也增大，插入介质，发现张角减小。 结论：电容增大时，张角减小；电容减小时，张角变大。猜想：是否张角与电容大小成反比？ 进一步演示：将电容器保持与电源相连，同样做上述改变，发现，电容改变时，静电计张角都不变。 结论：前者电量不变，当电容增大时，电压与电容成反比例变化；后者电压不变，当电容增大时，电量也随之增大。可见，静电计测量的是电压。 课后思考：静电计与电压表在测量上有何不同？ 5、总结本课内容。 【课后作业】 教材全练P23-24 【课后反思】 第三章第一节  电流 【教学目的】 1、理解电流形成的三个条件，知道电流速度是电场传播的速度，不同于自由电子运动速度 2、知道电流的方向和单位，知道恒定电流的概念。 3、复习欧姆定律，知道电阻的大小不是由电压和电流决定的。 【教学重点】 理解电流形成的条件 【教学难点】 把静电场中电场力做功的知识迁移到恒定电流中是一个难点 【教学媒体】 1、实验器材：干电池组，电键，电流表，导线，橡皮线 2、课件：FLASH——电流的微观形成 【教学安排】 【新课导入】 旧课知识迁移--------我们之前面学习了电场的知识。电场对其中的电荷有力的作用，若是自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。如：静电场中的导体在达到静电平衡状态之前，其中自由电荷在电场力作用下定向移动。电容器充放电过程中也有电荷定向移动。电荷的定向移动就形成了电流。 【新课内容】 1. 电流的形成条件 板书： 1、电流——大量电荷定向移动形成电流。 2、电流形成的条件：闭合回路和电源 提出问题：电流形成有什么条件？ 归纳：静电场中导体达到静电平衡之前有电荷定向移动；电容器要能充放电就需要有导体与电源两极相接，所以要有电流形成需要有——导体，有自由移动电荷，可以定向移动。同时导体也提供自由电荷定向移动的“路”。导体包括金属、电解液等，自由电荷有电子、离子等。 演示书P46/实验，体会导体（有自由电荷，可以是金属，也可以是电解液）是形成电流的必要条件之一。 导体内有电场强度不为零的电场，或者说导体两端有电势差，从而自由电荷在电场力作用下定向移动。而且这种移动总是正电荷从高电势走向低电势；负电荷则从低电势走向高电势。 例：书P49/1——导体中自由电子从电势低的一端移向电势高处。 持续电流形成条件：要形成持续电流，导体中场强不能为零，要保持下去，导体两端保持电势差（电压）。电源的作用就是保持导体两端电压，使导体中有持续电流。 因此：要有持续的电流，就必须有闭合回路和电源（提供稳定的电势差） 2. 电流 云层中积累的几百库仑的电荷量形成的强大电场可以把云层和空气击穿，让空气从绝缘体被电离成导体，击穿时在很短时间内这些电量会由电子从负电云层流向正电云层而中和放电。强大的电流如果击中人，可以致人死亡。导体中电流有强有弱，用一个物理量描述电荷定向移动的快慢，从而描述电流的强弱。 提出问题：该用什么来表示电流的强弱呢？（学生讨论） 教师归纳并板书：度量电流的强弱，可以通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值。这样可以通过电荷定向移动的快慢来描述电流强弱，这个比值称为电流。 板书：3、电流——①意义：描述电流的强弱；②定义：用通过导体横截面积的电量与时间的比值 ③符号：I；④定义式： ；⑤单位：安培（A）1A=1C/s；⑥性质：标量。 电流有方向，但不能用平行四边形定则来合成或分解，我们初中学过并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以电流不是矢量。（有方向的量不一定是矢量，是否矢量关键看满不满足平行四边形法则。）那么电流方向怎么规定呢？——正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动方向与电流方向相反。阅读书P48/课文，了解在电源外部，电场力使电流由高电势流向低电势，既从电源的正级流向负级。 例：书P49/4——D 无论正负电荷的定向移动都能形成电流。 例：书P49/2—— 毫安和微安都是常用的电流单位。 例：手册P52/4—— ；正离子向右运动形成3A的向右电流，负离子向左运动形成3A的向右电流，一共是6A。 3. 电流的速度 提出问题：我们经常把电流比做水流，水龙头打开，过了一会儿水就流出来了，电路中开关闭合，电灯就亮了，这个时间很短，似乎不需要时间似的。那么，从电路闭合到电灯亮起来，所用的时间是不是电荷从电源移动到电灯所用的时间呢？如果是，那么电子的定向移动速度应该是非常快的。但其实这种理解是错误的。演示课件——电流的形成。 当导体接在电源两端时，电路中立刻建立起电场，场中各处的自由电子就同时运动起来了，所以电流传播的速度其实是电场传播的速度，这接近于光速。而电荷的定向移动速度是很慢的，甚至比微观粒子的分子热运动还要慢的多。一路上电子在电场作用力下前行，还要和前方路上的金属离子以及其他电子碰撞。不过可以想到，自由电荷移动的快慢会影响到电流的大小。 *我们可以设想一段导体，其横截面面积为S，长度为L，其中单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，自由电荷的定向移动速度为v。那么，电荷移动形成的电流是多少呢？ 可算出这段导体内的自由电荷全部定向通过该导体的时间 ；可推出 4. 电流分类： 物理学中把电流方向始终不变的叫做直流电，而方向会随时间改变的叫交流电。 直流电里，若电流的强弱也不变，就称为恒定电流，这是高中阶段电流知识的重点。 5. 回顾欧姆定律 前面讨论了电流，尤其是持续电流的形成，要求导体两端有电势差，即电压。电流与电压究竟有什么关系？ ——对给定导体而言，导体中电流与导体两端电压成正比，即I∝U（I=KU）；对不同导体而言，这个比值K不同。这个比值越大，电流越容易通过，因此比值的倒数反映了导体对电流的阻碍作用，我们用电阻值R=1/K来描述这一阻碍作用，所以有 ，这就是初中学习过的欧姆定律。表述为：导体中电流跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。大量实验表明，欧姆定律适用于纯电阻电路（金属、电解液等）。电压单位用伏特（V），电流单位用安培（A），电阻单位用欧姆，符号Ω，且1Ω=1V/A 我们还常用单位KΩ和MΩ： 1kΩ=1000Ω，1MΩ=106Ω。 电阻是导体的特性，所以欧姆定律只是计算式，定义式，却不是决定式。电阻的大小不是由电阻两端的电压和通过的电流决定的。而是由导体自身的因素决定的，是与导体的哪些因素有关呢？请大家回去思考后设计实验来验证你们的猜想。 【课后作业】 教材全练P34-35 【课后反思】 第三章第二节  电阻 【教学目的】 1、理解导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比，比例系数与导体的材料有关。 2、理解金属导体的电阻由自由电子与金属离子碰撞而产生，金属材料的电阻率随温度的升高而增大。 【教学重点】 理解电阻定律 【教学难点】 电阻率的概念 【教学媒体】 干电池组，电键，电流表，电压表，滑动变阻器，电阻丝若干条，导线若干 【教学安排】 【新课导入】 直接导入新课——我们已经知道电阻的大小不是由电压和电流决定的。而是由电阻本身决定的。那么到底是电阻的哪些因素影响电阻的大小呢？又是什么样的函数关系呢？这一节我们就一起来探究这个问题。 【新课内容】 1. 实验探究 （1） 猜想：学生提出可能的影响因素如：温度/材料/长短/粗细等等（要求给出猜想的感受或理论依据，并对其函数关系做定性判断） （2） 设计实验： 提出问题1：实验中有很多的物理量，应采用什么方法？应怎么选择待测电阻丝？ ——用控制变量法；所以要选择几根电阻丝，其中A、B、C是同种材料，横截面积依次为1: 2:4。每根电阻丝可选择接入电路的长度。D是另一种材料的电阻丝，还可以用酒精灯加热以改变温度。 提出问题2：需要测量哪些物理量？ ——由于长度、粗细都可以用倍数的关系，所以主要要测量读数的就是电阻值了。 提出问题3：要如何测定导体的电阻？（请同学设计电路） ——可用万用表的欧姆档，但这样的测量太粗略。所以最好使用欧姆定律，利用电压和电流间接测量电阻值。电路如右图。 提出问题4：实验中如何减小读数时的偶然误差？ ——偶然误差可通过多次测量减小，即应用滑动变阻器调节电压和电流，求其比值的平均值。 （3） 实验操作：按电路，依次将 A、B、C、D三段电阻丝分别接入电路中，利用 R=U/I测出三段电阻丝电阻，并加以比较。教师演示，学生读数并 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 表中，控制变量完成操作。 （4） 数据分析：先定性观察：R与材料、长度、横截面积有关。后根据数据表格推理得出电阻与横截面积成反比；与电阻长度成正比；与电阻材料有关。 ，其中K代表了材料对电阻的影响。我们用电阻率来表示它，符号换成 。即 。电阻率 ，即当导体有1m2截面积，长1m时的电阻值在数值上等于电阻率。 电阻率的单位为 欧姆·米（ ）阅读书P52/表格，感受一些材料的电阻率，知道导体和绝缘体在电阻率上的差别。 强调：ρ的大小由导体材料决定。 这个公式也非决定式，因为电阻率是由材料决定的。同时，ρ的大小与温度有关，一般ρ随温度升高而增大。 演示实验：把单独一根电阻丝接入前图所示电路中，测出电阻来，用酒精灯加热。再看电压表、电流表读数，可以计算出电阻，从而判断电阻增大了。 阅读书P52/内容，知道金属导体的电阻率通常随温度升高而增大，在小温度变化范围内呈线形关系。而绝缘体和半导体的电阻率则随温度升高而呈非线性的减小。，知道导体和绝缘体在电阻率上的差别。某些合金如锰铜和康铜的电阻率则几乎不随温度改变。不同材料的电阻率随温度的变化情况不同，根据这一特性，我们可以物尽其用。常用的电阻温度计是用金属铂做成的，锰铜和康铜的电阻率几乎不受温度变化的影响，常常用来制作标准电阻。当温度降低到一定温度附近时，某些材料的电阻率会突然减小到零。超导体有很奇妙的特性，如磁场无法渗透到它内部。演示课件：超导现象以及磁悬浮。 （5） 得出结论并板书：电阻定律：在温度一定的条件下。导体电阻跟它长度成正比，跟它的横截面积成反比。 电阻定律的巩固训练： 例：书P53/例题——了解一定形状的导体电阻还与其接入电路的方式有关。 例：手册P54/例1 3、身边的电阻： 电阻有固定电阻和可调电阻（电位器）。其中可调电阻如电位器、滑动变阻器主要是通过改变电阻接入电路的长度来调节阻值的大小的。阅读书P54/信息窗——学会辨别色环电阻。 【课后作业】 书P54/3、5，教材全练P36-37 【课后反思】 第三章第三节  焦耳定律 【教学目的】 1、理解用电器的作用是把电能转化为其他形式的能，会计算电流所做的功与电功率。 2、知道纯电阻电路与非纯电阻电路的差别，会根据焦耳定律计算用电器产生的电热。 【教学重点】 区别并掌握电功和电热的计算 【教学难点】 学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难 【教学媒体】 【教学安排】 【新课导入】 问题导入： 提出问题1——通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且由于电荷是在电场力作用下正电荷由高电势移向低电势，负电荷由低电势移向高电势，所以电场力在电源外面的电路中做正功） 提出问题2——电场力做功将引起能量的转化，使电能转化为其他形式能，请举出一些大家熟悉的例子。（如电动机将电能→机械能；电热器将电能→内能，电解槽将电能→化学能。） 我们把这些通过电场力做正功将电能转化为其他形式的能的元件叫做用电器。 本节课将重点研究电路中用电器的能量转化问题。 【新课内容】 1. 电功 教师边讲授边板书：1、用电器——将电能转化为其他形式的能 2、电功 （1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。 （2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。 电能通过电流做功转化为其他形式能。我们在上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，且AB两点间电势差恒为UAB，则电场力做功W=qUAB。 对于一段导体而言，两端电势差恒为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=ItU。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 （3）表达式：W=IUt 说明： ①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比。 ②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。 （4）单位：电流单位用安培（A），电压单位用伏（V），时间单位用秒（s），则电功的单位是焦耳（J）。 （5）电功率 电流做功不仅有多少之分，还有快慢之分，电流做功的快慢叫做电功率。即单位时间内电流做功的多少。请推导电功率的表达式。（P=W / t= U I t / t=U I ） · 表达式：P=UI—电路上的电功率大小等于这段电路两端电压和电路中电流的乘积。 ②单位：功的单位用焦耳（J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（W）。1W=1J/s 这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。 4.额定功率和实际功率 电功率是衡量用电器电流做功快慢，或者说衡量其消耗电能的快慢程度。电功率越大，该用电器在同一时间内消耗电能越多。为了使用电器安全、正常地工作，对用电器工作电压和功率都有规定数值。在家用电器或工厂电器设备的铭牌上，都镌刻有该设备正常工作的额定电压和额定电功率。 ③　额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。 一般说来，用电器电压不能超过额定电压，但电压低于额定电压时，用电器功率不是额定功率，而是实际功率。 ④实际功率P=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。 读书P56/洗衣机的铭牌的参数：牌上标明最大电流10A，而对应可算出其最大工作功率为2200W；不同工作状态下有不同的额定电流，洗涤时不需要用到10A的电流，所以其洗涤的正常功率小于最大功率。同时，由于机器经常在实际电压低于额定电压，（如夏天用电高峰时的电灯电压只有不到200V，则此时的灯光昏黄，实际功率低于额定功率。 2. 电热 初中我们已经由实验探究过，电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。 很多同学都会认为，W=IUt，电流做这么多功，把相应的电能转换成内能（即为放出热量）Q=W=UIt。这里有一个错误，大家能发现吗？（学生讨论） 错在Q=W，电流做功一定都把电能全部转化为内能增量吗？有没有可能同时转化为其他形式能？所以电功与电热是两个不同的概念。公式不能随便乱用。那么电热该用是什么公式计算呢？ 英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。 板书：2、电热：电流热效应（电流经过导体时导体要发热） （1）焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。 （2）表达式：Q=I2Rt 为什么电流通过导体会产生焦耳热呢？ 这是因为金属中自由电子在电场力作用下定向移动，由于电场做功，电子动能增加，但不断地与晶格（原子核点阵）碰撞，不断把能量传给晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的热运动加剧，从而温度升高。 同样的，（3）单位时间内产生的电热称为热功率P=I2R。 3. 电功与电功率和电热与热功率的比较： （1） 纯电阻电路中 如果电流做功使电能完全转化为内能，我们把这样的用电器叫做纯电阻，对于纯电阻，有Q=I2Rt=I· IRt=IUt=W可以推出U=IR（欧姆定律）即欧姆定律只能适用于纯电阻（金属导体和通常壮态下的电解质溶液）对气态导体和其它一些导电原件（电子管，热敏电阻）不适用。对电路而言，它只对一段不含电源的导体成立。如果电流做功还使电能转化为其他能，则电功大于电热。 板书：（1）对纯电阻（U=IR）而言，W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R。P电=UI=P热=I2R=U2/R。 （2） 非纯电阻电路（以含电动机电路为例） 非纯电阻电路中，电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例，电动机电路如图所示，电动机两端电压为U，通过电动机电流为I，电动机线圈电阻为R，则电流做功或电动机消耗的总电能为W=IUt，电动机线圈电阻生热Q=I2R0t，电动机还对外做功，把电能转化为机械能，W机械输出=W－Q=IUt－I2R0t，W机械输出是电动机输出能量，而W则是电源输送给电动机的，是电动机的输入能量；Q是电动机的额外损耗。 就是电动机的工作效率。 这是一个非纯电阻电路，且W机械输出＞0，则有U＞IR0。考虑每秒钟内能量转化关系，即功率，只要令上述各式同除以 t 即可，可得总功率P总=IU，电热功率P热=I2R0，输出功率P出，三者关系是P总=P热＋P出，即P出=IU－I2R。 4. 巩固训练： 例：书P59/例题（略） 课堂训练：书P59/3；手册P60/1、4 5. 身边的电热：阅读书P58/归纳共有多少中提高电热（电压恒定时减小电阻，或电流恒定时增大电阻，增大电流等）方法或降低电热（加强散热，对串联电线减小其电阻）的方法。这里要用到不少串并联电路的知识。希望大家课后能复习一下串并联的问题。 讨论书P59/1、2 【课后作业】 教材全练P38-39 【课后反思】 第三章第四节  串并联电路(2课时) 【教学目的】 1、理解串联电路的分压作用，会把电流计改装成电压表 2、理解并联电路的分流作用，会把电流计改装成电流表 3、掌握串联电路的电压和功率的分配关系，掌握并联电路的电流和功率分配关系。 【教学重点】 理解分压和分流的原理，并能熟练运用 【教学难点】 学生对功率的分配关系难以理解 【教学媒体】 电流计（表头），定值电阻若干，安培表，伏特表，学生电源，电键，导线 【教学安排】 1. 回顾串联与并联的简单知识 （1） 提问：什么是串联电路？——把导体（电阻）一个一个的依次连接起来，就组成串联电路。 板画三个不同阻值的电阻、电源、开关，要求学生在黑板上连线成串联电路，并照此连接实物。 实验1：把安培表先后串联在电路中的不同位置，记下读数，并给出结论：串联电路电流处处相同。（分析原因——由电路中电荷总量守恒得出。）I=I1=I2=I3=—— 实验2：把伏特表先后并联在不同的电阻和总电阻上，记下读数，并给出结论：串联电路各电阻电压之和等于总电压。（分析原因——可由电势降低得出。）U=U1+U2+U3+—— 重要推论1：R=R1+R2+R3+——；这里的R是总电阻，即用一个电阻代替刚才的三个串联电阻，效果要相同。 重要推论2：由于电流强度处处相同，则I=U/R= U1/R1= U2/R2=——；可推出电压与电阻呈正比。即串联电路中大电阻得大电压，小电阻得小电压。 重要推论3：P=IU= I（U1+U2+U3+——）=IU1+IU2+IU3+——=P1+P2+P3+——；串联电路总功率等于各部分功率之和；同时P=I2R可推出P/R= P1/R1= P2/R2= P3/R3=——=I2，说明电功率与电阻成正比。 强调说明这里的结论都建立在电路是纯电阻电路这一基础上。 例：书P59/3（2） （2） 提问：什么是并联电路？——把各导体（电阻）的两端分别接到一起，再接入电路构成并联电路。 板画三个不同阻值的电阻、电源、开关，要求学生在黑板上连线成并联电路，并照此连接实物。 实验1：把伏特表先后并联在电路中的不同位置，记下读数，并给出结论：并联电路各支路电压相同。（分析原因——由导线是等势体得出。）U=U1=U2=U3=—— 实验2：把安培表先后串联在不同的支路和干路中，记下读数，并给出结论：并联电路各支流电流之和等于干路总电流。（分析原因——可由电荷不堆积得出。）I=I1+I2+I3+—— 重要推论1：1/R=1/R1+1/R2+1/R3+——；这里的R是总电阻，即用一个电阻代替刚才的三个串联电阻，效果要相同。 重要推论2：由于各支路电压相同，则U=IR=I1R1= I2R2=——；可推出电流与电阻成反比。即并联电路中大电阻得小电流，小电阻得大电流。 重要推论3：P=IU= U（I1+I2+I3+——）=I1U+I2U+I3U+——=P1+P2+P3+——；并联电路总功率仍等于各部分功率之和；同时P=U2R可推出PR= P1R1= P2R2= P3R3=——=U2，说明电功率与电阻成反比。 强调说明这里的结论也都建立在电路是纯电阻电路这一基础上。 例：书P59/3（1） 2. 混联电路：例：书P65/例题——体会逐层简化的思路。 巩固练习：手册P60/9 3. 含非纯电阻的串并联。 提问：若是电路中有电阻和非纯电阻串联或并联，电压和电流的分配还如前所述吗？ ——不可能按电阻值成正比的分压或成反比的分流，因为对非纯电阻来说，欧姆定律不成立。但仍有串联电路U=U1+U2+U3+——；并联电路I=I1+I2+I3+——；无论如何连接，总功率都等于P=P1+P2+P3。 例：手册P60/6 4. 利用串联分压来改装电流计为伏特表。 提问：如果将一个伏特表接在固定电压的电源上，伏特表的示数是3伏；若将两个一模一样的伏特表串联起来接在该电源上，伏特表的示数是多少？ 实验演示——示数为1.5V；为什么呢？其实伏特表并非电阻无穷大，它只是电阻比较大而已。所以将伏特表串联起来，两伏特表一样要串联分压，各分一半电源电压。虽然我们还没学习到电压表和电流表的测量原理，但大家要牢记，电压表测量的是它自己两端的电压，当它与被测电阻并联时，就能反映出被测电阻的电压值；而电流表测量的是通过它自己表头的电流，当它与被测电流串联时，就能以它的电流去反映待测电流。 提问：要是我们需要用到一个量程为3伏的电压表；而手头又只有一个3mV，10μA的表头和一些定值电阻，你可不可以利用所学知识制造出一个适用的电压表，需要用上多大的定值电阻，该怎么做？ （学生讨论） 归纳：表头也是一个定值电阻，其最大电流为10μA，最大电压为3mV，可以计算出其阻值为300Ω。若将3V电压加在表头上，表头将烧坏，所以我们可利用一个定值电阻来帮它分担走2997mV的电压，串联分压，因此该电阻加2997mV电压时的电流也是10μA，可见该电阻应为299700Ω。串上后，整个串联部分（新伏特表的）电阻为300KΩ。最大能测量3V电压。而且即使表头上电流未达满偏，他们的分压比也是定值。所以我们只要按电压比1：1000将表头的示数换成伏特表的示数即可。 巩固练习：书P61/例题 5. 利用并联分流把电流计该装成大量程的电流表。 刚才的电流计，如果要用来测3A的电流，该怎么办呢 ？ （学生讨论并给出结果。）结果略。 【课后作业】 第一课时：教材全练P40-41 第二课时：教材全练P42-43 【课后反思】 第四章第一节  闭合电路欧姆定律(2课时) 【教学目的】 1、知道电源的电动势和内电阻。明确电动势的物理意义，知道电动势和电压的区别 2、知道电源内阻的意义，知道电动势和内阻是标志电源性能的两个重要参数。 3、知道内电路和外电路的概念。 4、理解闭合电路欧姆定律的内容和表达式，并能进行有关闭合电路的简单计算。 5、能够区分路端电压和内电压，结合实际问题理解路端电压和外电路电阻的关系。 【教学重点】 掌握闭合电路欧姆定律及用定律讨论外电压随外电阻变化的规律及原因 【教学难点】 电动势的概念比较抽象。而应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流随外电阻变化的关系也是比较难以掌握的 【教学媒体】 演示实验——干电池（1号、5号、7号若干个），一节旧的9V电池（内阻较大）小灯泡、导线若干，演示的电压表一个，4节1号干电池，10Ω定值电阻一个，演示电流表（1.5A量程）一个，滑动变阻器（0～50Ω）一个。 【教学安排】 【新课导入】 复习回顾：为了使电路中有持续的电流，要具备什么条件？（要使电路两端有持续的电压，可以将电路接到电池两端来得到） 板书： 1、电源：保持两极间有一定电压，把其它形式的能转化为电能的装置。 教师展示各种电池：这些各种各样的电源两极间的电压都一样吗？电源有什么特性？我们该用什么物理量来描述电源的特性？ 【新课内容】 1. 电动势： 我们用内阻很大的电压表来测量电源两极的电压。可以发现尽管干电池的型号不同，但两极电压都是1.5V，而蓄电池的电压则是2V。说明，这种情况下得到的电源两端电压是电源本身的性质决定的。我们引入一个新的物理量来表征这种电源的特性——称为电动势。为什么不把它叫电压而另叫一个名字呢？这是因为电动势与电压表示的意义不同。在电路中，电压U=W/q。w表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电能，电压表示移动单位正电荷消耗的电能。反映把电能转化为其它形式能的本领。而电源则是用来将其他形式的能量转换为电能的。因此我们用的电动势：ε=W//q。w/表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或其它形式能），ε表示转移单位正电荷所消耗化学能（或其它形式能，反映电源把其它形式能转化为电能的本领）。 板书： 2、电动势： （1）电源的属性，描述电源把其它形式能转化为电能本领的物理量。电动势由电源自身决定 （2）不同类型的电源电动势不同，同种类型不同型号电源电动势相同。 （3）定义为转移单位电荷所产生的电能。 （4）用符号ε表示。 （5）ε=W//q单位：伏特，ν。 （6）标量。 （7）在数值上就等于电源没有接入外电路时两极间电压。 那么对同一种类不同型号的电池来说，究竟是什么不同呢？这不同在于它们的储能量，有很多充电电池上都标有1200mAh（或800mAh）。这表示它只能在1.5V的电动势上转移1200mAh的电量，即释放出1200mAh 1.5V=6480J=0.0018度。同种电池越大的型号，里面存储的化学能就越多。可以在相同条件下工作更长的时间。 2. 路端电压与电动势： 提问——那么电池两端的电压就一定等于电源的电动势吗？ 下面我们来看这一节干电池，我们将它接成一个串联电路，如右图所示。 用伏特表来测量它电源两端的电压，看还是刚才的示数吗？ 实验结果表明电源两端的电压是会随着外电阻的改变而改变的。而且外电阻越大，这电压也越大。所以这个电压并不等于电源的电动势，而是略小于电动势。我们把这个电压叫做外电压，又叫做路端电压。再摸摸电池，有什么发现？ 电池在发热！电流经过电阻时会发热。这是电流的热效应。大家对此又做何解释呢？ （讨论）这体现了电源内部还有电阻，我们称为内电阻，内电阻和外电阻都会消耗电路中的电能。所以电源产生的电能分配到了电源内部电阻发热和外部用电器工作上。即内电阻上也要有电压，称为内电压。电流在内电路的消耗功率为IU内；在外电路的消耗称为IU外；他们都来自于电源将其他能转化成的电能IE。 ；所以有 。也就是电动势被内外电路所瓜分了，因此我们用电压表测得的外电压比电动势要小一些。 那为什么一上课时我们用伏特表直接测的电压可以认为就是电源的电动势呢？ （版画电路如右图） 这是因为干电池的内阻通常不是很大，尤其是新电池，其内阻只有零点几欧姆，在电源直接接大电阻的伏特表时，通过电源内部的电流极小，所以内电压接近于零，外电压就约等于电动势了。可见，对内电阻是可以使用欧姆定律的，它与外电阻也在分压。 但用旧了的干电池电动势虽然不会改变，内电阻却会越来越大。同样的连接下，内电压越大，外电压就相应减小了。因此我们经常可以使用电压表测外电压的方法来检测电池的新旧程度。如果一节干电池的接伏特表时显示1.0V的电压，就说明它已经旧的不能用了。 不过在一般电路的使用中，可以认为电路中的电源有固定的电动势和内电阻。 3. 闭合电路欧姆定律： 在前面我们已经看到电源的电动势总是等于内外电压之和：E=U外＋U内。如果外电路也是纯电阻电路。也符合欧姆定律。设这个电路的电流为I，我们就可以推出： 由于U外=IR，U内=Ir，那么 E=IR＋Ir，电流I=E/（R＋r），这就是闭合电路的欧姆定律。 板书：3、闭合电路的欧姆定律的内容：闭合电路中的电流和电源电动势成正比，和电路的内外电阻之和成反比。表达式为 I=E/（R＋r）。（闭合电路欧姆定律只适用于外电路也是纯电阻的情况。） 从这个表达式可以看出，在电源恒定时，电路中的电流随电路的外电阻变化而变化；当外电路中的电阻是定值电阻时，电路中的电流和电源有关。 教师：一般电源的电动势和内电阻在短时间内可以认为是不变的。那么外电阻R的变化，就会引起电路中电流的变化，继而引起路端电压U、输出功率P、电源效率η等的变化。我们就可以通过对这些变化量比如路端电压U、干路电流I的测量来测量出恒定不变的电动势和内电阻。 例题：书P71/例 巩固练习手册P76/1、2，书P72/2 4. 几个重要推论 （1）路端电压U随外电阻R变化的规律 板书：2.几个重要推论 （1）路端电压U随外电阻R变化的规律演示实验：如图所示电路中，移动滑动变阻器的滑动片，观察电流表和电压表的示数是如何随R变化？ 教师：从实验出发，随着电阻R的增大，电流I逐渐减小，路端电压U逐渐增大。大家能用闭合电路的欧姆定律来解释这个实验现象吗？ 学生：因为R变大，闭合电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，I=E/（R＋r），电路中的总电流减小，又因为U=E—Ir，则路端电压增大。 教师：正确。我们得出结论，路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小。一般认为电动势和内电阻在短时间内是不变的，初中我们认为电路两端电压是不变的，应该是有条件的，当 R→无穷大时， r/R→0，外电路可视为开路， I→0，根据 U=E—Ir，则 U=E，即当外电路断开时，用电压表直接测量电源两极电压，数值等于电源的电动势；当R减小为0时，电路可视为短路，I=E/r为短路电流，路端电压U=0。 板书：4、路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小。开路时，R＞＞r，r/R=0，U=E；短路时，R=0，U=0。 例：手册P74/例1 （2）电源的输出功率P随外电阻R变化的规律。 教师：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率P=IU=I2R，又因为I=E/（R＋r），所以P=[E/（R＋r）]2R=E2R/（R2+2Rr+r2）=E2R/[（R—r）2＋4Rr]=E2/[（R—r）2/R＋4r]，当R=r时，电源有最大的输出功率Pm=E2/4r。我们可以画出输出功率随外电阻变化的图线，如图4所示。 板书：5、在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率有最大值。 下面我们看一道例题。 例：如图5所示电路，电源电动势为E，内电阻为r，R0是定值电阻。现调节滑动变阻器的滑动片，（1）使定值电阻R0上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？（2）使滑动变阻器上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？ 本题需要注意的是第（1）问中，求定值电阻的输出功率的最大值时，应用公式P=I2R0，当I最大时，P最大，根据闭合电路的欧姆定律，只有滑动变阻器的阻值最小时，I有最大值。即R=0时，R0上消耗的功率最大。第（2）问中，可以把R0等效为电源的内电阻，利用刚才的推论，如果R＞R0+r，当R=R0+r时滑动变阻器上消耗的功率最大；如果R＜R0+r，滑动变阻器的阻值取最大时，滑动变阻器上消耗的功率最大。 教师：当输出功率最大时，电源的效率是否也最大呢？ 教师：有电路中电源的总功率为IE，输出的功率为IU，内电路损耗的功率为I2R，则电源的效率为η=IU/IE=U/E=R/（R＋r），当 R变大， η也变大。而当 R=r时，即输出功率最大时，电源的效率是50%。 板书：6、电源的效率η随外电阻R的增大而增大。 5. 课堂小结 （1）在使用闭合电路的欧姆定律时，要注意它的适用条件是外电路是纯电阻电路。（2）对闭合电路中，路端电压、输出功率等随外电阻变化的规律，要学会用公式法和图线法去分析和讨论。 6. 巩固提高： 如图6所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定，当负载R变化时，电路中的电流发生变化，于是电路中的三个功率：电源的总功率P总、电源内部消耗功率P内和电源的输出功率P外随电流变化的图线可分别用图乙中三条图线表示，其中图线Ⅰ的函数表达式是______；图线Ⅱ的函数表达式是______；图线Ⅲ的函数表达式是______。 【课后作业】 第一课时：教材全练P47-48 第一课时：教材全练P49-50 【课后反思】 第四章第二节  多用电表的原理及使用 【教学目的】 1、了解用伏安法测电阻，无论用“内接法”还是“外接法”，测出的阻值都有误差，懂得误差的产生是由于电压表的分流或电流表的分压作用造成的。会根据给出的具体数据考虑选用哪一种接法，选用什么规格的仪器。 2、知道欧姆表测电阻的原理。会根据电阻的约略值选择合适的档位来测量电阻 【教学重点】 重点是伏安法测量中的误差分析和欧姆表测电阻时的档位选择 【教学难点】 难点是万用表的欧姆档测电阻时的调零和档位的选择 【教学媒体】 电压表，电流表，测电阻的示教板，万用表 【教学安排】 1. 伏安法测电阻：我们在初中时已经做过了“用电压表、电流表测电阻”的实验，现在，再做“伏安法测电阻”，是不是简单的重复呢？大家可以回想一下，当初做实验时的情况，把两个示数相除，再多次求平均即可，那你们有没有想过，这样得到的就是电阻的真实值吗？不是，原因在于电压表和电流表都不是理想的。 我们已经了解了电流表并非无电阻，而电压表也并不是电阻无穷大，用这样的表去测量电阻，会对测量结果有什么样的影响？ 我们利用电压表，电流表测量电阻值时，需把二者同时接入电路，否则无对应关系，没有了测量的意义，那么接入时无非两种接入方法，那么电路应如何？请同学们画出。 如果是理想情况，即RA→0，Rv→∞时，两电路测量的数值应该是相同的。 提出问题，实际上两块表测量的是哪个研究对象的哪个值？测出来的数值与实际值有什么偏差，是偏大还是偏小？ 外接法：U侧是Rx两端电压，是准确的，I测是过Rx和总电流，所以偏大。R测偏小，是由于电压表的分流作用造成的。实际测的是Rx与Rv的并联值，随Rv↑，误差将越小。 内接法：I测是过Rx的电流，是准确的，U测是加在Rx与上总电压，所以偏大。R测偏大，是由于电流表的分压作用造成的。实际测的是Rx与RA的串联值，随RA↓，误差将越小。 进一步提问：为了提高测量精度，选择内、外接的原则是什么？ 适用范围： Rv＞＞Rx RA＜＜Rx 2. 多用电表： 前面我们已经知道了伏特表和安培表都是由同一个表头串联或并联得到的。其实我们也可以用这个表头结合电源和一些定值电阻利用表头电流显示出接入的电阻值。这会比伏安法测电阻简单一些。这样的表在不同的选择时可以测电压，电流也可以测电阻，称为万用表（多用电表），其中测电阻的部分称为欧姆表。关于欧姆表的构造，先请同学们看书P73/图4-11。 当开关拨至5档时即为测电阻。电路简图如右上图所示。 借助电流表显示示数，测电阻不同于测电流、电压，表内本身含有电源，表盘上本身刻定的是电流值。试想，在两表笔间接入不同的电阻时，电路中的电流会随之发生改变，且一个阻值对应一个电流值，即指针偏在某一位置。所以可以知道刻度的标定如下： · 两表笔短接时，电路总电阻为Rg+R0+ r，测量部分阻值为零，电流为最大值Ig，指针满偏，刻出“0” · 两表笔断开时，电路断路，电阻为∞，电流为零，指针不偏，刻出“∞”； · 两表笔中接入某电阻，若指针半偏，则I = Ig/2，对照闭合电路欧姆定律不难看出此时Rx=Rg+R0+ r，接入的电阻值恰好等于此时的欧姆表内阻，也称中值电阻。 拿出一块欧姆表演示一下刚才的过程，同时说明： ①红、黑表笔的规定是为了与以往的电压表、电流表“＋、—”极统一，即电流流入的为正极，电流流出的为负极。 ②由于I与Rx并不是简单的反比关系，所以欧姆表的刻度是不均匀的，从右向左，刻度越来越密。 使用欧姆表的 注意事项 软件开发合同注意事项软件销售合同注意事项电梯维保合同注意事项软件销售合同注意事项员工离职注意事项 ：（请同学回答并总结出） ①测电阻时，要使被测电阻同其它电路脱离开。 ②欧姆表一般均有几挡，每一挡的R0都不相同，而且使用时间长了，电池的E，r均要发生改变，所以在每次使用前及换挡后都要进行调零。 ③每次使用后要把开关拨到OFF档或交流电压挡的最大量程。 由此也可看出，利用欧姆表测电阻仅是粗测而已，在此基础上，应再利用伏安法测量才会比较准确。 3. 实验——练习使用多用电表。 （1）观察电表，讨论与交流观察结果——内容按书P75 （2）用多用电表测220V交流电和干电池的电动势（直流） （3）用多用电表测定值电阻，50Ω，300Ω，4KΩ，小灯泡的常温电阻，人体两手间的电阻。 4. 归纳本节要点： （1） 伏安法测电阻虽然比较准确，但是无论采用哪种连接方法均会给测量带来误差，这是测量方法本身存在的问题，应属系统误差。2.为了使测量误差尽量小，应选用合适的连接方法，可在用欧姆表粗测的基础上选取。 （2） 欧姆表的测量中每换一次档都要重新做一次电调零。要选择适合的倍率，使指针偏转大约在中值电阻附近。 （3） 所有表档的接线都应保证电流的红进黑出。 【课后作业】 教材全练P51-52 【课后反思】 第四章二节  测量电源的电动势和内电阻 【教学目的】 1、学会应用欧姆定律解决实际问题，知道测量电源电动势和内电阻的原理和常用方法。复习和巩固电压表和电流表的使用。 2、了解实验数据处理的两种常规方法——代数法和图象法；特别是进一步理解和应用图象法处理数据。 【教学重点】 电源电动势和内阻测量的方法和实验数据处理的两种方法 【教学难点】 电源电动势和内阻测量的方法和实验数据处理的两种方法 【教学媒体】 实验器材（分组实验）：电压表、电流表，滑动变阻器，干电池，开关，导线若干 【教学安排】 1. 伏安法测电源的电动势和内阻的基本原理：原理如图四所示。 （1） 由U=E-Ir可知，测出几组U、I值，作出如图五所示的U—I图象，图线在U轴上的截距为E。图线的斜率的绝对值为电阻r= 。 （2） 用伏安法测电池的电动势和内阻的两种变形方法 ①用电阻箱、电流表测定？——实验电路如图六所示： 改变电阻箱的阻值，记录R与I，应用 ,求出E、r。为了准确，可多测几组数据，求E与r各自的平均值。 ②用电阻箱、电压表测定——①实验电路如图七所示 改变电阻箱的阻值，记录R与U，应用 ,求出E、r。多测几组数据分别求出几组E、r的值，再利用平均法求出E、r，即为测量值。 2. * 用伏安法测电池的电动势和内阻的误差分析 若采用图八（a）或（b）电路，根据闭合电路欧姆定律，由两次测量列方程为 E测=U1+I1r测 E测=U2+I2r测 解得：E测= r测= 若考虑电流表和电压表的内阻， 对图八（a）电路应用闭合电路欧姆定律有 E=U1+（I1+ ）r E=U2+（I2+ ）r 式中E、r为电源电动势和内阻的真实值。 解得：E= >E测 r= >r测 对图八（b）电路应用闭合电路欧姆定律有 E=U1+I1r+I1RA E=U2+I2r+I2RA 解得：E= =E测 r= φb C．φa =φb D．无法比较 1. *磁与现代科技——自行阅读为主。 教师帮助学生归纳出主要介绍几条利用： 1——利用电流的磁效应来吸引铁磁性物质的方式——电磁铁、电磁继电器（书P105/信息窗） 2——利用磁体的互相排斥——磁悬浮列车 3——利用电流的磁效应来记录信息——录音磁带和磁卡、柱极体话筒的工作原理。 4——磁与生物——鱼类洄游与候鸟、人类医疗与磁石的运用。 提出：有时我们也要避免磁场的产生。如电阻丝经常采用双线绕法以避免在电阻工作时产生强磁场。如书P107/迷你实验室中的内容。又如在飞机场或医院的某些科室都不能使用手机或其他强磁体。 【课后作业】 教材全练：64-65 【课后反思】 第六章第一节探究磁场对电流的作用（2课时） 【教学目的】 通过实验，认识到通电导线在磁场中受到力的作用，这种力就叫安培力；知道影响安培力大小和方向的因素；知道左手定则和安培力大小的计算公式；用左手定则判断安培力的方向，能计算在匀强磁场中，当通电导线所受安培力的大小。通过安培力了解磁感应强度的比值定义法。 【教学重点】： 使学生掌握电流在匀强磁场中所受安培力大小的决定因素、计算公式以及安培力方向的判定；使学生熟练的利用三视图来分析磁场、电流以及安培力之间的关系。并能扩展到线框受力。 【教学难点】 在掌握磁感应强度定义的基础上，掌握磁场对电流作用的计算方法，并能熟练地运用左手定则判断通电导线受到的磁场力的方向 【教学媒体】 实验： 马蹄形磁铁、干电池、导线、通电直导线研究仪等。课件：磁电式多用电表的内部结构FLASH，电动机的原理FLASH。 【教学安排】 第1课时 【新课导入】 （1）将粉笔放置在蹄形磁铁两极之间，粉笔受力吗？如果把粉笔换成是小磁针呢？ 生：粉笔不受力．小磁针受力（磁体→磁场→磁体） （2）我们上一章学过的奥斯特的实验我们看到了什么现象呢？为什么？ 生：看到了小磁针发生了偏转。因为通电导线产生的磁场对它施的力． （电流→磁场→磁体） 师：我们同样也知道运动的电荷也会产生磁场同样也会让小磁针发生偏转。 （运动电荷→磁场→磁体） （3）既然通电导线周围存在的磁场对小磁针有力的作用，那么小磁针也会产生磁场，小磁针的磁场对通电导线是否也有力的作用呢？（磁体→磁场→电流？） 【新课内容】 1、安培力的定义及力的作用点： 讲述：“上面的这个问题来自一位我们不得不提到的伟大的物理学家——安培。他出身于一个富裕的家庭，不过在他身上历了各种不幸：父亲在法国大革命中被杀害，妻子过早的就离开了他，他一度沉浸在悲痛中，后来是卢梭关于植物学的著作燃起了他对科学的热情，他开始潜心研究学问。 他主要的贡献集中在电磁学方面：发现了电流产生磁场的规律---安培定律；提出了著名的分子环流假说，阐述了磁现象的电本质；第一个把研究动电的理论称为“电动力学”…… 为了纪念安培，我们以其名字来命名电流的单位。符号为A。这是物理7个基本单位之一。 讲述：在上个世纪，许多物理学家就提出通电导体在磁场里是否受力的问题，并着手研究．其中安培也在进行这方面的研究，并且他提出了两个思考： 1 磁场对通电导线是否有力的作用。 2 通电导线之间是否有力的作用。 在这节课，我们就用老师带来的这套仪器来亲自动手研究，看看能发现什么规律。展示器材，介绍各个部分，并在黑板上画出实物图。 师：发现什么现象？说明了什么？（变换磁铁的方向再做一次，使学生看到导体向相反的方向运动这一现象） 生：导体动起来了．导体从静止变成运动，运动状态改变，说明通电导体受到力的作用． 师：是谁给通电导体施加了力呢？这个力的受力物体是电流还是导体？（学生思考） 演示：（1）切断电流，导体虽在磁场中，却不动．（2）去掉磁场再通电流，导体也不动． （启发学生认识到是磁体周围的磁场给了电流以力的作用） 师：我们把磁场对电流的这一作用力称为安培力。因此，我们知道了磁场不仅能对放入磁场中的磁体有力的作用，对放入其中的电流也有力的作用。大家说一说，力有哪三个要索？ 生：大小、方向、作用点。 师：现在我们已经知道受力体是导线中的电流，也就是说画安培力的示意图时，力的作用点要画在电流上（导线的中心上），接下来我们再来研究一下力的方向． 2、安培力的方向：刚才我们观察到作用力方向不完全相同，说明作用力的方向与某些因素有关系，如何去研究这一问题呢？ 若学生不能回答，可出示蹄形磁铁（内置导体）在黑板上画出其平面图（图2）启发学生：磁铁口向右有几种放法？（两种）导体中的电流方向有几种？（两种）使学生知道共有四种情况需要研究． 由此图我们可以看出，磁场中通电导线所受安培力的方向与磁场方向和电流方向都有关。 师：那么现在请同学们看课本122页，阅读课本中关于左手定则的描述。 （等学生阅读完后再用来判断图2中各图，看看是否符合。） 练习导体受力方向，完成手册P124/2所示的四种情况。 3、安培力的大小： 讲述：通过实验我们发现，当放入磁性强弱不同的磁铁，或者使用数目不同的电池，或者改变磁场中导线的长度时，导线偏转的角度不同，这样我们可以得到什么结论呢？ 生：电流所受的安培力大小跟磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向导线的长度有关。 师：该怎么设计实验来探索他们之间的关系呢？ 引导学生讨论出：1、安培力的测量需要用导线在磁场中的偏离竖直方向的角度大小来体现——类似于库仑定律的定性实验。教师指出这样把不易测量的物理量转化成易测量的量来进行的方法称为替代法。2、磁场要匀强磁场，可用马蹄形磁铁的N、S极之间来进行实验。3、导线不能太长，电流又要大，需要用较粗的导体棒（细铜棍）和能通过大电流的电源（否则电源易烧坏）。4、可用滑动变阻器调节电流，用安培表测量电流的大小。5、可改变导体棒接入的长度。 但由于实验条件限制，我们只能进行定性的实验。教师演示并归纳实验现象的出：进一步的实验表明，在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于电流、磁感应强度和导线长度的乘积： F=BIL 在式中，F的单位为牛顿（N），I的单位为安培（A），B的单位为特斯拉（T），L的单位为米（m）。 为什么要加一个垂直于磁场放置的限制呢？如果导线与磁场不垂直会怎样？定性实验——发现不垂直时导线受力比较小。因此影响安培力大小的因素不仅有电流大小I，磁场强弱B和导线长度L，还有电流与磁场的夹角θ。 当θ=90º时，即电流与磁场垂直时，安培力最大，为F=BIL； 当θ=0º时，即电流与磁场平行时，安培力最小，为F=0； 当0º<θ<90º时，即电流与磁场互成角度时，安培力介于零与最大之间，为0