电场线教学设计

《电场线》教学设计骆文洲（义乌中学浙江322000）【教学目标】•知识与技能知道什么是电场线，知道电场线可以形象直观地描述场强。知道各种电场线的分布。•过程与方法理解点电荷电场、匀强电场等电场线的建立过程。初步渗透模拟的方法和场线描述矢量场的思想等。•态度情感与价值观培养学生的观察能力、分析综合能力。【重点难点】点电荷电场、匀强电场的电场线建立过程。【教学仪器】静电起电机、验电器、带验电羽的帽子、两个验电羽、两块带验电羽的金属板、蜡块【板 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 设计】一意义：用来形象地描述电场L①始于：正电荷；终于：负电荷特征―—②疏密程度：场强大小—③切线方向：场强方向④不相交、不相切【设计思想】•电场是一个十分抽象的概念，场强的分布也是相当复杂的；而电场线的教学，其目的一方面就在于帮助学生更好地理解电场的概念、了解电场的分布情况，另一方面是为了向学生渗透一些重要的物理思想方法。•“用场线描述矢量场”是物理学中一种重要思想方法。教学中，首先通过学生在初中时学过的磁感线引入课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，初步唤醒学生用场线描述矢量场的思想；然后顺势转入点电荷、匀强电场的电场线的建立，让学生深刻体会用场线描述矢量场的思想精髓；最后，在地球周围的电场、磁场、引力场中使这一思想方法得到进一步升华。通过这样的教学，学生不仅知道利用电场线可以形象直观地描述电场，而且也掌握了利用场线描述矢量场的思想方法。•用验电羽“模拟”电场也是物理学中一种重要方法。教学中，通过模拟实验，可将抽象的知识具体化；同时，在着力做好实验的过程中，也要使学生明确电场线只是一种数学的描述方法，是假想的、并不是实际存在的；但正是通过这种模拟的方法，化无形为有形，帮助人们形象直观地理解。4.本节课的教学中对匀强电场进行了深入的剖析，目的在于为了体现新课程的理念，即不仅要使学生学会知识，而且要提高学生的能力。所以，教学中从一块板开始着手，这样，不仅使学生知道了匀强电场的电场线为什么是平行等距的直线，而且也在教学中不失时机地融入了“无限”的思想方法、“对称”的思想方法等。【教学流程】一、复习引入•提出课题师：同学们，通过上节课的学习，我们知道电场最基本的特性是：对放入其中的电荷有力的作用。为了描述这一力的特性，我们曾经运用比值定义法建立了一个重要的概念，是什么概念啊？生：电场强度。师：对，利用电场强度能够精确地描述电场，但是呢，却不够形象、也不够直观；那么，有没有什么方法可以更加形象直观地描述电场呢？这就是我们今天这堂课要研究的问题。•复习磁场师：先请同学们回忆一下，我们在初中时学习过磁场，磁场是看不见、也是摸不着的；当时我们是采用什么来形象直观地描述磁场的呢？生：磁感线。展示：条形磁铁磁感线图片。师：这就是我们非常熟悉的条形磁铁的磁感线，大家要注意，磁感线是否只分布在一个平面上呢？生：不是，应该是立体的。展示：条形磁铁磁感线立体动画。师：谁能谈谈磁感线是如何来描述磁场的强弱和方向的？N极所指的方向，也就是该点生：磁感线的疏密程度表示磁场的强弱；切线方向表示小磁针磁场的方向。师：很好。利用磁感线可以形象直观地描述磁场，我们还可以通过实验来模拟磁感线的分布情况。演示：条形磁铁置于内装大量小铁针的塑料板上，来模拟条形磁铁的磁感线师：这些密密麻麻的是小铁针；放上条形磁铁后，小铁针就被磁化成小磁针；我们轻敲塑料板，使小磁针在磁场的作用下转动，小磁针静止时就有规则地排列起来，于是就显示出磁感线的形状了。那么，我们能不能说：这就是磁感线呢？生：不能。师：对。磁感线是假想的、并不是实际存在的。我们刚才的实验，就是通过这些小磁针的有规则排列，间接地反映出磁场的分布也是有规律的，从而化无形为有形，使我们理解磁场就形象直观多了。二、理论分析1.实验激趣师：现在，我们面对的是电场，电场也是看不见摸不着的，但我们坚信：它既然是一种客观存在的物质，那它的规律就一定是可以被我们认识的。下面，让我们先来做一个有趣的实验。演示：静电起电机高压放电。师：这就是我们熟悉的静电起电机。（边做边讲）看到这个情景，同学们可能会联想到电闪雷鸣；要击穿空气发生火花放电，需要很高的电压。现在两极间电压就高达上万伏。哪位勇敢的同学能自告奋勇上来试一试？（让学生站在泡沫板上，一手抓住起电机的一极；教师摇动起电机。）师：你有什么感觉？带电了吗？生：没有。师：究竟有没有带电，我们可以通过验电器来检验一下。（让学生手摸验电器，发现验电器张角变很大）师：看来，这位同学带电了，那么，他的周围就一定具有电场，大家“看见”了吗?生：没有师：那好，我们给他带上一顶特别的帽子（给学生带上粘有验电羽的帽子）；先给他整理一下头发；（再次摇动起电机后）这位同学的“头发”都竖起来了一一好象怒发冲冠的样子！师：“头发”为什么会竖起来？生：带电的头发受到电场力的作用。师：对，我们还注意到“头发”竖得很有规律一一可以间接地反映出电场的分布也是具有一定规律的。既然这样，电场也可以像磁场那样，用一组曲线来形象直观地描述它的分布规律一一这就是我们今天要研究的“电场线”。（板书课题：电场线）2•点电荷电场线的建立师：下面，我们先从最简单的带电情况单个正点电荷开始研究。A点的电场强度如何确定？生：大小为E=kQ/r2方向为背离正点电荷。（用场强矢量表示A点的的场强，再追问学生：B点呢？C点呢？学生依次指明B、C点的场强大小和方向）师：看来，我们应用同样的方法，可以把正点电荷周围各点的场强都画出来。观察一下，场强矢量的方向、大小在分布上有什么特点？生：方向都向外，大小越往外越小。师：很好。我们看到，用这幅图象就可以形象直观地描述正点电荷电场的分布情况；不过呢，我们又注意到，场强矢量看上去显得琳琅满目的，用这幅图来描述电场的分布还不够简明扼要，那么，能否把这一图象进行一定的简化呢？生：连成直线…展示：正点电荷的电场线。师：场强的方向我们倒是一目了然，那么场强的大小能通过这些线反映出来吗?生：能，通过电场线的疏密反映出来。师：很好。这就是正点电荷的电场线。想一下，负点电荷的电场线分布情况又应该是怎么样的呢？生：只要把电场线的方向换回来即可。3.等量点电荷电场线的建立师：好，刚才，我们一起研究了单个点电荷的电场分布情况，那么，两个点电荷的电场分布情况又是怎么样的呢？下面，我们以两个等量异种点电荷为例，一起来研究这个问题。A点的电场强度怎样确定？生：电场叠加…师：其它各点场强大小方向一样吗？展示：电场叠加的动画。师：同样地，我们也可以画出其它各点的场强矢量。看上去有什么感觉啊？生：好像有点杂乱无章师：对，这些场强矢量的分布，看起来似乎有些杂乱无章，但我们坚信：它们肯定是有规律的，只不过更复杂一些而已。它的电场线可能不仅仅就是直线，而应该考虑用曲线了，那么，要把场强的方向通过这些曲线反映出来，你认为画这些曲线应符合什么条件呢？生：使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致展示：等量异种点电荷电场线。师：场强的大小还能通过这些曲线反映出来吗？生：可以，仍然看电场线的疏密情况。师：对。再想一下，电场线是否只分布在一个平面上？生：不是。展示：等量异种点电荷的电场线立体动画。师：好，利用同样的方法，我们也可以画出等量同种点电荷电场线分布情况展示：等量同种点电荷电场线。二、归纳特征1•实验模拟师：下面，我们利用实验来模拟一下上述各种电场的电场线分布情况。实验：利用验电羽来模拟正（负）点电荷、等量同种（异种）点电荷的电场线分布师：通过上面的分析和实验，我们可以得知：电场线可以用来形象直观地描述电场。（板书：电场线的意义）2•归纳特征师：下面，我们再来看一下这四幅图，它们的形状是各具特色的：正点电荷的一一光芒万丈..负点电荷的一一万箭穿心.，等量异种点电荷的一一携手合作.，等量同种点电荷的一一势不两立；但是它们的本质是相同的：因为它们都是用来反映电场基本性质的，所以它们具有共同的特征。那么，电场线究竟具有哪些基本的特征呢？（板书：特征）请同学们相互讨论一下。生归纳：（教师板书特征）（在静电场中，）始于：正电荷（马，终于：负电荷（马（在同一幅电场分布图中，）疏密程度：场强大小切线方向：场强方向不相交、也不相切剖析：大家还有什么问题吗？这里我倒有一个疑问，如果这一点是处在两个电场中，那这一点不也就有两个场强方向了？那位同学能帮我解答这个问题?生：电场线的切线方向表示的是合场强的方向师：电场线和初中时所学的磁感线有何异同吗?生：…四、巩固拓展师：为了帮助同学们更好地把握电场线的特征，下面让我们一起来看一幅电场线的分布图，它来自2001年上海高考卷。关于a、b的带电情况，你能得到哪些确切的结论？生：电性相反、电量大小。师：为了帮助同学们了解电量不相等情况下两个点电荷的电场线分布情况，下面，我们来看一个计算机模拟动画。展示：计算机模拟两个不等量点电荷电场线随点电荷的带电情况变化而变化。小结：通过刚才的模拟动画，我们看到，电荷的带电情况变化时，电场线的分布情况也就改变了；反过来，由电场线分布情况的变化，也可以推知电荷带电情况的变化。因为它们两者之间是息息相关的，所以，我们完全可以把电场线作为反映电场基本情况的重要代五、匀强电场师：通过上面的学习，我们着重讨论了四种典型的电场线分布情况；细心的同学对照书本会发现，我们还有一种最简单的电场还没有研究，什么电场？生：匀强电场。师：对，课本中指出，两块靠近的平行金属板（实物展示），大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场就构成了一个匀强电场；匀强电场是最简单的电场，它的场强大小、方向处处相同。想一下，它们的电场线分布有什么特点啊?生：等距的平行直线。师：同学们说得很对。但我觉得，我们学习知识，不但要知其然，更要知其所以然。为此，我们不妨再追问一步：为什么两块靠近的带电平板之间，它的电场就是匀强电场呢？这个问题课本没有提供 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ，也有一定的难度，那么我们能否开动脑筋，把它解决掉呢？我想同学们是完全可以的。下面，我们先来研究这样一个问题：有一块无限大的、均匀带正电的薄板，它的电场线分布是什么形状呢？请同学们思考一下，并把它画在纸上。（学生在草稿纸上画电场线分布图，教师巡视后择一草王稿纸，利用实物展示台展示之。）师：根据你所画的电场线分布情况，可以得知：任意一点的电场强度的方向都是垂直平板向外的，为什么？生：正电荷、均匀带电师：（追问）还可怎样理解？生：……分析：教师引导学生分析。如图，先任取一点，研究该点场强方向。由于无限大的均匀带正电薄板可以看作无限个正点电荷组成，所以：首先，正上方的点电荷在该点的场强是垂直板向外的；其次，在板上左边任取一点，总可以在“对称”的位置找到一点，使得在任取的这点场强还是垂直板向外的；最后：在板上左边再远一点的地方任取一点，由于板是“无限大”的，所以还是可以在“对称”的位置找到一点，使得在任取的这点场强还是垂直板向外的。师：既然任意一点的场强方向都是垂直薄板向外，那么电场线也就一定是垂直薄板向外的直线了；但是，电场线为什么是疏密均匀的直线?生：均匀带电师：现在，如果这是带负电的薄板呢？其它条件不变生：只要改变电场线的方向即可。师：如果把刚才的两块平板放在一起，叠加后的电场分布又应该是怎么样的呢？生：利用电场的叠加原理，叠加后的电场线仅在两板间，且是等距的平行直线…师：对。我们看到，这样的电场场强处处相同，所以我们称之为：匀强电场。想一下，这样的电场实际当中存在吗？生：不存在，因为无限大、均匀带电都是不可能的。师：说得好。所以匀强电场是一种理想化模型。那么，实际当中两块靠近的平行金属板之间的电场分布是怎么样的呢？（展示：带电平行板电场线分布图）除边缘部分外，其它的地方可以认为是匀强电场。当然，我们也可以通过实验来模拟匀强电场的电场线是直线这一特点。演示：利用粘有验电羽的圆形金属平板演示。六、回顾历史1•回顾历史师：同学们，今天这堂课中，我们研究的电场线、包括初中所学的磁感线，知道是谁首先提出来的吗？生：法拉第！展示：法拉第图片以及JJThomson的评价师：他早在19世纪就把电场、磁场与水流场等进行类比，引入了“场线”的概念，并通过实验显示出了电场线的分布。另一位著名的科学家JJThomson曾作过这样的评价：“在法拉第的许多贡献中，最伟大的一个就是力线的概念。”法拉第的这种“用场线来形象直观地描述矢量场的分布”的思想方法是非常宝贵的，并一直被人们普遍地采用着2.应用延伸师：比如，用来描述地磁场；其实地球周围不仅有磁场，而且还有电场。地球表面带负电荷、大气中的电离层带正电荷，想一下，地球周围的电场应该是怎么样的形状？研究大气物理的科学家通过分析大气中电场变化时的蛛丝马迹，来预测气候、地震等。师：除了B、E夕卜，地球周围还有其他的场吗？生：引力场！师：那么，引力场分布图又应该是怎么样的呢？请同学们课后思考。七、布置作业P99练习三【教学说明】1.实验说明做好模拟电场线实验成功的关键，要把握好以下几点：首先，选择较理想的绝缘材料是做好实验的首要条件。实验中采用的成品蜡块较之泡沫板、蜡烛熔化成的蜡块等绝缘性能要好得多。其次，材料表面清洁和干燥的状况对绝缘性能也有很大的影响。课前可利用电吹风进行烘干。最后，选择性能优良的静电起电机也十分重要。2.教学说明讲解电场线是，应使学生清楚地认识到，电场线是为形象地描述电场而而引入的假象的线，而不是实际实际存在的线；另一方面，所有的电场线都不相交、也不相切，可在教师给予必要的指导下引导学生自己证明，帮助学生更好地把握电场线的特征。