静电场全章分节教案
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§1．1 电荷及其守恒定律
东至县昭潭中学 黄火胜
【教材分析】
本节从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，使物体带电的方法。给学生渗透看问题要透过现象看本质的思想。摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，教材把“电荷守恒定律”单列一节处理，目的是要进一步突出守恒的思想，可见本节电荷守恒定律的重要性。电荷守恒定律对学生而言不难接受，在此从原子结构的基础上做本质上分析，使学生体会对物理螺旋式学习的过程。本节关键是做好实验，从微观分析产生这种现象的原因。有了使物体带电的理解，电荷守恒定律便水到渠成，进一步巩固高中的守恒思想。培养学生透过现象看本质的科学习惯。通过阅读材料，展示物理学发展中充满睿智和灵气的科学思维，弘扬前辈物理学家探寻真理的坚强意志和科学精神。
【教学目标】
（一）知识与技能
·知道两种电荷及其相互作用。
·知道三种使物体带电的方法及带电本质。
·知道电荷守恒定律。
·知道什么是元电荷、比荷、电荷量、静电感应的概念。
（二）过程与方法
·物理学螺旋式递进的学习方法。
·由现象到本质分析问题的方法。
（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—透过现象看本质。
·科学家科学思维和科学精神的渗透─—课后阅读材料。
【教学重、难点】
重点：电荷守恒定律
难点：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。
【教学过程】
引入新课：同学们，新的知识内容，新的学习起点．今天开始我们进入高二物理的学习，高二物理将给我们呈现另一个丰富多彩，更有趣的殿堂，电和磁的世界。高中的电学知识大致可分为电场的电路，本章将学习静电学，将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。
【板书】第一章 静电场
【板书】一、电荷（复习初中知识）
1．两种电荷：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。
2．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
3．使物体带电的方法：
摩擦起电──学生自学P2后解释摩擦起电的原因，培养学生理解能力和语言表达能力。为电荷守恒定律做铺垫。
演示摩擦起电，用验电器检验是否带电，让学生分析使金属箔片张开的原因过渡到接触起电。
接触起电──电荷从一个物体转移到另一个物体上
仔细观察从靠近到接触过程中还有哪些现象？──靠近未接触时箔片张开
张开意味着箔片带电？看来还有其他方式使物体带电？其带电本质是什么？──设置悬念。
自学P3第二段后，回答自由电子和离子的概念及各自的运动特点。解释观察到的现象。
再演示，靠近（不接触）后再远离，箔片又闭合，即不带电，有没有办法远离后箔片仍带电？
提供器材，鼓励学生到时讲台演示。得出静电感应和感应起电。
静电感应和感应起电──当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离一端带同号电荷。这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。。
通过对三种起电方式本质的分析，原子的核式结构及摩擦起电的微观解释，感应起电的规律及实质（电荷从物体的一部分转移到另一部分），让学生思考满足共同的规律是什么？得出电荷守恒定律。
学生自学教材，掌握电荷守恒定律的内容，电荷量、元电荷、比荷的概念。
【板书】二、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。
【板书】三、几个基本概念
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，e =1．60×10-19C。
注意：所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。最早由美国物理学家密立根测得
比荷──电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号：C/㎏。
【小结】对本节内容做简要的小结。
【课堂检测】
1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是：[ ]
A．元电荷就是电子
B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量
C．元电荷就是质子
D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍
2．如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔。当枕形导体的A端靠近一带电导体C时[ ]
A．A端金箔张开，B端金箔闭合
B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合
C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开
D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷
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？
4．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（ ）
A．带有等量异种电荷 B．带有等量同种电荷
C．带有不等量异种电荷 D．一个带电，另一个不带电
5．如图所示，A、B是被绝缘支架分别架起的金属球，并相隔一定距离，其中A带正电，B不带电，则以下说法中正确的是（ ）
A．导体B带负电
B．导体B左端出现负电荷，右端出现正电荷，并且电荷量大小相等
C．若A不动，将B沿图中虚线分开，则两边的电荷量大小可能不等，与如何分有关
D．只要A与B不接触，B的总电荷量总是为零
6．下列说法中正确的是（ ）
A．正、负电荷最早由美国科学学家富兰克林命名
B．元电荷电荷量的大小最早由美国物理学家密立根测得
C．元电荷就是电子
D．元电荷是表示跟电子或质子所带电量大小相等的电荷量
E．在上题图中若A向B逐渐靠近，在B左端和右端的电荷量大小始终相等并且连续变化
7．将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数（ ）
A．增加 B．减少
C．不变 D．先增加后减少
8．用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球a和金箔b的带电情况是（ ）
A．a带正电，b带负电
B．a带负电，b带正电
C．a、b均带正电
D．a、b均不带电
9．如图所示，将带电棒移近两个相同且不带电的导体球，开始时互相接触且对地绝缘，哪些方法能使两球带等量的电荷？
【课后作业】： P5 问题与练习1、2、4
附： 【阅读材料】
静电学发展史
“电”一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的，在中国则是从雷闪现象中引出来的。自从18世纪中叶以来，对电的研究逐渐蓬勃开展。它的每项重大发现都引起广泛的实用研究，从而促进科学技术的飞速发展。现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。随着科学技术的发展，某些带有专门知识的研究内容逐渐独立，形成专门的学科，如电子学、电工学等。电学又可称为电磁学，是物理学中颇具重要意义的基础学科。
古人对于电的理解
自然界的雷鸣电闪，很早就引起人们的注意。但要对雷电现象做出正确解释，在当时是很困难的，因此人们在民间流传着各种神秘的和迷信的看法。不过，雷电现象终究是自然界固有的，人们能够控制并重复实现的电学现象是摩擦琥珀后可使它吸引纸屑、芥子等微小物体的实验。
静电学的发展
公元前600年前后，希腊哲学家泰勒斯发现了当时的希腊人摩擦琥珀吸引羽毛。但在当时人们认为“琥珀吸引微物是它们内在的能力”，并不能给出正确的结论。天上的雷电和手中的琥珀在人们看来这些现象与磁石吸铁一样，属于物质具有的性质此外没有任何联系。直到18世纪，通过美国人富兰克林著名的在雷雨中放风筝的实验，证明了雷电和摩擦带电具有同样的属性。在中国，西汉末年已有“碡瑁（玳瑁）吸偌（细小物体之意）”的记载；晋朝时进一步还有关于摩擦起电引起放电现象的记载“今人梳头，解著衣时，有随梳解结有光者，亦有咤声”。
1600年，英国物理学家吉伯发现，不仅琥珀和煤玉摩擦后能吸引轻小物体，而且相当多的物质经摩擦后也都具有吸引轻小物体的性质，他注意到这些物质经摩擦后并不具备磁石那种指南北的性质。为了表明与磁性的不同，他采用琥珀的希腊字母拼音把这种性质称为“电的”。吉伯在实验过程中制作了第一只验电器，这是一根中心固定可转动的金属细棒，当与摩擦过的琥珀靠近时，金属细棒可转动指向琥珀。也是大约在1660年，马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机。他用硫磺制成形如地球仪的可转动球体，用干燥的手掌摩擦转动球体，使之获得电。盖利克的摩擦起电机经过不断改进，在静电实验研究中起着重要的作用，直到19世纪霍耳茨和推普勒分别发明感应起电机后才被取代。
18世纪电的研究迅速发展起来。1729年，英国的格雷在研究琥珀的电效应是否可传递给其他物体时发现导体和绝缘体的区别：金属可导电，丝绸不导电，并且他第一次
使人体带电。格雷的实验引起法国迪费的注意。1733年迪费发现绝缘起来的金属也可摩擦起电，因此他得出所有物体都可摩擦起电的结论。他把玻璃上产生的电叫做“玻璃的”，琥珀上产生的电与树脂产生的相同，叫做“树脂的”。他得到：带相同电的物体互相排斥；带不同电的物体彼此吸引。
1745年，荷兰莱顿的穆申布鲁克发明了能保存电的莱顿瓶。莱顿瓶的发明为电的进一步研究提供了条件，它对于电知识的传播起到了重要的作用。差不多同时，美国的富兰克林做了许多有意义的工作，使得人们对电的认识更加丰富。1747年他根据实验提出：在正常条件下电是以一定的量存在于所有物质中的一种元素；电跟流体一样，摩擦的作用可以使它从一物体转移到另一物体，但不能创造；任何孤立物体的电总量是不变的，这就是通常所说的电荷守恒定律。他把摩擦时物体获得的电的多余部分叫做带正电，物体失去电而不足的部分叫做带负电。严格地说，这种关于电的一元流体理论在今天看来并不正确，但他所使用的正电和负电的术语至今仍被采用，他还观察到导体的尖端更易于放电等。早在1749年，他就注意到雷闪与放电有许多相同之处，1752年他通过在雷雨天气将风筝放入云层，来进行雷击实验，证明了雷闪就是放电现象。在这个实验中最幸运的是富兰克林居然没有被电死，因为这是一个危险的实验，后来有人重复这种实验时遭电击身亡。富兰克林还建议用避雷针来防护建筑物免遭雷击，1745年首先由狄维斯实现，这大概是电的第一个实际应用。
18世纪后期开始了电荷相互作用的定量研究。1776年，普里斯特利发现带电金属容器内表面没有电荷，猜测电力与万有引力有相似的规律。1769年，鲁宾孙通过作用在一个小球上电力和重力平衡的实验，第一次直接测定了两个电荷相互作用力与距离二次方成反比。1773年，卡文迪什推算出电力与距离的二次方成反比，他的这一实验是近代精确验证电力定律的雏形。
1785年，库仑设计了精巧的扭秤实验，直接测定了两个静止点电荷的相互作用力与它们之间的距离二次方成反比，与它们的电量乘积成正比。库仑的实验得到了世界的公认，从此电学的研究开始进入科学行列。1811年法国数学家泊松和德国数学家高斯把早先力学中拉普拉斯在万有引力定律基础上发展起来的势论用于静电推导出泊松方程和高斯定律，发展了静电学的解析理论。
§1．2 库仑定律
【教材分析】
1、库仑定律是静电学的重要知识，是学习电场强度的基础，按大纲要求属于理解级的学，本节课只对定律进行简单的应用。
2、本节课的演示实验对学生建立电场概念可起到重要作用，应做好这一实验演示，为电场概念的教学打下基础（由于效果问题我采用了动画和图片）。
3、电荷间相互作用力的平方反比规律具有极为重要的意义，利用其与万有引力定律相似的特点进行类比推理，这是物理学的重要研究方法之一，以及实验研究过程中的控制变量的设计思想，在教学中应作适当说明。
4、点电荷是一个理想化的模型，教学中应让学生了解这一研究方法及其重要意义，知道求解复杂带电体间作用力的基本原则。
5、扭秤实验的设计思想是物理学史上的重要实验思想，通过本部分知识的介绍，应让学生了解转化、放大，以及处理电荷电量问题上的采用的守恒、对称思想在物理实验中的重要性。
6、库仑定律有着丰富的培养学生人文素养的物理学史的题材，涉及库仑定律运用的问题也很多，本节课出于从提高学生学习兴趣和培养学生科学素养的考虑，教学过程中有意让学生循着科学家的思维方法和探索途径来“发现”规律，从而受到科学研究方法的熏陶，因而偏重于对规律形成过程的教学和对定律的理解，并适当顾及解题应用。
【教学目标】
1、知识与技能：
①、了解库仑定律的建立过程和相关的物理学史。
②、知道点电荷的物理意义。
③、理解真空中的库仑定律以及适用条件。
④、知道静电力常量k的物理意义、数值和单位。
⑤、会用库仑定律解决涉及点电荷静电力计算的简单问题。
2、过程与方法
①、提出问题——猜想与假设——实验验证——得出结论——反思评价
②、控制变量的科学研究方法，理想化模型、放大、转化、类比、以及对称、守恒的思想方法。
3、情感态度与价值观
利用库仑定律建立的过程以及相关的物理学史培养学生的科学素养。
【重 点】 库仑定律的建立过程 对库仑定律的理解和应用。
【难 点】 探究库仑定律的定性演示和库仑扭秤实验的验证过程。
【教学流程】
【教学过程】
（一）、创设情景，提出问题
我们已经学习了电荷、静电感应、电荷守恒的初步知识，现在再来看一个演示实验。
演示实验：用毛皮摩擦过的橡胶棒使验电器张开。
设问一：这个想象说明什么？验电器的工作原理是什么？
学生：电荷之间存在相互作用，同种电荷相斥、异种电荷相吸。
设问二：那么带电体相互吸引和排斥的力有多大？猜想一下带电体间的作用力与哪些因素有关呢？
（二）、猜想假设，设计方案，定性探究
学生猜想：电荷量、距离、形状、体积、质量等。
设问：到底是怎样的关系呢？如何验证你的想法？
交流对话：指导学生得出验证实验的设计思想——控制变量法，研究作用力跟某一因素的关系时，要先控制其它因素不变。这是实验设计的精髓。
动画演示一：电量不变，改变带电体间距离，观察小球悬线偏离竖直方向的夹角α随距离的变化情况。
实验分析与思考：偏角大小与电荷间作用力大小有何关系？
分析得出 ，即α越大，F就越大。F随间距r的增大而减小。
动画演示二：保持距离不变，观察偏角α随电荷量变化的情况。
学生活动，归纳得出：①两电荷间的作用力随距离增大而减小；
②两电荷间的作用力随电量的增大而增大。
（三）、库仑的猜想和库仑扭秤实验
设问：以上研究的还只是定性的关系，两电荷的相互作用力与电荷量Q、间距r到底有怎样的定量关系呢？请你猜测一下。
学生讨论、猜想：最好是最简单的正比和反比关系。
启发与设问： 18世纪法国物理学家库仑也研究了这个问题，他的猜想是
你知道他为什么会这样猜想的？请根据相关资料说明你的观点。
学生活动：阅读资料并得出——把静电力与万有引力类比，从而获得启示。
设问：是否只有库仑首先有这种猜想？
学生：其实这一点在他以前已有科学家猜到了，比如爱皮努斯、伯努利、普利斯利、卡文迪许等，库仑的重要贡献在于，用他制作的十分精细灵敏的扭秤装置验证了这个猜想。
1、结构简介。
2、如何解决力的准确测量？
①操作方法，力矩平衡：静电力力矩＝金属细丝扭转力矩，
②思想方法：放大、转化
3、F与r关系的验证。
①设计思想：控制变量法——控制Q不变
②结果：库仑精确地用他的扭称实验测量了两个带电小球在不同距离下的静电力，证实了自己的猜测。若用平方反比关系表示，指数偏差可达±0.04，即 ，基本上验证了F与r之间的平方反比关系。
库仑的实验又带有直观性和定量性质，发表之后就广泛流传并为科学界所接受，称之为库仑定律。
③后续研究：鉴于库仑总结出二次方反比定律所依据的实验精确度不高，而库仑定律是电磁学的基本定律，是否精确地满足二次方反比关系，又至关重要，所以从1785年库仑定律发表以后直到现代，科学家一直设法检验距离r的方次与“2”之间究竟有多大偏差，1971年的实验表明，这个偏差如果有，也不会大于3×10-16，可见，库仑定律是一个经过实验检验的精确度极高的物理定律。
4、如何解决电量测量问题？
设问：该实验的精髓在于控制，库仑先控制电量不变，研究了F与r的关系；再控制r不变，要研究F与电量Q的关系，又遇到了困难，因为在当时电量单位还未确定还无法测量电量，那么库仑又该如何定量的比较一个带电体所带的电量呢？
原来库仑已认识到，两个完全相同的金属小球，一个带电、一个不带电，两者相互接触后电量被两球等分，各自带有原有总电量的一半。这样库仑就巧妙地解决了这个问题，用这个方法依次得到了原来电量的 等的电荷，从而顺利的验证得出
思想方法：守恒、对称。
（四）、理解库仑定律
投影库仑扭秤实验得到的结论：库仑定律
在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比 , 跟它们间距离的平方成反比 , 作用力的方向在它们的连线上。
公式：
学生活动，阅读教材，教师点拨归纳：
1、Q1、Q2是电荷量的绝对值；库仑力的方向：沿连线，同性相斥，异性相吸。
2、库仑力同样具有力的共性，比如遵守牛顿第三定律。
3、k为静电力常量，后来测得
4、适用条件：真空，点电荷
①点电荷同质点一样也是一个理想化模型——带电的几何点。
②若带电体间的距离比它们自身的尺寸大得多，以至带电体的形状和大小对库仑力的影响可以忽略不计，这样带电体就可以看作点电荷。
③对于任一带电体可以看作由许多点电荷组成，所以若知道带电体的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则可以求出带电体间的静电力的大小和方向。
注：在中学物理的实际应用中，常要把实际带电体等效为点电荷，如把均匀带电小球等效为位于球心的点电荷。
（五）、巩固与应用分析
例1、两个点电荷的带电量 ，相距 ，且静止于真空中，求它们之间的相互作用力。
学生活动：
教师说明：这时F与k在数值上相等，这就是k的物理意义，即k在数值上等于两个带电荷量为1库的点电荷，在真空中相距1米时的相互作用力。
例2、（见课本例题：试比较电子和质子间的静电力和万有引力）。教师说明：正因为例题告诉我们的原因，在研究微观带电粒子相互作用时，经常可以忽略万有引力。但对宇宙天体万有引力却是决定性的，决定了它的运动与演化规律。
例3、两个相同的均匀带电小球，分别带有Q1=1C，Q2=－2C的电荷，在真空中相距r时，相互作用力为F。
①今将Q1、Q2、r都加倍，作用力多大？
②只改变两电荷的电性，作用力如何变化？
③只将r增大2倍，作用力如何变？
④将两个小球接触一下，仍放回原处，作用力如何变化？
⑤为使两小球接触后，静电力的大小不变，两球应如何放置？
学生活动，要求分析并迅速得出：作用力不变；不变；作用力大小变为F/9，方向不变；大小变为F/8，方向由原来的相吸变为相斥；距离变为 即可。
（六）、反思评价
知识小结：（略）
我国早在东汉时期就已经掌握了电荷间相互作用的定性规律。
两千年后，法国物理学家库仑借助于扭秤实验定量的研究和验证了电荷间相互作用的规律，得出了库仑定律。
从库仑定律的发现过程，我们可以看出，类比推理在科学研究中所起的作用是多么的巨大。如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验数据的积累，不知何年才能得到严格的库仑定律表达式。
库仑定律和万有引力定律都遵从二次方反比规律，人们至今还不能说明这两个定律为什么如此相似。它们有没有内在的联系，会不会是某一种力的不同的表现形式呢？物理学家还在致力于这方面的研究。
（七）、作业
1、复习整理
2、课本P120 3、4、5
3、预习新课
附录：（课前预先发给学生阅读的有关库仑定律建立的历史背景资料）
库仑定律的发现和验证
库仑定律的发现和验证是类比推理的产物。
18世纪中叶，牛顿力学已经取得辉煌胜利，人们借助于万有引力的规律进行类比推理，对电力和磁力作了各种猜测，其中比较有影响的有：德国柏林科学院院士爱皮努斯1759年对电力作了研究，他假设电荷之间的斥力和引力随带电物体的距离的减小而增大，于是对静电感应现象作出了更完善的解释。
1760年，D·伯努利也猜测电力会不会跟万有引力一样，服从平方反比定律？
美国化学普利斯利在做了空罐实验（也叫冰桶实验）后，于1767年在《电学历史和现状及其原始实验》一书中写到：“难道我们就不可以从这个实验得出结论：电的吸引与万有引力服从同一定律。”普利斯利的这一结论并不是凭空想像出来的，而是类比推理得到的。
苏格兰科学家罗比逊对爱皮努斯的猜测很感兴趣，就设计了一个杠杆装置，测出了电力和距离的关系，约为f∝ ，其中δ=0.06，为指数偏差。罗比逊认为，指数偏大原因应归于实验误差，由此得出结论，电力服从平方反比定律。
卡文迪许于1773年用两个同心金属球壳设计了一个巧妙的实验装置，进行了同心金属实验，经过多次重复实验，确定电力服从平方反比定律，指数偏差不超过0.02。卡文迪许成功的关键在于掌握了牛顿万有引力定律这理论武器，通过数学推理，将直按测量变为间接测量，并且用上了示零法精确判断结果。可惜他的实验结果和结论没有及时公开发表，直到1810年他去世时，手稿仍在自己身边，这样他就与定律的冠名失之交臂。
库仑在研究电力时也是把它跟万有引力类比，事先建立了平方反比的概念，这一思想可从史料中反映出来，库仑结合前人经验发明了扭秤（库仑扭秤），并且扭秤精确地测量了电力与距离的关系，若用反比表示，其指数偏差可达0.04（要比卡文迪许测的指数偏大一倍），他在类比推理思想的支配下，并结合实验误差分析，库仑推断应服从平方反比关系，从而建立了库仑定律。
从库仑定律的发现经过，我们可以看到，类比推理在科学研究中所起的作用是多么巨大。如果不是先有万有引力定律的发现，单靠具体实验数据的积累，不知何年才能得到严格的库仑定律表达式。
§1.3 电场强度(一)
东至县昭潭中学 黄火胜
【教材分析】
1、本节课是在库仑定律的基础上展开，教材是从“带电体间相互作用是如何发生的”的思考引入课题。在教处理时，讲解两个物体要发生相互作用的一般规律，即一般物体间的相互作用有两种方式作用产生：①直接（接触）作用；②间接作用，借助工具作用。再提出猜想：不直接接触的电荷间的作用必定通过间接作用产生，再引出电场概念，这样可以降低学生对抽象概念的接受门槛，体会从一般事物的共性来认识个别事物的个性的认识事物的科学方法，培养学生的推理能力。
2、用试探电荷来研究电场，要求试探电荷电量足够小，体积充分小。在教学实践中发现，学生对于这两个要求不是很清楚，解题常犯错，这往往与学生对试探电荷在研究电场中测量地位认识不足有关，在教学中可以介绍测量有关的知识。对任何物理量的测量，只有测量工具的引入，不改变被测对象的性质或对被测对象的影响足够小，可以忽略不计时，测量才有意义。这就是为什么要求试探电荷的电量足够小的原因。为了搞清楚电场中每点的情况，要求试探电荷体积足够小，可视为质点。
3、控制变量法是物理学研究中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一，尢其是研究涉及多个物理量的有关问题。在研究电场力性质时，研究电场力F与场电荷Q、试探电荷q以及两者间r时，采用控制变量法。
4、物理学中许多物理量都是按比值定义的，用来表示研究对象的某种性质，如用质量m和体积V的比值定义物质的密度ρ，等等，这样定义一个新的物理量的同时，也确定了这个新物理量与原有物理量的关系。比值定义法是物理学中常用的重要方法。
5、在处理真空中点电荷的场强这部分内容时，教材是采用了由电场强度的定义和库仑定律直接推导出公式 ，这样做虽然直截了当，但数学味浓了些，不利于学生理解公式的物理含义，削弱了对公式 和 的理解。
这样的处理不仅强化了电场强度的研究方法，加深对电场强度的理解，而且复习巩固了矢量叠加的知识，丰富了教学的内涵。也符合课程标准提出的强化过程与方法的具体目标，对于培养学生了解物理学的研究方法，尝试运用物理原理和研究方法来分析解决一些问题大有好处。
在新课程目标中，不仅重视知识与技能的获得，更注重物理学知识的获得过程与方法，关注学生的情感态度与介值观。在现行的教材中无不渗透着为学生的终身发展所需物理思维方法和科学研究方法，只有不断挖掘教材的新内涵，才能给学生授之以渔。
【教学目标】
一、知识与技能
1．粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。
2．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊的形态。
3．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。
4．能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。
5．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。
二、过程与方法
1．经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。
2．领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。
三、情感态度与价值观
1．体验探究物理规律的艰辛与喜悦。
2．学习科学家严谨科学的态度。
【教学重点】
1．探究描述电场强弱的物理量。
2．理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。
【教学难点】
探究描述电场强弱的物理量。
【设计思路】
以“电荷间相互作用如何发生”、“如何描述电场的强弱”两大问题为主线展开，具体操作思路是：
1．学生自学电场，培养学生阅读、汲取信息的能力。
2．通过实验模拟和定量分析的方法探究描述电场强弱的物理量。
3．通过练习巩固加深对电场强度概念的理解，探讨点电荷的电场及场强叠加原理。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入（5分钟）
教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的内容是什么？
学生回答：略
教师：我们不免会产生这样的疑问：
投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离这种相互作用是如何产生的呢？难道能够不需介质超越空间？
投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片（1．2－1）。
教师：这幅图大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，说明了什么？
学生回答：库仑力的大小与距离有关。
教师：其本质原因又是什么呢？（投影展示问题2）
教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习第三节电场强度。（板书课题）
二、新课教学（35分钟）
（一）电场
教师：请同学们带着以下问题阅读课本第一个小标题“电场”对应的三段内容．
（1）电荷间的相互作用是如何发生的？这一观点是谁提出来的？
（2）请用自己的语言描述一下什么是电场？
（3）电场有什么本领？
学生学习，教师板书“一、电场”。
学生回答：（1）略；
教师：法拉第同学们曾记否？ 学生（集体）回答：电磁感应现象。
教师：法拉第是英国物理学家、化学家，对事物的本质有着非常敏锐的洞察力，在电学上有着突出的贡献。依据法拉第的观点，我们如何描述电荷A、B之间的作用力。
师生共析。
（2）略；
教师启发引导：场是“物质”──它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，电视机、收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播；“特殊”──看不见、摸不着；“存在于电荷周围”并板书。
（电场是）存在于电荷周围的一种特殊的物质。
教师：场与实物是物质存在的两种不同形式。
（3）学生回答：对放入其中的电荷有静电力的作用。
（二）科学探究描述电场强弱的方法
①引入：电场看不见摸不着，怎样研究电场？怎样让电场的性质表现出来？
教师引导：对于像电场这样，看不见，摸不到，但又客观存在的物质，可以根据它表现出来的性质来研究它，这是物理学中常用的研究方法。
讨论后点评：客观物质的性质可以在相互作用中直接或间接地表现出来．
例：通过布朗运动研究液体分子的运动；合力的存在反映运动状态的改变；动能的改变说明有力做功；动量的改变求力的冲量；通过小磁针的偏转研究磁场．
研究电场的性质要引入试探电荷．
研究电场，必须在电场中放入电荷——试探电荷（体积小、电量少）．
②相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，其本质原因是什么呢？（对照“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片说明）
学生回答：电场强弱不同。
③那么如何来描述电场的强弱呢？
教师启发：像速度、密度等寻找一个物理量来表示。
教师：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说明了什么。多媒体动画模拟：①不同位置偏角不同；②增加试探电荷带电量偏角均增加。
学生回答：不同位置受力不同；同一位置试探电荷带电量增加，受力增大，但不同位置受力大小关系不变。
教师：下面我们再通过表格定量地来看一看：
电荷电量 q 简化q 2q 简化2q 3q 简化3q
在A点受力 F 2F 3F
在B点受力 F/4 F/2 3F/4
问题：对表中的数据分别进行横向和纵向的对比分析．说一说能否用力和电量的比值表示电场的强弱？
讨论：同一点，电量越大，F越大，但F与q的比值不变；不同点，F与q的比值不同．F与q的比值，描述的是电场的性质．同一试探电荷，在比值大的点受力大，该比值恰好反映电场的强弱．
方法点拨：用两个量的比值来定义一个新的物理量，这种方法以前我们也多次用到，请同学们回想一下，我们曾经用“比值定义”的方法定义过哪些物理量．（密度、电阻、速度、加速度等）
师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小无关，它才是反映电场性质的物理量。
教师：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书。
（三）电场强度
1．定义：
教师：以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的？
学生回答：略。
教师：从它的定义，电场强度的单位是什么？
学生回答：N/C
教师介绍另一种单位并板书。
2．单位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m
教师结合板画：在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢量还是标量？
学生（集体）回答：矢量
教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同，如何确定场强的方向呢？
教师：在物理学中作出了这样的规定。（板书）
3．方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。
教师：按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？
学生回答：与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。
投影练习：
练习1（加深对场强的理解，探讨点电荷的场强大小与方向）
点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为+Q，与之相距为r的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。
（1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向；
点电荷的场强公式： （方向背离产生电场的电荷）
（2）若所放试探电荷为-2q，结果如何？
（3）如果移走所放的试探电荷呢？
（请两位同学板演前两问后，共同完成第三问）
师生共同归纳总结：
1．点电荷电场的场强大小与方向。（多媒体动画演示方向的确定方法）
2．电场强度是描述电场（力的）性质的物理量，在静电场中，它不随时间改变。电场中某点的场强完全由电场本身决定，与是否放入电荷，放入电荷的电荷量、电性无关！
辨析E=F/q和E=KQ/r2的关系，辨析电场力和电场强度。
练习2（探讨场强的叠加，巩固对场强的理解及公式的灵活运用，加强计算能力培养）
如图所示，真空中有两个点电荷Q1＝+3．0×10-8C和Q2＝－3．0×10-8C，它们相距0．1m，A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0．1m。求：
（1）电场中A点的场强；
（2）在A点放入电量q＝－1×10-6C，求它受的电场力。
教师：题中场源电荷不止一个，如何来确定电场中某点的场强？
学生：平行四边形定则
（请两位同学板演）
教师：根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产生电场的场强如何确定？
学生思考后回答：无限等分成若干个点电荷。
教师：根据以上方法，同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）外部产生电场的场强，如何求解？
学生思考后回答：等效成电荷量集中于球心的点电荷。
三、小结（多媒体依次投影，并简述）
通过本节课的学习，我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用。正是利用电场的这一特性，我们通过研究试探电荷的所受静电力特点，引入了描述电场强弱的物理量──电场强度。电场强度是用比值法定义的，它是矢量，有方向。
电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一，它的研究方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法。
四、板书设计
一、电场客观存在的一种特殊的物质形态二、电场强度1．定义：E＝F/q2．单位：3．方向：跟正电荷在该点所受静电力的方向相同三、点电荷的电场1．推导：2．大小：3．方向：四、电场强度的叠加
五、布置作业
教材P16-17 1、2、7
思考题：
完成课本，比较电场强度E＝F/q与重力加速度g＝G/m有什么相同点和不同点
六、教学反思
探究描述电场强弱的物理量是本节课的重难点内容之一，应给学生充分的思考时间，并让学生相互交流讨论，教师还可进行适当启发引导。另外，探究时间很难控制，在内容处理上应做到详略得当，发挥学生的主动性，如对电场及练习题的处理，尽可能由学生完成。本节教学内容既可以发挥学生主观能动性，又能够较准确吸引重要知识点，着重渗透物理学的思想方法，并为后续的教学作了很多铺垫；美中不足的是，教学设计中物理课中没有物理实验。
§1.3 电场强度（二）
——电场线
一、教材分析：
本课——《电场线》是新人教版·物理（选修3-1）第一单元第三节《电场强度》的后半部分内容，它没有独立成节。纵观《电场强度》这一节书的内容和篇幅，如果仅用一节课的时间来学习的话，不好让学生充分地掌握并消化。所以根据教学大纲的要求和教材的实际情况，笔者把本节书分为两节课来传授，《电场线》为后半部分。
二、学情分析：
电场是一种看不见摸不着的客观存在物质，而电场线就是用来描述电场的人为抽象出来的线，如何对电场线这一概念进行授课。多数高中物理教师往往是先采用简单介绍，然后再通过大量的习题来强化。此法对学生短期做电场线的练习效果很明显，但是始终没能把研究电场线的思维表达出来，也没能使学生真正地理解电场线。知识不仅是靠教师传授的，更要靠学生自己在教师的指导主动探究并自己建构的，把探究得到的新知识与经验同化、顺应，进而丰富自己的认知。
本人在设计过程中采用了实验演示、实物影视、彩色图片和电脑动画等情景不断帮助学生来建构电场线，分析出电场线的特点。利用学生在初中时候学过磁感线知识作类比，引导学生从无形到有形，从箭头到曲线，从猜想到实验模拟的学习思路，总结了物理中研究看不见、摸不着物质的方法和手段。
三、教学目标
1．知识与技能
（1）了解电场线的定义。
（2）理解电场线的特点。
（3）清楚匀强电场。
2．过程与方法
（1）通过观察电场线的模拟实验，知道电场线尽管是假想的，但有实验基础。
（2）知道用电场的基本性质来研究电场的方法，同时理解可用电场线来形象描述电场。
3．情感、态度与价值观
观察分析实物演示、实物影视、图片和电脑动画等情景，使学生认识到电场线建立的根据和特点，也认识到知识的客观性和真理性，不能主观臆断。
四、教学重点：电场线的特点和匀强电场。
五、教学难点：电场线特点的分析和用电场基本性质来研究电场的方法。
六、教学方法
提问、讨论、讲解、观察、分析和综合、练习反馈。
七、展开新课
课题引入
（说明：电场是看不见摸不着无色无味的客观存在的特殊物质，这对生来说，有点抽象，不易理解。所以我们有必要引入电场线，帮助学生更深刻地理解电场，掌握电场。）
以尘土可以表现龙卷风、磁感线可以表现磁场为例引导学生思考怎样表现电场，然后就顺着提出本课主题——用电场线描述。
提问：如何描述点电荷周围某一点场强的大小与方向？
答案：点电荷电场强度公式：，或用箭头代表电场强度表示电场。
特点——形象直观, 但不够简便。 如图
提问：如何才能既形象直观又简便的描述电场？
答案：用有向线段来代替箭头表示电场，其中线段的箭头表示电场强度的方向，线段的疏密程度表示电场强度的大小。
如图：
提问：两个等量异种电荷的电场怎么表示？
答案：根据电场的叠加原理确定出电场中各点的实际电场强度，并用箭头表示出来。再用有向曲线代替箭头来表示电场。如图：
（提出电场线的定义。)
1、 电场线的定义：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向，都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
（说明：由于电场线是我们自己提出的用来表示电场的一种方法，只是我们的一种设想，和实际情况是否相符合，还有待验证，所以还要用实验来模拟电场线。）
提问：能不能用实验形象直观模拟电场线？
答案：能。（指导学生进行4个实验模拟）
1、单个点电荷电场线实验模拟
2、等量异种点电荷电场线实验模拟
3、等量同种点电荷电场线实验模拟
4、匀强电场电场线实验模拟
（说明：总结以上实验模拟结果，给学生介绍几种常见的电场线）
二、几种常见的电场线：
提问：根据几种常见电场线的图思考，电场线只分布于平面之内吗？
答案：电场线是分布于立体空间的
（说明：指导学生根据几种常见的电场线分布图，回答以下问题，并总结出电场线的基本特点。）
问题1：电场线是不是电场里实际存在的线？
问题2：电场线始于哪里？又止于哪里？
问题3：是否闭合？是否相交？
问题4：电场线怎么表示电场强弱？
三、电场线的基本特点：
①电场线不是电场里实际存在的线,而是一种理想化模型。
②电场线始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)。
③电场线不闭合、不相交。
④在同一电场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线越稀的地方，场强越小。
四、课堂练习：
1、能否比较出两点的电场强度大小？
2、能否比较出a、b两点的电场强度大小？C点的电场强度大小为0吗？
3、电场线为什么不能相交？
五、课堂游戏——文理互动（用成语概括几种电场线）
（说明：该环节的作用是调节课堂气氛，运动成语概括的方法帮助学生记忆几种典型的电场线）
1、单个正点电荷电场线（光芒四射）
2、单个负点电荷电场线（众矢之的）
3、等量异种点电荷电场线（握手言欢）
4、等量同种点电荷电场线（势不两立）
5、匀强电场电场线（齐头并进）
六、教学板书
1、电场线的定义：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向，都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
2、几种常见的电场线：
3、电场线的基本特点：
①电场线不是电场里实际存在的线,而是一种理想化模型。
②电场线始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)。
③电场线不闭合、不相交。
④在同一电场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线越稀的地方，场强越小。
4、课堂练习：
5、课堂游戏——文理互动
七、作业布置 （课本第20页第1题和第2题。）
§1.4 电势能与电势
东至县昭潭中学 黄火胜
【教材分析】
本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。
教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。
【教学目标】
1．知识与技能
·理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
·理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
·明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
·了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。
2．过程与方法
·通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。
·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。
3．情感、态度与价值观
·尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。
·利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。
·在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。
【教学重点和难点】
1．重点
·理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
2．难点
·掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
【教学课时】 2课时
【教学方法】 理论、类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、体验探究
【教学过程】
复习前面相关知识。
1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。
2．复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？
引入新课。 第四节、电势能和电势
一、静电力做功的特点
让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。
W＝F|AB|＝qE|AB| W＝F|AB|cosθ＝qE|AM| W＝W1+W2+W3+……
其中F＝qE
分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。从中发现问题和知识结论。
结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。
拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。
二、电势能
寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？
（移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。）
思考：静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？
1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。
【思考与讨论】 如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？
2．讨论：静电力做功与电势能变化的关系
通过知识的类比，让学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有获取。
静电力做的功等于电势能的变化。
功是能量变化的量度。
电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而他们总量保持不变。
WAB＝－（EpB－EpA）＝EpA－EPB
【思考讨论】对不同的电荷从A运动到B的过程中，电势能的变化情况：
正电荷从A运动到B做正功，即有WAB>0，则EpA>EpB，电势能减少。
●正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少。
负电荷从A运动到B做正功，即有WAB<0，则EpA>EpB，电势能增加。
●负电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐降低。
对此分析得出：电势能为系统所有，与重力势能相类似。
3．求电荷在某点处具有的电势能
问题讨论：在上面讨论的问题中，请分析求出A点的电势能为多少？
学生思考后无法直接求出，不妨就此激励学生，并提出类比方法。
类比分析：如何求出A点的重力势能呢？进而联系到电势能的求法。
则 EpA＝WAB （以B为电势能零点）
电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置撕所做的功。
4．零势能面的选择
通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。
拓展：求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低。
将电荷由A点移动到B点，根据静电力做功情况判断。
若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在A点电势能大于在B点的电势能。反之静电力做负功，电势能增加，电荷在A点电势能小于在B点的电势能
弄清正、负电荷在电场中电势能的不同特点，判断其做功特点再进行判断。
通过对不同内容的拓展，引导学生能通过自己对不同事例的分析，知道对问题考虑的全面性有所了解，同时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同侧面，达到对问题的全面解决。提高思维的深度和发散能力，达到对物理学习全面化的探究要求。
例1、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则
（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？
（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？
例2、如图1所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是 （ ）
A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少
B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加
C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加
D． 从a到b电势逐渐降低
三、电势
我们通过静电力的研究认识了电场强度，现在要通过电势能的研究来认识另一个物理量──电势。它同样是表征电场性质的重要物理量度。
通过类比可见，若用左图中的Ep/m，或右图中的Ep/q，它们的值是相同的。
如何来表征这个相同的量呢？
让学生很快能想到用比值定义法来定义物理量，对知识活学活用。
上面讨论的是特殊情况，下面我们来讨论一般情况：（如图）
EpA＝qE场Lcosθ
可见，EpA与q成正比，即电势能跟电荷量的比值EpA/q都是相同的。对电场中不同位置，由于L与θ可以不同，所以这个比值一般是不同的。
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，是由电场中这点的位置决定的，跟试探电荷本身无关。
得出结论后，引导学生类比电场的得来过程，提出新的物理量──电势。
1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与他的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用φ表示。 表达式：φ＝Ep/q （与试探电荷无关）
2．电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。
3．单位：伏特（V） 1V＝1J/C
物理意义：电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，则该点的电势就是1V。
以上结论由学生得出，自己能用所学知识进行简单的描叙，培养相关应用归纳知识的能力。
思索：如何来判断电势的高低呢？
让学生明白：根据静电力做功的正负，判断电势能的变化，进而判定电势的高低。现通过具体情景来进行分析。
4．电场线指向电势降低的方向。
电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。
与电势能相似，我们知道Ep有零势能面，因此电势也具有相对性。
引导学生得出：应该先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。
5．零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。
通常以大地或无穷远默认为零。
与零电势能的位置规定是否有相似之处呢？
与知识进行类比，从前面的结论中领会到知识的相通性，能对知识进行类比应用。
【思考与讨论】参看书上的问题进行思考与讨论，然后思考若是q当做负电荷来进行研究，其结果是否一样呢？
四、等势面
在地理课上常用等高线来表示地势的高低。今天我们学习了电势的知识后，那我们可以用什么来表示电势的高低呢？
学生：在电场中常用等势面来表示电势的高低。
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。
【体验性实践】寻找等势面：找正点电荷和带电平行金属板中的等势面。
通过体验性实践活动，让学生明白到如何去寻找等势面，达到对后续结论探究创设前置氛围。
观看挂图，从中寻找不同电场中等势面的不同和相同点，进行合理猜想。
2．等势面与电场线的关系
⑴在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。
WAB＝EpA－EPb＝qφA－qφB＝0
讨论：什么情况下会出现力做功为零的情况？
引导分析得出：F⊥v
⑵电场线跟等势面一定垂直，即跟电场强度的方向垂直。
引导学生用反证法达到证明的目的，加深对知识点的应用。
而沿着电场线的方向，电势越来越低。
归纳总结可得出：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。
若两个相邻的等势面间的电势之差是相等的，则能得到书上图1．4－5的图形。观看图形或挂图，结合电场线的特点，可得出结论。
⑶等势面越密，电场强度越大。
⑷等势面不相交、不相切。
3．应用等势面：由等势面描绘电场线
方法：先测绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面的关系，绘出电场线的分布，于是我们就知道电场的情况了。
例3、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（ ）
A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定
B、由放在该点的电荷的电量多少来决定
C、与放在该点的电荷的正负有关
D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关
例4、关于等势面正确的说法是（ ）
A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功 B．等势面上各点的场强大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直 D．两等势面不能相交
【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场分布。
加强体验性实验的教学，让学生形成深刻印象，达到对知识应用能力的提高。
【板书设计】
第四节、电势能和电势一、静电力做功的特点结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。二、电势能1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。2．讨论：静电力做功与电势能变化的关系WAB＝ －（EpB－EpA）＝EpA－EPB3．求电荷在某点处具有的电势能4．零势能面的选择三、电势1．定义：φ＝EP/q2．电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。3．电场线指向电势降低的方向。电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。4．零电势位置的规定。四、等势面1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。2．等势面与电场线的关系3．应用等势面：由等势面描绘电场线【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场。
【教学反思】
通过实践教学，重在让学生有对比的观点去学习物理知识。课中多次用到类比的物理思想，让学生对知识有更多的牵连，能对前面的知识达到灵活的应用，牵带多种方法学习物理知识，同时也反映出了选修3－1的设计思想。
【同步检测】
1、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么 ( )
A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
2、一个点电荷，从静电场中的a点移至b点，其电势能的变化为零，则（ ）
A．a、b两点的场强一定相等
B．该电荷一定沿等势面移动
C．作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
D．a、b两点的电势相等
3、如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势而，它们的电势分别为、和，＞＞.一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知( ).
A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C．粒子从K到L的过程中，电势能增加
D．粒子从L到M的过程中，动能减少
4、在匀强电场中有a、b、c三点，位置关系如图所示，其中ab=cm，bc=1cm已知电场线与abc三点所在的平面平行,若将电量为-2×10－８C的点电荷从a 移到b，电场力不做功，而把该电荷从a移到c，电场力做功为1.8×10－７J
(1)画出通过 a、b、c 三点的电场线
(2)求该匀强电场的电场强度
§1.5 电势差
东至县昭潭中学 黄火胜
一 教材内容分析
课改后的新教材，电势差概念于电势能、电势概念之后出现，这更符合概念上的递进逻辑关系。新教材的编写，有利于学生对电势差的理解，降低了学习难度。电势差，即电压，在工程技术上，乃至在后续理论中，占据重要而显著地位。在一定程度上说，比电势概念更为丰富和重要。所以，教师应该采用高超的教学技巧避免“因简单而忽视”的学习心理倾向。其中，强化W=qU的运用，突出其优点的教学可能是一个便捷途径。
二 教学目标
（一）知识与技能目标
1 理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选取无关；
2 知道电势差的表达式，理解电势差的正、负号的物理意义；
3 知道在电场中移动电荷静电力做功与电势差的关系，会运用静电力做功公式进行有关问题的计算。
（二） 过程与方法目标
1 通过辨析，理解做功、电势、电势差三物理量正、负号的各自物理意义；
2 领会做功“一般”公式与静电力做功“特殊”公式的演绎关系。
（三） 情感、态度与价值观目标
通过静电力做功的“特殊”公式的运用，体会其优点以及之所以有这些优点的原因，从而领会知识增长，理论发展的科学价值观。
三 知识重难点分析
（一）重点
1 理解电势差的概念；
2 掌握静电力做功“特殊”公式的运用。
（二） 难点
1 理解做功、电势、电势差三物理量的正、负号的各自物理意义；
2 理解电势差的累积性质，理解静电力做功公式中下标重要作用。
四 教学流程设计
（一）引入新课
教师：请同学们回顾上节课知识，口答下面填空。
1 电场力做功的特点是：电场力对电荷所做的功，只跟它的起点和终点位置有关，与具体路径无关；
2 正是根据上面特点，得到电势能概念。电场力做功是电势能变化的量度，公式是 ；
3 电势从能量的角度描述电场性质，定义式是φ=Ep/q ；
4 电场中某点的电势数值与电势零点的选取有关，因此电势有正、负，表示该点电势比零电势点高还是低。通常把______________的电势规定为零，而任意两点的电势差值与电势零点选取无关。
学生：完成上面填空。
教师：这节课，我们关注电场中任意两点的电势差值，简称为电势差，也叫电压。我们之所以如此重视地提出电势差概念，是因为它在工程技术中运用更为广泛。
（二）进入新课
板书：5 电势差
教师：顾名思义，电势差就是电场中两点的电势差值，电势差用符号U表示，定义为：UAB=φA-φB 或 UBA=φB-φA。
板书： 一 电势差
电场中两点的电势差值，符号U, 定义为：UAB=φA-φB 或 UBA=φB-φA。
教师：UAB 和 UBA是互为什么关系？
学生：互为相反数。
教师：可见，电势差的下标具有重要功能，所以我们运用时务必明确下标，而且能灵活运用下标。
板书：（接上）UAB =-UBA
教师：接下来，我们来分析如下例题。
例1 如图所示在匀强电场中，相邻等势面的电势差值为10V, 若规定A等势面的电势为零，则等势面B、C的电势φB、φC分别为多少？UAB、UAC分别为多少？
学生：口答。
教师：可见，电势、电势差可正可负，而电势、电势差是标量，这里的正、负号显然不是表示方向，那么它们的物理意义分别是什么？
学生：表示大小。电场中某点电势为正，表示该点电势高于零点电势；为负，表示该点电势低于零点电势。UAB>0, 表示A点电势大于B点电势；UAB<0, 表示B点电势大于A点电势.
板书：二 电势、电势差正、负号的物理意义：表示大小。
教师：我们完成一道证明题。
例2 证明: UAC=UAB+UBC。
学生：作答（请一位同学到黑板上完成，其余在草稿纸中完成）
教师：这个方程式能告诉我们什么呢？
学生：思考（可作答，可不作答）。
教师：电势差具有累加性，也称为可加性。它也进一步告诉我们，在计算电场中两点电势差时，要注意下标，而且可以灵活运用下标进行计算。其中 ，UAC=UAB+UBC经常搭配使用。
板书：电势差具有可加性
教师：请同学完成下面例题。
板书：三 静电力做功公式
例3 根据电场力做功与电势能的变化关系、电势以及电势差概念，导出电荷量为q的电荷从电场A点移动到B点，静电力做功WAB=qUAB。
学生：作答（请一位同学到黑板上完成，其余在草稿纸中完成）。
教师：这是一个很重要的公式，我们务必会灵活运用。那么从我们推导过程以及最终结果来看，运用它时需要注意些什么呢？运用它，又有什么重大优点呢？
学生：讨论。
教师：做出适当评价。公式变形可得到UAB=WAB/q。这是从能量变化角度定义了电势差，这里用到什么定义方法？
学生：比值定义法。
教师：谈谈你对这个定义式的理解。
学生：UAB由电场本身性质决定，与电场力对检验电荷做功大小以及检验电荷的电荷性质和电荷量大小无关。
（三）课堂练习
练习1 关于电势差和电场力作功的说法中，正确的是 ( )
A．电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定
B．电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间电势差和该电荷的电量决定
C．电势差是矢量，电场力做功是标量
D．在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点移动电荷电场力不做功
练习2 电场中，A、B 两点间的电势差UAB=20 V，C、B 两点间的电势差UCB=10 V, C、D 两点间的电势差UCD=-5V，将点电荷q = -2×10-9C，由A点移到D点，电场力所做的功是多少？
3.在电场中一条电场线上有A,B两点,如图所示,若将一电荷q=-2.0×10-6C从A点移到B点,电荷克服电场力做了4.0×10-4J的功.求：
(1)UAB等于多大
(2)电场线的方向如何
(3)将另一点电荷q=5.0×10-6C从从A点移到B点，电场力做功又是多少？
（四）结束新课
教师：请同学们给这堂课做总结。
学生：总结（一两个同学主动发言）
（五）课后作业：
书面完成P22“问题与练习”第1、2题；思考并回答第3题。
（六）教后记：
1、 在讲解电势差和电势的关系时还应该采用类比法（和高度，高度差相比），因怕学生混淆概念，没有敢讲，结果效果并不理想。
2、在电场力做功与电势能的变化的关系讲解上给了学生一些有用的结论，学生判断较熟练。
以下是课件图片。
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§1.6 电势差与电场强度的关系
东至县昭潭中学 黄火胜
一、教材分析
1、 教材地位：本节课学习电势差与电场强度的关系.教材以匀强电场为例进行,介绍二者的关系.电势差与电场强度是本章重要的概念,因为它们分别描述了电场的两大性质:能的性质和力的性质.因此从教材地位来说,本节内容起一个桥梁、纽带的作用,将电场的两大性质联系起来.
2、 教材特点：①内容较小 (只有11行文字) ,应用性强,在以后的许多问题中都会涉及本节知识的应用;②逻辑推理能力的要求较高,在推导U=Ed的过程中要能够切实理解推导的条件,需要相关知识点(W=Fs)方可完成推导.
二、教学目标
（一）知识与能力目标：
1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，并能推导这个关系式。
2、会用U=Ed进行有关计算。
3、通过分析寻找物理量之间在内在联系，培养学生分析推理能力。
（二）过程与方法
1、教师通过问题教学法，启发引导学生分析推理。
2、学生利用学过的知识分析推理，在教师的指导下总结应用辩析。
（三）情感目标
1、从不同的角度认识电场，让学生学会多角度多方面看问题。
2、通过公式的推导让学生体会到物理中推理过程的逻辑美。
三、教学重难点
1、重点是对U=Ed的推导和理解(尤其是成立条件的理解).
2、难点是对电势与场强无直接关系的理解.
三、教学方法
讲授法 分析法 讨论法
四、教学过程
（一）引入新课:
我们研究了电场的力的特性，引入电场强度来描述它;我们还研究了电场的能的特性，引入电势（电势差）来描述它。既然电场强度和电势都是描述电场的特性，那么它们之间就应该存在着某种关系。那么描述电场的力的特性的电场强度和描述电场的能的特性的电势之间会存在着什么样的关系呢 我们以匀强电场场为例来研究．
（二）进行新课：
问题1：如图所示匀强电场E中，正电荷q在电场力作用下从A点沿电场方向移动到B点，已知A B两点之间的距离为d，分析电场强度E与电势差 之间有什么关系？
AB间距离为d，电势差为 ，场强为E．把正电荷q从A点移到B时，电场力 所做的功为 ．利用电势差和功的关系，这个功又可求得为 ，比较这两个式子，可得 ，即：
这就是说，在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积．如果不是沿场强方向的呢？（学生可以进行讨论分析）
如图所示（教师出示图片）并讲解AD两点间电势差仍为 U，设AD间距离s，与AB夹角 ，将正电荷从A移动到D，受电场力方向水平向右，与位移夹角 ，故电场力做功为 ， ，所以 ．利用电势差和功的关系， ，比较这两个式子可得 ．d为AB两点间距离，也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在场强方向的投影．
关于公式 ，需要说明的是：
（1）上式的适用条件：匀强电场；
（2）d为匀强电场中两点沿电场线方向的距离（等势面间的距离）。
（3）电场强度与电势无直接关系
（4）由 ，得 ，可得场强的另一个单位：
．
所以场强的两个单位伏／米，牛／库是相等的．
（三）巩固新课：
【例1】如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm，两点间的电势差为5 V，M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？
解：根据，得
=500 V/m.
【例2】如图所示，在场强为E＝4.0×103 N/C的匀强电场中有相距5.cm的A、B两点，两点连线与电场强度成30°角。求A、B两点间的电势差。
解析：A、B连线不沿电场方向，不能直接用公式UAB＝Ed计算A、B两点间的电势差。根据匀强电场的等势面是与场强方向垂直的平面这一性质，可过B点作一等势面，在等势面上找一点，使A、的连线沿场强方向，求即可.
解：过B点作一垂直于电场线的平面即等势面，过A点作电场线的平行线，二者交于点，如图，显然
N/C=1.7×102 N/C
【例3】图中，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC=60°，BC＝20 cm.把一个电量q=10-5C的正电荷从A移到B，静电力做功为零；从B移到C，静电力做功为J，则该匀强电场的场强大小和方向是
A.865 V/m，垂直AC向左
B.865 V/m，垂直AC向右
C.1000 V/m，垂直AB斜向上
D.1000 V/m，垂直AB斜向下
解析：把电荷q从A移到B电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线AB即为等势线，电场方向应垂直于等势面，可见，选项A、B不正确。
V=-173 V，B点电势比C点低173 V，因电场线指向电势降低的方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下。场强大小=V/m=1000V/m。
故：选项D正确。
（四）课堂总结：
一、电势差与电场强度的关系 ：U=Ed
①只适用于匀强电场
②d：沿场强方向的距离
二、有关于计算场强的三个公式：
（场强定义式 适用于任何电场）
（点电荷场强公式 只适用于点电荷）
（场强与电势差的关系式 只适用于匀强电场）
（五）课余作业
书面完成P23“问题与练习”第1、2、3题；思考并回答第4题。
§1.7 静电现象的应用
东至县昭潭中学 黄火胜
一、教学目标：
(一)知识与技能
1、认识静电感应，知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定。
2、通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。
3、知道静电屏蔽现象及其应用。
(二)过程与方法：
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。掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力。亲身感受知识的建立过程。
(三)态度情感价值观：
通过对实验的观察和推理，培养学生科学的研究方法，通过概念建立、规律的得出培养学生认真严谨的科学态度和探究创造的心理品质。
二、重点和难点：
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。
难点：应用静电平衡的知识，运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。
三、设计思路：
1、《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。克服思维定势的负迁移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。
2、本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。培养学生学习物理的兴趣。这也是新课改的重要内容。
3、本节教学设计的过程为：首先学生活动：对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。最后通过两道例题巩固加深理解。
四、教学过程
教学进程 教师活动 学生活动 活动目标及说明
（一）引入新课： 提问：1．电场的重要性质是什么？2．金属导体的微观结构如何？自由电子会怎样移动？ 3．把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？ 回答1：对放入其中的电荷有力的作用。回答2：金属导体中原子由原子核和电子组成，离原子核较远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，成为自由电子，失去这种电子的原子便成为带正电的离子。回答3：呈电中性状态的金属导体放入静电场中，导体内自由电子便会因受到与场强方向相反的电场力的作用而向场强的反方向定向移动。两端出现不同的电荷分布。
（二）探究新课：一、静电感应现象及静电平衡1：现象的解释 画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。 复习旧课，引入新课，起到温故知新的作用
2：静电平衡状态 按照课本画图提问：1．电子的聚集会出现怎样的结果？提问：2电子是否会永远这样定向运动下去？提问：3最终会出现怎样的现象？ 学生分组讨论每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。一组回答不准确，另一组补充，修正回答1：导体两面出现的正负电荷会在导体内部产生与原电场方向相反的感生电场。这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。回答2：只要导体内部的合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。导体两面的正负电荷就会继续增加，导体内部的合场强会进一步削弱，直到导体内部的合场强等于零为止回答3：导体内的自由电子不再发生定向移动 第1、2两个提问是解决静电平衡问题的两个重要问题。导体放在电场中，达到静电平衡状态是一个非常快的过程，但是对这一过程分析却非常重要。这样做不仅突出了重点，也为突破难点打下基础
画图阐述：当导体内的自由电子不再发生定向移动时，导体达到静电平衡状态 画图说明加深学生印象
3：静电平衡的条件 提问：静电平衡的条件？ 通过学生们互相讨论积极回答： 让学生积极参与到课堂上来，使之真正成为课堂的主人，学习的主人。体会学习的乐趣。
4：静电平衡状态下导体的特点（1）场强的特点 教师不再通过提问的方式来解决问题，而是放开手脚让学生自由讨论发挥，但提示学生可以先从导体中的场强这个方面去思考。（当学生回答内部场强的特点时，教师顺水推舟提出导体外部场强的特点）提问1：导体外部场强为什么有这样的特点？提示学生可以用反证法 学生1回答：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零学生2回答：静电平衡状态的导体，其外部的场强方向必跟该点的表面垂直。回答1：假如不是这样，场强就会有一个沿导体表面的分量，导体上的自由电子就会发生定向移动，这就不是平衡状态了。 教师的引导，学生的积极参与得到知识，而不要作为一个知识点硬塞给学生，否则没有感性认识，容易忘记。对学生的积极回答要及时肯定，激发他们的学习热情。
（2）电势的特点 引导学生看课本书第19页图1.4-5中乙图，一头大一头小的导体在靠近导体的一些等势面为什么形状很接近导体的形状？提问2：除了正面解释之外，能否用反证法证明 学生3回答：根据电势差与电场强度的关系可知，若场强处处为零，则任意两点间的电势差为零，也就是导体上各点间的电势都相等。所以，处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。回答2：假如不是这样，某两点间就会存在电势差，就有电场线的存在，导体上的自由电子就还会发生定向移动，这就不是平衡状态了。 在分析和讨论的过程中，教师要注意宏观调控，穿插适当的指引和归纳，做到放得开，收得拢。
阐述：地球是个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体，这是我们可以把大地选做零电势体的一个原因。 等势体是个难点，要给学生一定的讨论、思维时间。让学生体会得到结论。
巩固练习 例1：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点.当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大 学生1回答：根据导体静电平衡的特点，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强与电电荷在此点产生的场强等大反向所以答案为： 通过例题分析加深学生印象
（3）电荷分布的特点 介绍课本25页的法拉第圆筒实验提问1：由实验现象能得到什么结论？为什么？ 学生1回答：静电平衡状态下带电导体的电荷只能分布在导体的外表面学生2回答：因为导体内部的场强处处为零，导体内部就不可能有未被抵消的电荷，假如内部某处有静电荷，在它附近的场强就不可能为零。 带点导体的电荷分布特点对于学生来说是十分深奥的问题，必须通过实验才能加深体会
提问2：带电导体的电荷是否均匀分布在导体的外表面？再次引导学生看课本书第19页图1.4-5中乙图，一头大一头小的导体电荷在外表面分布的情况介绍尖端放电的实验 学生2回答：电荷分布不均匀，越尖的地方电荷分布越多，越平的地方电荷分布越少。 在教学过程中充分发挥现代化教学媒体的作用，使它真正为提高教学质量服务。
阐述：静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面，内部没有电荷；在导体表面，越尖锐的的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
巩固练习课堂小结布置作业 例2：如图所示，把一个带正电的小球放人原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？课后思考：为什么验电器的顶部是金属小球而不是针状导体？ 学生回答：小球和球壳内表面均不带点，正电荷只分布在球壳外表面。学生回答，纠正、补充
五、教学反思
本节是这一章的难点，内容抽象、深奥，并且要很好的体现新课程理念。上好本堂课就显得比较困难，所以必须注意下面几点：
1、改变传统的填鸭式教学模式或教师提问题、学生回答问题的单一做法。教师可创设情景，让学生发现问题，更主动的提出问题，解决问题。所以教师在组织和引导学生研究的过程中要及时组织学生评价，从而提高学生的思维品质和课堂效率。
2、要引导全体学生积极参与教学活动，亲身体验探究、思考和研究的全过程，让学生通过这些过程开阔视野，激发学生的求异心理取向，从而激发学生的潜能。真正落实三维课程目标。
3、在学生自由讨论和探究时，要认真听取每一位同学的观点肯定他们的成功之处和指出不足之处，让学生感到有成就感，既活跃了课堂气氛，又符合成功教育的要求。
§1.8 电容器与电容
东至县昭潭中学 黄火胜
[教材分析]
本节知识与生活联系比较紧密，几乎所有电气设备都要用电容器，学生学习兴趣比较浓厚，且本节知识对学生逻辑推理能力要求较高。教材通过介绍电容器的构造及使用，使学生认识电容器有储存电荷的本领，同时介绍了电容的概念、定义式，再讲解电容器的电容与哪些因素有关。本节内容不仅是对前面所学静电学知识的综合应用，同时也为后面学习交流电路、电磁振荡等知识奠定基础。关于电容器的充放电现象和平行板电容器的电容，是高中物理教学重点和难点之一，要充分利用实验和多媒体等直观手段来提高教学效果。
[教学目标]
（一）知识与技能
1．知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象。
2．理解电容的概念及其定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并能用来进行有关的计算。
3．知道影响平行板电容器的电容大小的因素，了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器的电容大小的方法。
（二）过程与方法
1．知道利用比值法定义物理量。
2．学会在实验中用控制变量法的实验方法，提高学生综合运用知识的能力。
（三）情感态度与价值观
结合应用实例，体会物理学与社会生活的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。
[教学重难点]
1．重点：电容的概念，影响平行板电容器电容大小的因素。
2．难点：电容器充、放电过程；电容概念的理解；平行板电容器电容影响因素的实验演示。
[教学方法] 朴实教学模式
[教学过程]
（一）新课导入
活动：用手机给全班拍照（使用闪光灯）
设问：手机、照相机的闪光灯工作时，是用什么来直接供电的？（停顿） 不是电池，而是一种电学元件----电容器。
展示：各种各样电容器的图片 电脑等电器的电路板（有电容器）
HYPERLINK "http://www.kselec./htm.php nowmenuid=1973" INCLUDEPICTURE "http:///gzwl/gzwljszx/gzwkb/gzwljxsj/wljxsj4/200804/W020080402394509635021.jpg" \* MERGEFORMATINET HYPERLINK "http://www.kselec./htm.php nowmenuid=1976" INCLUDEPICTURE "http:///gzwl/gzwljszx/gzwkb/gzwljxsj/wljxsj4/200804/W020080402394509795992.jpg" \* MERGEFORMATINET
HYPERLINK "http://www.kselec./htm.php nowmenuid=1975" INCLUDEPICTURE "http:///gzwl/gzwljszx/gzwkb/gzwljxsj/wljxsj4/200804/W020080402394509798357.jpg" \* MERGEFORMATINET
CBB60型金属化聚丙烯
薄膜电容器 CBB61型金属化聚丙烯
薄膜电容器 CBB65型金属化聚丙烯
薄膜电容器
引言：电容器在我们当今生活中随处可见，如电脑、电视机、收音机等几乎所有用电器中都有电容器。可见，电容器是一种应用十分广泛的电学元件。
（二）新知学习
一、电容器
提出问题：既然电容器是一种应用广泛的电学元件，那么它有什么作用呢？
1．电容器的作用：储存电荷
提出问题：电容器为什么能储存上电荷？
2．电容器的构成
活动：解剖实物（启辉器上的电容器）或展示图片，了解电容器的内部结构
板书：构成 极板 电介质
引导学生举例：如两位相互靠近的同学；并行的两根导线；静电计（金属杆、金属外壳）等。
出示：平行板电容器（最简单最基本的电容器）
说明：任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成一个电容器。
提出问题：怎样才能让电容器储存上电荷呢？
3．电容器的充电和放电过程
演示：电容器的充电和放电（25V、2200μF的电容器、学生电源）
（现象：放电时火花四溅伴有响声）
电源电压分别为10V、16V时，比较电容器所带的电荷量Q。
展示动画：分析电容器充、放电过程的特点（电流方向及大小的变化；电荷量的变化、两极板间电势差的变化；充、放电过程的能量转化）
小结：电容器是一种储存电荷的容器，也是一个储能的元件。
二、电容
提出问题：既然电容器能够储存电荷，那么如何来描述电容器储存电荷的这种能力呢？我们知道，一个电容器所带的电荷量Q跟两极板间的电势差U有关系，两者有怎样的定量关系呢？
演示：研究电容器Q与U的关系
原理：将电解电容器(25V、2200μF)充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量。
充电电压U/ V 充入电荷量Q(t/s) Q/U
1.5
3.0
结论: 一个电容器所带的电荷量Q随两极板间的电势差U的增大而增大。进一步的精确实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极板间的电势差U正比即比值Q/U是常量；不同的电容器，比值Q/U一般是不同的。可见，比值Q/U反映了电容器储存电荷的本领大小。
1．定义：电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值，叫做这个电容器的电容。
2．定义式：
3．单位：法拉（F）
提出问题：用比值定义物理量是物理学常用的研究方法。前面学到过哪些用比值定义的物理量？（E=F/q φ=Ep/q R=U/I ）
展示：电荷量Q与电势差U的关系图像（ Q-V图）
思考讨论：电容器的电容 C与Q成正比，与U成反比，这种说法正确吗？
引导：我们知道导体的电阻与电流、电压无关，由导体本身的结构决定。同样道理，电容C也与Q、U无关，是由电容器的本身结构决定的。
过渡：电容器的电容大小与哪些因素有关呢？平行板电容器是最简单最基本的电容器，几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形，我们就先来研究它。
三、平行板电容器的电容
实验探究：影响平行板电容器电容大小的因素
1）猜想与假设：（出示已解剖的卷制而成的纸介质电容器；各种介质的电容器）
引导学生猜想：正对面积；极板间距；电介质种类
2）原理： （ Q一定）
3）器材：平行板电容器；静电计（电势差计）；带电体（塑料管）；导线两根。
介绍静电计的结构、作用（测量导体间的电势差，张角越大，电势差越大）
4）装置图：
5）操作步骤：（控制变量法）
（1）保持Q和d不变，改变S判断C的变化；
（2）保持Q和S不变，改变d判断C的变化；
（3）保持Q、S、d都不变，插入电介质后判断C的变化。
6）进行实验（结合动画课件进行小结）
板书：
1．影响平行板电容器电容大小的因素：
极板的正对面积S 、极板距离d、 电介质种类
2．平行板电容器的电容公式：C＝
εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量
阅读：几种常见电介质的相对介电常数表
四、常用电容器
固定电容器（聚苯乙烯电容器、电解电容器）
可变电容器
展示：各种电容器，讲解电解电容器的极性，可变电容器的定片、动片及改变电容大小的原理，介绍常用电容器的符号，以及额定电压和击穿电压的概念。
（三）反馈练习
1．将一个电容为C的平行板电容器接在一个电压为U的电池上。
⑴电容器每个极板所带的电荷量是多少？
⑵保持与电池的连接，使两极板间的距离减半，每个极板的电荷量是多少？
⑶断开与电池的连接后，使两极板之间的距离减半，两极板间的电势差是多少？
（讲解分析过程。最后引导学生归纳电容器的两种接法，以及处理方法。）
2．
C、U、E怎样变化？ C、Q、E怎样变化？
3．证明:一个无介质的平行板电容器,两极板之间的电场强度只与极板所带的电荷量及极板面积有关,与两极板的距离无关。
（四）拓展应用
（五）课堂小结
请学生谈谈学习的收获（包括学习的知识和方法等）
知识：电容的概念、影响电容大小的因素
方法：类比法、比值法、控制变量法等
（六）布置作业：1、3、4
[板书设计]
[教学反思]
本节课从演示手机拍照时的闪光灯闪光让学生感受身边的电容器，激发学生对电容器的探究兴趣。电容器的充电、放电和电容概念，非常抽象。本课运用演示实验，主要原理是将电解电容器充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量，使“电容”这一抽象概念变得直观、具体，学生易于理解和接受，学生的观察能力和抽象思维能力也得到了培养和提高。实验的放电现象虽然很直观，但充电过程瞬间完成，学生并不了解电容器充电的实质，于是在充放电的教学环节中加入了动画演示帮助学生更加直观的观察到充放电的全过程，使学生对充放电有了清晰的认识。最后通过教师演示实验，引导学生探究得出平行板电容器电容的影响因素，演示中要加强引导与启发，培养学生动脑思考能力和探究问题的能力，学会从物理现象中归纳科学规律的方法。在实验中，若环境较潮湿，产生静电的效果会不好，可以用电吹风烘干保持器材干燥以确保实验的成功。
§1.9 带电粒子在电场中的运动
东至县昭潭中学 黄火胜
（一）知识与技能
1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．
2、知道示波管的构造和基本原理．
（二）过程与方法
通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力
（三）情感、态度与价值观
通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神
教学重难点
重点:带电粒子在匀强电场中的运动规律
难点:运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题
教学方法
讲授法、归纳法、互动探究法
教学过程
（一）引入新课
带电粒子在电场中受到电场力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化．在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。
具体应用有哪些呢 本节课我们来研究这个问题．以匀强电场为例。
（二）进行新课
教师活动：引导学生复习回顾相关知识点
（1）牛顿第二定律的内容是什么
（2）动能定理的表达式是什么
（3）平抛运动的相关知识点。
（4）静电力做功的计算方法。
学生活动：结合自己的实际情况回顾复习。
师生互动强化认识：
（1）a=F合/m（注意是F合）
（2）W合=△Ek=（注意是合力做的功）
（3）平抛运动的相关知识
（4）W=F·scosθ（恒力→匀强电场）
W=qU（任何电场）
1、带电粒子的加速
教
§1．1 电荷及其守恒定律
东至县昭潭中学 黄火胜
【教材分析】
本节从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，使物体带电的方法。给学生渗透看问题要透过现象看本质的思想。摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，教材把“电荷守恒定律”单列一节处理，目的是要进一步突出守恒的思想，可见本节电荷守恒定律的重要性。电荷守恒定律对学生而言不难接受，在此从原子结构的基础上做本质上分析，使学生体会对物理螺旋式学习的过程。本节关键是做好实验，从微观分析产生这种现象的原因。有了使物体带电的理解，电荷守恒定律便水到渠成，进一步巩固高中的守恒思想。培养学生透过现象看本质的科学习惯。通过阅读材料，展示物理学发展中充满睿智和灵气的科学思维，弘扬前辈物理学家探寻真理的坚强意志和科学精神。
【教学目标】
（一）知识与技能
·知道两种电荷及其相互作用。
·知道三种使物体带电的方法及带电本质。
·知道电荷守恒定律。
·知道什么是元电荷、比荷、电荷量、静电感应的概念。
（二）过程与方法
·物理学螺旋式递进的学习方法。
·由现象到本质分析问题的方法。
（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—透过现象看本质。
·科学家科学思维和科学精神的渗透─—课后阅读材料。
【教学重、难点】
重点：电荷守恒定律
难点：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。
【教学过程】
引入新课：同学们，新的知识内容，新的学习起点．今天开始我们进入高二物理的学习，高二物理将给我们呈现另一个丰富多彩，更有趣的殿堂，电和磁的世界。高中的电学知识大致可分为电场的电路，本章将学习静电学，将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。
【板书】第一章 静电场
【板书】一、电荷（复习初中知识）
1．两种电荷：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。
2．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
3．使物体带电的方法：
摩擦起电──学生自学P2后解释摩擦起电的原因，培养学生理解能力和语言表达能力。为电荷守恒定律做铺垫。
演示摩擦起电，用验电器检验是否带电，让学生分析使金属箔片张开的原因过渡到接触起电。
接触起电──电荷从一个物体转移到另一个物体上
仔细观察从靠近到接触过程中还有哪些现象？──靠近未接触时箔片张开
张开意味着箔片带电？看来还有其他方式使物体带电？其带电本质是什么？──设置悬念。
自学P3第二段后，回答自由电子和离子的概念及各自的运动特点。解释观察到的现象。
再演示，靠近（不接触）后再远离，箔片又闭合，即不带电，有没有办法远离后箔片仍带电？
提供器材，鼓励学生到时讲台演示。得出静电感应和感应起电。
静电感应和感应起电──当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离一端带同号电荷。这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。。
通过对三种起电方式本质的分析，原子的核式结构及摩擦起电的微观解释，感应起电的规律及实质（电荷从物体的一部分转移到另一部分），让学生思考满足共同的规律是什么？得出电荷守恒定律。
学生自学教材，掌握电荷守恒定律的内容，电荷量、元电荷、比荷的概念。
【板书】二、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。
【板书】三、几个基本概念
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，e =1．60×10-19C。
注意：所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。最早由美国物理学家密立根测得
比荷──电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号：C/㎏。
【小结】对本节内容做简要的小结。
【课堂检测】
1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是：[ ]
A．元电荷就是电子
B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量
C．元电荷就是质子
D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍
2．如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔。当枕形导体的A端靠近一带电导体C时[ ]
A．A端金箔张开，B端金箔闭合
B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合
C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开
D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷
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？
4．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（ ）
A．带有等量异种电荷 B．带有等量同种电荷
C．带有不等量异种电荷 D．一个带电，另一个不带电
5．如图所示，A、B是被绝缘支架分别架起的金属球，并相隔一定距离，其中A带正电，B不带电，则以下说法中正确的是（ ）
A．导体B带负电
B．导体B左端出现负电荷，右端出现正电荷，并且电荷量大小相等
C．若A不动，将B沿图中虚线分开，则两边的电荷量大小可能不等，与如何分有关
D．只要A与B不接触，B的总电荷量总是为零
6．下列说法中正确的是（ ）
A．正、负电荷最早由美国科学学家富兰克林命名
B．元电荷电荷量的大小最早由美国物理学家密立根测得
C．元电荷就是电子
D．元电荷是表示跟电子或质子所带电量大小相等的电荷量
E．在上题图中若A向B逐渐靠近，在B左端和右端的电荷量大小始终相等并且连续变化
7．将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数（ ）
A．增加 B．减少
C．不变 D．先增加后减少
8．用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球a和金箔b的带电情况是（ ）
A．a带正电，b带负电
B．a带负电，b带正电
C．a、b均带正电
D．a、b均不带电
9．如图所示，将带电棒移近两个相同且不带电的导体球，开始时互相接触且对地绝缘，哪些方法能使两球带等量的电荷？
【课后作业】： P5 问题与练习1、2、4
附： 【阅读材料】
静电学发展史
“电”一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的，在中国则是从雷闪现象中引出来的。自从18世纪中叶以来，对电的研究逐渐蓬勃开展。它的每项重大发现都引起广泛的实用研究，从而促进科学技术的飞速发展。现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。随着科学技术的发展，某些带有专门知识的研究内容逐渐独立，形成专门的学科，如电子学、电工学等。电学又可称为电磁学，是物理学中颇具重要意义的基础学科。
古人对于电的理解
自然界的雷鸣电闪，很早就引起人们的注意。但要对雷电现象做出正确解释，在当时是很困难的，因此人们在民间流传着各种神秘的和迷信的看法。不过，雷电现象终究是自然界固有的，人们能够控制并重复实现的电学现象是摩擦琥珀后可使它吸引纸屑、芥子等微小物体的实验。
静电学的发展
公元前600年前后，希腊哲学家泰勒斯发现了当时的希腊人摩擦琥珀吸引羽毛。但在当时人们认为“琥珀吸引微物是它们内在的能力”，并不能给出正确的结论。天上的雷电和手中的琥珀在人们看来这些现象与磁石吸铁一样，属于物质具有的性质此外没有任何联系。直到18世纪，通过美国人富兰克林著名的在雷雨中放风筝的实验，证明了雷电和摩擦带电具有同样的属性。在中国，西汉末年已有“碡瑁（玳瑁）吸偌（细小物体之意）”的记载；晋朝时进一步还有关于摩擦起电引起放电现象的记载“今人梳头，解著衣时，有随梳解结有光者，亦有咤声”。
1600年，英国物理学家吉伯发现，不仅琥珀和煤玉摩擦后能吸引轻小物体，而且相当多的物质经摩擦后也都具有吸引轻小物体的性质，他注意到这些物质经摩擦后并不具备磁石那种指南北的性质。为了表明与磁性的不同，他采用琥珀的希腊字母拼音把这种性质称为“电的”。吉伯在实验过程中制作了第一只验电器，这是一根中心固定可转动的金属细棒，当与摩擦过的琥珀靠近时，金属细棒可转动指向琥珀。也是大约在1660年，马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机。他用硫磺制成形如地球仪的可转动球体，用干燥的手掌摩擦转动球体，使之获得电。盖利克的摩擦起电机经过不断改进，在静电实验研究中起着重要的作用，直到19世纪霍耳茨和推普勒分别发明感应起电机后才被取代。
18世纪电的研究迅速发展起来。1729年，英国的格雷在研究琥珀的电效应是否可传递给其他物体时发现导体和绝缘体的区别：金属可导电，丝绸不导电，并且他第一次
使人体带电。格雷的实验引起法国迪费的注意。1733年迪费发现绝缘起来的金属也可摩擦起电，因此他得出所有物体都可摩擦起电的结论。他把玻璃上产生的电叫做“玻璃的”，琥珀上产生的电与树脂产生的相同，叫做“树脂的”。他得到：带相同电的物体互相排斥；带不同电的物体彼此吸引。
1745年，荷兰莱顿的穆申布鲁克发明了能保存电的莱顿瓶。莱顿瓶的发明为电的进一步研究提供了条件，它对于电知识的传播起到了重要的作用。差不多同时，美国的富兰克林做了许多有意义的工作，使得人们对电的认识更加丰富。1747年他根据实验提出：在正常条件下电是以一定的量存在于所有物质中的一种元素；电跟流体一样，摩擦的作用可以使它从一物体转移到另一物体，但不能创造；任何孤立物体的电总量是不变的，这就是通常所说的电荷守恒定律。他把摩擦时物体获得的电的多余部分叫做带正电，物体失去电而不足的部分叫做带负电。严格地说，这种关于电的一元流体理论在今天看来并不正确，但他所使用的正电和负电的术语至今仍被采用，他还观察到导体的尖端更易于放电等。早在1749年，他就注意到雷闪与放电有许多相同之处，1752年他通过在雷雨天气将风筝放入云层，来进行雷击实验，证明了雷闪就是放电现象。在这个实验中最幸运的是富兰克林居然没有被电死，因为这是一个危险的实验，后来有人重复这种实验时遭电击身亡。富兰克林还建议用避雷针来防护建筑物免遭雷击，1745年首先由狄维斯实现，这大概是电的第一个实际应用。
18世纪后期开始了电荷相互作用的定量研究。1776年，普里斯特利发现带电金属容器内表面没有电荷，猜测电力与万有引力有相似的规律。1769年，鲁宾孙通过作用在一个小球上电力和重力平衡的实验，第一次直接测定了两个电荷相互作用力与距离二次方成反比。1773年，卡文迪什推算出电力与距离的二次方成反比，他的这一实验是近代精确验证电力定律的雏形。
1785年，库仑设计了精巧的扭秤实验，直接测定了两个静止点电荷的相互作用力与它们之间的距离二次方成反比，与它们的电量乘积成正比。库仑的实验得到了世界的公认，从此电学的研究开始进入科学行列。1811年法国数学家泊松和德国数学家高斯把早先力学中拉普拉斯在万有引力定律基础上发展起来的势论用于静电推导出泊松方程和高斯定律，发展了静电学的解析理论。
§1．2 库仑定律
【教材分析】
1、库仑定律是静电学的重要知识，是学习电场强度的基础，按大纲要求属于理解级的学，本节课只对定律进行简单的应用。
2、本节课的演示实验对学生建立电场概念可起到重要作用，应做好这一实验演示，为电场概念的教学打下基础（由于效果问题我采用了动画和图片）。
3、电荷间相互作用力的平方反比规律具有极为重要的意义，利用其与万有引力定律相似的特点进行类比推理，这是物理学的重要研究方法之一，以及实验研究过程中的控制变量的设计思想，在教学中应作适当说明。
4、点电荷是一个理想化的模型，教学中应让学生了解这一研究方法及其重要意义，知道求解复杂带电体间作用力的基本原则。
5、扭秤实验的设计思想是物理学史上的重要实验思想，通过本部分知识的介绍，应让学生了解转化、放大，以及处理电荷电量问题上的采用的守恒、对称思想在物理实验中的重要性。
6、库仑定律有着丰富的培养学生人文素养的物理学史的题材，涉及库仑定律运用的问题也很多，本节课出于从提高学生学习兴趣和培养学生科学素养的考虑，教学过程中有意让学生循着科学家的思维方法和探索途径来“发现”规律，从而受到科学研究方法的熏陶，因而偏重于对规律形成过程的教学和对定律的理解，并适当顾及解题应用。
【教学目标】
1、知识与技能：
①、了解库仑定律的建立过程和相关的物理学史。
②、知道点电荷的物理意义。
③、理解真空中的库仑定律以及适用条件。
④、知道静电力常量k的物理意义、数值和单位。
⑤、会用库仑定律解决涉及点电荷静电力计算的简单问题。
2、过程与方法
①、提出问题——猜想与假设——实验验证——得出结论——反思评价
②、控制变量的科学研究方法，理想化模型、放大、转化、类比、以及对称、守恒的思想方法。
3、情感态度与价值观
利用库仑定律建立的过程以及相关的物理学史培养学生的科学素养。
【重 点】 库仑定律的建立过程 对库仑定律的理解和应用。
【难 点】 探究库仑定律的定性演示和库仑扭秤实验的验证过程。
【教学流程】
【教学过程】
（一）、创设情景，提出问题
我们已经学习了电荷、静电感应、电荷守恒的初步知识，现在再来看一个演示实验。
演示实验：用毛皮摩擦过的橡胶棒使验电器张开。
设问一：这个想象说明什么？验电器的工作原理是什么？
学生：电荷之间存在相互作用，同种电荷相斥、异种电荷相吸。
设问二：那么带电体相互吸引和排斥的力有多大？猜想一下带电体间的作用力与哪些因素有关呢？
（二）、猜想假设，设计方案，定性探究
学生猜想：电荷量、距离、形状、体积、质量等。
设问：到底是怎样的关系呢？如何验证你的想法？
交流对话：指导学生得出验证实验的设计思想——控制变量法，研究作用力跟某一因素的关系时，要先控制其它因素不变。这是实验设计的精髓。
动画演示一：电量不变，改变带电体间距离，观察小球悬线偏离竖直方向的夹角α随距离的变化情况。
实验分析与思考：偏角大小与电荷间作用力大小有何关系？
分析得出 ，即α越大，F就越大。F随间距r的增大而减小。
动画演示二：保持距离不变，观察偏角α随电荷量变化的情况。
学生活动，归纳得出：①两电荷间的作用力随距离增大而减小；
②两电荷间的作用力随电量的增大而增大。
（三）、库仑的猜想和库仑扭秤实验
设问：以上研究的还只是定性的关系，两电荷的相互作用力与电荷量Q、间距r到底有怎样的定量关系呢？请你猜测一下。
学生讨论、猜想：最好是最简单的正比和反比关系。
启发与设问： 18世纪法国物理学家库仑也研究了这个问题，他的猜想是
你知道他为什么会这样猜想的？请根据相关资料说明你的观点。
学生活动：阅读资料并得出——把静电力与万有引力类比，从而获得启示。
设问：是否只有库仑首先有这种猜想？
学生：其实这一点在他以前已有科学家猜到了，比如爱皮努斯、伯努利、普利斯利、卡文迪许等，库仑的重要贡献在于，用他制作的十分精细灵敏的扭秤装置验证了这个猜想。
1、结构简介。
2、如何解决力的准确测量？
①操作方法，力矩平衡：静电力力矩＝金属细丝扭转力矩，
②思想方法：放大、转化
3、F与r关系的验证。
①设计思想：控制变量法——控制Q不变
②结果：库仑精确地用他的扭称实验测量了两个带电小球在不同距离下的静电力，证实了自己的猜测。若用平方反比关系表示，指数偏差可达±0.04，即 ，基本上验证了F与r之间的平方反比关系。
库仑的实验又带有直观性和定量性质，发表之后就广泛流传并为科学界所接受，称之为库仑定律。
③后续研究：鉴于库仑总结出二次方反比定律所依据的实验精确度不高，而库仑定律是电磁学的基本定律，是否精确地满足二次方反比关系，又至关重要，所以从1785年库仑定律发表以后直到现代，科学家一直设法检验距离r的方次与“2”之间究竟有多大偏差，1971年的实验表明，这个偏差如果有，也不会大于3×10-16，可见，库仑定律是一个经过实验检验的精确度极高的物理定律。
4、如何解决电量测量问题？
设问：该实验的精髓在于控制，库仑先控制电量不变，研究了F与r的关系；再控制r不变，要研究F与电量Q的关系，又遇到了困难，因为在当时电量单位还未确定还无法测量电量，那么库仑又该如何定量的比较一个带电体所带的电量呢？
原来库仑已认识到，两个完全相同的金属小球，一个带电、一个不带电，两者相互接触后电量被两球等分，各自带有原有总电量的一半。这样库仑就巧妙地解决了这个问题，用这个方法依次得到了原来电量的 等的电荷，从而顺利的验证得出
思想方法：守恒、对称。
（四）、理解库仑定律
投影库仑扭秤实验得到的结论：库仑定律
在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比 , 跟它们间距离的平方成反比 , 作用力的方向在它们的连线上。
公式：
学生活动，阅读教材，教师点拨归纳：
1、Q1、Q2是电荷量的绝对值；库仑力的方向：沿连线，同性相斥，异性相吸。
2、库仑力同样具有力的共性，比如遵守牛顿第三定律。
3、k为静电力常量，后来测得
4、适用条件：真空，点电荷
①点电荷同质点一样也是一个理想化模型——带电的几何点。
②若带电体间的距离比它们自身的尺寸大得多，以至带电体的形状和大小对库仑力的影响可以忽略不计，这样带电体就可以看作点电荷。
③对于任一带电体可以看作由许多点电荷组成，所以若知道带电体的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则可以求出带电体间的静电力的大小和方向。
注：在中学物理的实际应用中，常要把实际带电体等效为点电荷，如把均匀带电小球等效为位于球心的点电荷。
（五）、巩固与应用分析
例1、两个点电荷的带电量 ，相距 ，且静止于真空中，求它们之间的相互作用力。
学生活动：
教师说明：这时F与k在数值上相等，这就是k的物理意义，即k在数值上等于两个带电荷量为1库的点电荷，在真空中相距1米时的相互作用力。
例2、（见课本例题：试比较电子和质子间的静电力和万有引力）。教师说明：正因为例题告诉我们的原因，在研究微观带电粒子相互作用时，经常可以忽略万有引力。但对宇宙天体万有引力却是决定性的，决定了它的运动与演化规律。
例3、两个相同的均匀带电小球，分别带有Q1=1C，Q2=－2C的电荷，在真空中相距r时，相互作用力为F。
①今将Q1、Q2、r都加倍，作用力多大？
②只改变两电荷的电性，作用力如何变化？
③只将r增大2倍，作用力如何变？
④将两个小球接触一下，仍放回原处，作用力如何变化？
⑤为使两小球接触后，静电力的大小不变，两球应如何放置？
学生活动，要求分析并迅速得出：作用力不变；不变；作用力大小变为F/9，方向不变；大小变为F/8，方向由原来的相吸变为相斥；距离变为 即可。
（六）、反思评价
知识小结：（略）
我国早在东汉时期就已经掌握了电荷间相互作用的定性规律。
两千年后，法国物理学家库仑借助于扭秤实验定量的研究和验证了电荷间相互作用的规律，得出了库仑定律。
从库仑定律的发现过程，我们可以看出，类比推理在科学研究中所起的作用是多么的巨大。如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验数据的积累，不知何年才能得到严格的库仑定律表达式。
库仑定律和万有引力定律都遵从二次方反比规律，人们至今还不能说明这两个定律为什么如此相似。它们有没有内在的联系，会不会是某一种力的不同的表现形式呢？物理学家还在致力于这方面的研究。
（七）、作业
1、复习整理
2、课本P120 3、4、5
3、预习新课
附录：（课前预先发给学生阅读的有关库仑定律建立的历史背景资料）
库仑定律的发现和验证
库仑定律的发现和验证是类比推理的产物。
18世纪中叶，牛顿力学已经取得辉煌胜利，人们借助于万有引力的规律进行类比推理，对电力和磁力作了各种猜测，其中比较有影响的有：德国柏林科学院院士爱皮努斯1759年对电力作了研究，他假设电荷之间的斥力和引力随带电物体的距离的减小而增大，于是对静电感应现象作出了更完善的解释。
1760年，D·伯努利也猜测电力会不会跟万有引力一样，服从平方反比定律？
美国化学普利斯利在做了空罐实验（也叫冰桶实验）后，于1767年在《电学历史和现状及其原始实验》一书中写到：“难道我们就不可以从这个实验得出结论：电的吸引与万有引力服从同一定律。”普利斯利的这一结论并不是凭空想像出来的，而是类比推理得到的。
苏格兰科学家罗比逊对爱皮努斯的猜测很感兴趣，就设计了一个杠杆装置，测出了电力和距离的关系，约为f∝ ，其中δ=0.06，为指数偏差。罗比逊认为，指数偏大原因应归于实验误差，由此得出结论，电力服从平方反比定律。
卡文迪许于1773年用两个同心金属球壳设计了一个巧妙的实验装置，进行了同心金属实验，经过多次重复实验，确定电力服从平方反比定律，指数偏差不超过0.02。卡文迪许成功的关键在于掌握了牛顿万有引力定律这理论武器，通过数学推理，将直按测量变为间接测量，并且用上了示零法精确判断结果。可惜他的实验结果和结论没有及时公开发表，直到1810年他去世时，手稿仍在自己身边，这样他就与定律的冠名失之交臂。
库仑在研究电力时也是把它跟万有引力类比，事先建立了平方反比的概念，这一思想可从史料中反映出来，库仑结合前人经验发明了扭秤（库仑扭秤），并且扭秤精确地测量了电力与距离的关系，若用反比表示，其指数偏差可达0.04（要比卡文迪许测的指数偏大一倍），他在类比推理思想的支配下，并结合实验误差分析，库仑推断应服从平方反比关系，从而建立了库仑定律。
从库仑定律的发现经过，我们可以看到，类比推理在科学研究中所起的作用是多么巨大。如果不是先有万有引力定律的发现，单靠具体实验数据的积累，不知何年才能得到严格的库仑定律表达式。
§1.3 电场强度(一)
东至县昭潭中学 黄火胜
【教材分析】
1、本节课是在库仑定律的基础上展开，教材是从“带电体间相互作用是如何发生的”的思考引入课题。在教处理时，讲解两个物体要发生相互作用的一般规律，即一般物体间的相互作用有两种方式作用产生：①直接（接触）作用；②间接作用，借助工具作用。再提出猜想：不直接接触的电荷间的作用必定通过间接作用产生，再引出电场概念，这样可以降低学生对抽象概念的接受门槛，体会从一般事物的共性来认识个别事物的个性的认识事物的科学方法，培养学生的推理能力。
2、用试探电荷来研究电场，要求试探电荷电量足够小，体积充分小。在教学实践中发现，学生对于这两个要求不是很清楚，解题常犯错，这往往与学生对试探电荷在研究电场中测量地位认识不足有关，在教学中可以介绍测量有关的知识。对任何物理量的测量，只有测量工具的引入，不改变被测对象的性质或对被测对象的影响足够小，可以忽略不计时，测量才有意义。这就是为什么要求试探电荷的电量足够小的原因。为了搞清楚电场中每点的情况，要求试探电荷体积足够小，可视为质点。
3、控制变量法是物理学研究中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一，尢其是研究涉及多个物理量的有关问题。在研究电场力性质时，研究电场力F与场电荷Q、试探电荷q以及两者间r时，采用控制变量法。
4、物理学中许多物理量都是按比值定义的，用来表示研究对象的某种性质，如用质量m和体积V的比值定义物质的密度ρ，等等，这样定义一个新的物理量的同时，也确定了这个新物理量与原有物理量的关系。比值定义法是物理学中常用的重要方法。
5、在处理真空中点电荷的场强这部分内容时，教材是采用了由电场强度的定义和库仑定律直接推导出公式 ，这样做虽然直截了当，但数学味浓了些，不利于学生理解公式的物理含义，削弱了对公式 和 的理解。
这样的处理不仅强化了电场强度的研究方法，加深对电场强度的理解，而且复习巩固了矢量叠加的知识，丰富了教学的内涵。也符合课程标准提出的强化过程与方法的具体目标，对于培养学生了解物理学的研究方法，尝试运用物理原理和研究方法来分析解决一些问题大有好处。
在新课程目标中，不仅重视知识与技能的获得，更注重物理学知识的获得过程与方法，关注学生的情感态度与介值观。在现行的教材中无不渗透着为学生的终身发展所需物理思维方法和科学研究方法，只有不断挖掘教材的新内涵，才能给学生授之以渔。
【教学目标】
一、知识与技能
1．粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。
2．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊的形态。
3．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。
4．能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。
5．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。
二、过程与方法
1．经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。
2．领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。
三、情感态度与价值观
1．体验探究物理规律的艰辛与喜悦。
2．学习科学家严谨科学的态度。
【教学重点】
1．探究描述电场强弱的物理量。
2．理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。
【教学难点】
探究描述电场强弱的物理量。
【设计思路】
以“电荷间相互作用如何发生”、“如何描述电场的强弱”两大问题为主线展开，具体操作思路是：
1．学生自学电场，培养学生阅读、汲取信息的能力。
2．通过实验模拟和定量分析的方法探究描述电场强弱的物理量。
3．通过练习巩固加深对电场强度概念的理解，探讨点电荷的电场及场强叠加原理。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入（5分钟）
教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的内容是什么？
学生回答：略
教师：我们不免会产生这样的疑问：
投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离这种相互作用是如何产生的呢？难道能够不需介质超越空间？
投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片（1．2－1）。
教师：这幅图大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，说明了什么？
学生回答：库仑力的大小与距离有关。
教师：其本质原因又是什么呢？（投影展示问题2）
教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习第三节电场强度。（板书课题）
二、新课教学（35分钟）
（一）电场
教师：请同学们带着以下问题阅读课本第一个小标题“电场”对应的三段内容．
（1）电荷间的相互作用是如何发生的？这一观点是谁提出来的？
（2）请用自己的语言描述一下什么是电场？
（3）电场有什么本领？
学生学习，教师板书“一、电场”。
学生回答：（1）略；
教师：法拉第同学们曾记否？ 学生（集体）回答：电磁感应现象。
教师：法拉第是英国物理学家、化学家，对事物的本质有着非常敏锐的洞察力，在电学上有着突出的贡献。依据法拉第的观点，我们如何描述电荷A、B之间的作用力。
师生共析。
（2）略；
教师启发引导：场是“物质”──它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，电视机、收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播；“特殊”──看不见、摸不着；“存在于电荷周围”并板书。
（电场是）存在于电荷周围的一种特殊的物质。
教师：场与实物是物质存在的两种不同形式。
（3）学生回答：对放入其中的电荷有静电力的作用。
（二）科学探究描述电场强弱的方法
①引入：电场看不见摸不着，怎样研究电场？怎样让电场的性质表现出来？
教师引导：对于像电场这样，看不见，摸不到，但又客观存在的物质，可以根据它表现出来的性质来研究它，这是物理学中常用的研究方法。
讨论后点评：客观物质的性质可以在相互作用中直接或间接地表现出来．
例：通过布朗运动研究液体分子的运动；合力的存在反映运动状态的改变；动能的改变说明有力做功；动量的改变求力的冲量；通过小磁针的偏转研究磁场．
研究电场的性质要引入试探电荷．
研究电场，必须在电场中放入电荷——试探电荷（体积小、电量少）．
②相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，其本质原因是什么呢？（对照“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片说明）
学生回答：电场强弱不同。
③那么如何来描述电场的强弱呢？
教师启发：像速度、密度等寻找一个物理量来表示。
教师：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说明了什么。多媒体动画模拟：①不同位置偏角不同；②增加试探电荷带电量偏角均增加。
学生回答：不同位置受力不同；同一位置试探电荷带电量增加，受力增大，但不同位置受力大小关系不变。
教师：下面我们再通过表格定量地来看一看：
电荷电量 q 简化q 2q 简化2q 3q 简化3q
在A点受力 F 2F 3F
在B点受力 F/4 F/2 3F/4
问题：对表中的数据分别进行横向和纵向的对比分析．说一说能否用力和电量的比值表示电场的强弱？
讨论：同一点，电量越大，F越大，但F与q的比值不变；不同点，F与q的比值不同．F与q的比值，描述的是电场的性质．同一试探电荷，在比值大的点受力大，该比值恰好反映电场的强弱．
方法点拨：用两个量的比值来定义一个新的物理量，这种方法以前我们也多次用到，请同学们回想一下，我们曾经用“比值定义”的方法定义过哪些物理量．（密度、电阻、速度、加速度等）
师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小无关，它才是反映电场性质的物理量。
教师：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书。
（三）电场强度
1．定义：
教师：以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的？
学生回答：略。
教师：从它的定义，电场强度的单位是什么？
学生回答：N/C
教师介绍另一种单位并板书。
2．单位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m
教师结合板画：在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢量还是标量？
学生（集体）回答：矢量
教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同，如何确定场强的方向呢？
教师：在物理学中作出了这样的规定。（板书）
3．方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。
教师：按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？
学生回答：与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。
投影练习：
练习1（加深对场强的理解，探讨点电荷的场强大小与方向）
点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为+Q，与之相距为r的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。
（1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向；
点电荷的场强公式： （方向背离产生电场的电荷）
（2）若所放试探电荷为-2q，结果如何？
（3）如果移走所放的试探电荷呢？
（请两位同学板演前两问后，共同完成第三问）
师生共同归纳总结：
1．点电荷电场的场强大小与方向。（多媒体动画演示方向的确定方法）
2．电场强度是描述电场（力的）性质的物理量，在静电场中，它不随时间改变。电场中某点的场强完全由电场本身决定，与是否放入电荷，放入电荷的电荷量、电性无关！
辨析E=F/q和E=KQ/r2的关系，辨析电场力和电场强度。
练习2（探讨场强的叠加，巩固对场强的理解及公式的灵活运用，加强计算能力培养）
如图所示，真空中有两个点电荷Q1＝+3．0×10-8C和Q2＝－3．0×10-8C，它们相距0．1m，A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0．1m。求：
（1）电场中A点的场强；
（2）在A点放入电量q＝－1×10-6C，求它受的电场力。
教师：题中场源电荷不止一个，如何来确定电场中某点的场强？
学生：平行四边形定则
（请两位同学板演）
教师：根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产生电场的场强如何确定？
学生思考后回答：无限等分成若干个点电荷。
教师：根据以上方法，同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）外部产生电场的场强，如何求解？
学生思考后回答：等效成电荷量集中于球心的点电荷。
三、小结（多媒体依次投影，并简述）
通过本节课的学习，我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用。正是利用电场的这一特性，我们通过研究试探电荷的所受静电力特点，引入了描述电场强弱的物理量──电场强度。电场强度是用比值法定义的，它是矢量，有方向。
电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一，它的研究方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法。
四、板书设计
一、电场客观存在的一种特殊的物质形态二、电场强度1．定义：E＝F/q2．单位：3．方向：跟正电荷在该点所受静电力的方向相同三、点电荷的电场1．推导：2．大小：3．方向：四、电场强度的叠加
五、布置作业
教材P16-17 1、2、7
思考题：
完成课本，比较电场强度E＝F/q与重力加速度g＝G/m有什么相同点和不同点
六、教学反思
探究描述电场强弱的物理量是本节课的重难点内容之一，应给学生充分的思考时间，并让学生相互交流讨论，教师还可进行适当启发引导。另外，探究时间很难控制，在内容处理上应做到详略得当，发挥学生的主动性，如对电场及练习题的处理，尽可能由学生完成。本节教学内容既可以发挥学生主观能动性，又能够较准确吸引重要知识点，着重渗透物理学的思想方法，并为后续的教学作了很多铺垫；美中不足的是，教学设计中物理课中没有物理实验。
§1.3 电场强度（二）
——电场线
一、教材分析：
本课——《电场线》是新人教版·物理（选修3-1）第一单元第三节《电场强度》的后半部分内容，它没有独立成节。纵观《电场强度》这一节书的内容和篇幅，如果仅用一节课的时间来学习的话，不好让学生充分地掌握并消化。所以根据教学大纲的要求和教材的实际情况，笔者把本节书分为两节课来传授，《电场线》为后半部分。
二、学情分析：
电场是一种看不见摸不着的客观存在物质，而电场线就是用来描述电场的人为抽象出来的线，如何对电场线这一概念进行授课。多数高中物理教师往往是先采用简单介绍，然后再通过大量的习题来强化。此法对学生短期做电场线的练习效果很明显，但是始终没能把研究电场线的思维表达出来，也没能使学生真正地理解电场线。知识不仅是靠教师传授的，更要靠学生自己在教师的指导主动探究并自己建构的，把探究得到的新知识与经验同化、顺应，进而丰富自己的认知。
本人在设计过程中采用了实验演示、实物影视、彩色图片和电脑动画等情景不断帮助学生来建构电场线，分析出电场线的特点。利用学生在初中时候学过磁感线知识作类比，引导学生从无形到有形，从箭头到曲线，从猜想到实验模拟的学习思路，总结了物理中研究看不见、摸不着物质的方法和手段。
三、教学目标
1．知识与技能
（1）了解电场线的定义。
（2）理解电场线的特点。
（3）清楚匀强电场。
2．过程与方法
（1）通过观察电场线的模拟实验，知道电场线尽管是假想的，但有实验基础。
（2）知道用电场的基本性质来研究电场的方法，同时理解可用电场线来形象描述电场。
3．情感、态度与价值观
观察分析实物演示、实物影视、图片和电脑动画等情景，使学生认识到电场线建立的根据和特点，也认识到知识的客观性和真理性，不能主观臆断。
四、教学重点：电场线的特点和匀强电场。
五、教学难点：电场线特点的分析和用电场基本性质来研究电场的方法。
六、教学方法
提问、讨论、讲解、观察、分析和综合、练习反馈。
七、展开新课
课题引入
（说明：电场是看不见摸不着无色无味的客观存在的特殊物质，这对生来说，有点抽象，不易理解。所以我们有必要引入电场线，帮助学生更深刻地理解电场，掌握电场。）
以尘土可以表现龙卷风、磁感线可以表现磁场为例引导学生思考怎样表现电场，然后就顺着提出本课主题——用电场线描述。
提问：如何描述点电荷周围某一点场强的大小与方向？
答案：点电荷电场强度公式：，或用箭头代表电场强度表示电场。
特点——形象直观, 但不够简便。 如图
提问：如何才能既形象直观又简便的描述电场？
答案：用有向线段来代替箭头表示电场，其中线段的箭头表示电场强度的方向，线段的疏密程度表示电场强度的大小。
如图：
提问：两个等量异种电荷的电场怎么表示？
答案：根据电场的叠加原理确定出电场中各点的实际电场强度，并用箭头表示出来。再用有向曲线代替箭头来表示电场。如图：
（提出电场线的定义。)
1、 电场线的定义：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向，都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
（说明：由于电场线是我们自己提出的用来表示电场的一种方法，只是我们的一种设想，和实际情况是否相符合，还有待验证，所以还要用实验来模拟电场线。）
提问：能不能用实验形象直观模拟电场线？
答案：能。（指导学生进行4个实验模拟）
1、单个点电荷电场线实验模拟
2、等量异种点电荷电场线实验模拟
3、等量同种点电荷电场线实验模拟
4、匀强电场电场线实验模拟
（说明：总结以上实验模拟结果，给学生介绍几种常见的电场线）
二、几种常见的电场线：
提问：根据几种常见电场线的图思考，电场线只分布于平面之内吗？
答案：电场线是分布于立体空间的
（说明：指导学生根据几种常见的电场线分布图，回答以下问题，并总结出电场线的基本特点。）
问题1：电场线是不是电场里实际存在的线？
问题2：电场线始于哪里？又止于哪里？
问题3：是否闭合？是否相交？
问题4：电场线怎么表示电场强弱？
三、电场线的基本特点：
①电场线不是电场里实际存在的线,而是一种理想化模型。
②电场线始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)。
③电场线不闭合、不相交。
④在同一电场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线越稀的地方，场强越小。
四、课堂练习：
1、能否比较出两点的电场强度大小？
2、能否比较出a、b两点的电场强度大小？C点的电场强度大小为0吗？
3、电场线为什么不能相交？
五、课堂游戏——文理互动（用成语概括几种电场线）
（说明：该环节的作用是调节课堂气氛，运动成语概括的方法帮助学生记忆几种典型的电场线）
1、单个正点电荷电场线（光芒四射）
2、单个负点电荷电场线（众矢之的）
3、等量异种点电荷电场线（握手言欢）
4、等量同种点电荷电场线（势不两立）
5、匀强电场电场线（齐头并进）
六、教学板书
1、电场线的定义：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向，都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
2、几种常见的电场线：
3、电场线的基本特点：
①电场线不是电场里实际存在的线,而是一种理想化模型。
②电场线始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)。
③电场线不闭合、不相交。
④在同一电场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线越稀的地方，场强越小。
4、课堂练习：
5、课堂游戏——文理互动
七、作业布置 （课本第20页第1题和第2题。）
§1.4 电势能与电势
东至县昭潭中学 黄火胜
【教材分析】
本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。
教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。
【教学目标】
1．知识与技能
·理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
·理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
·明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
·了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。
2．过程与方法
·通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。
·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。
3．情感、态度与价值观
·尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。
·利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。
·在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。
【教学重点和难点】
1．重点
·理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
2．难点
·掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
【教学课时】 2课时
【教学方法】 理论、类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、体验探究
【教学过程】
复习前面相关知识。
1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。
2．复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？
引入新课。 第四节、电势能和电势
一、静电力做功的特点
让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。
W＝F|AB|＝qE|AB| W＝F|AB|cosθ＝qE|AM| W＝W1+W2+W3+……
其中F＝qE
分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。从中发现问题和知识结论。
结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。
拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。
二、电势能
寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？
（移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。）
思考：静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？
1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。
【思考与讨论】 如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？
2．讨论：静电力做功与电势能变化的关系
通过知识的类比，让学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有获取。
静电力做的功等于电势能的变化。
功是能量变化的量度。
电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而他们总量保持不变。
WAB＝－（EpB－EpA）＝EpA－EPB
【思考讨论】对不同的电荷从A运动到B的过程中，电势能的变化情况：
正电荷从A运动到B做正功，即有WAB>0，则EpA>EpB，电势能减少。
●正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少。
负电荷从A运动到B做正功，即有WAB<0，则EpA>EpB，电势能增加。
●负电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐降低。
对此分析得出：电势能为系统所有，与重力势能相类似。
3．求电荷在某点处具有的电势能
问题讨论：在上面讨论的问题中，请分析求出A点的电势能为多少？
学生思考后无法直接求出，不妨就此激励学生，并提出类比方法。
类比分析：如何求出A点的重力势能呢？进而联系到电势能的求法。
则 EpA＝WAB （以B为电势能零点）
电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置撕所做的功。
4．零势能面的选择
通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。
拓展：求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低。
将电荷由A点移动到B点，根据静电力做功情况判断。
若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在A点电势能大于在B点的电势能。反之静电力做负功，电势能增加，电荷在A点电势能小于在B点的电势能
弄清正、负电荷在电场中电势能的不同特点，判断其做功特点再进行判断。
通过对不同内容的拓展，引导学生能通过自己对不同事例的分析，知道对问题考虑的全面性有所了解，同时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同侧面，达到对问题的全面解决。提高思维的深度和发散能力，达到对物理学习全面化的探究要求。
例1、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则
（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？
（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？
例2、如图1所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是 （ ）
A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少
B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加
C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加
D． 从a到b电势逐渐降低
三、电势
我们通过静电力的研究认识了电场强度，现在要通过电势能的研究来认识另一个物理量──电势。它同样是表征电场性质的重要物理量度。
通过类比可见，若用左图中的Ep/m，或右图中的Ep/q，它们的值是相同的。
如何来表征这个相同的量呢？
让学生很快能想到用比值定义法来定义物理量，对知识活学活用。
上面讨论的是特殊情况，下面我们来讨论一般情况：（如图）
EpA＝qE场Lcosθ
可见，EpA与q成正比，即电势能跟电荷量的比值EpA/q都是相同的。对电场中不同位置，由于L与θ可以不同，所以这个比值一般是不同的。
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，是由电场中这点的位置决定的，跟试探电荷本身无关。
得出结论后，引导学生类比电场的得来过程，提出新的物理量──电势。
1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与他的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用φ表示。 表达式：φ＝Ep/q （与试探电荷无关）
2．电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。
3．单位：伏特（V） 1V＝1J/C
物理意义：电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，则该点的电势就是1V。
以上结论由学生得出，自己能用所学知识进行简单的描叙，培养相关应用归纳知识的能力。
思索：如何来判断电势的高低呢？
让学生明白：根据静电力做功的正负，判断电势能的变化，进而判定电势的高低。现通过具体情景来进行分析。
4．电场线指向电势降低的方向。
电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。
与电势能相似，我们知道Ep有零势能面，因此电势也具有相对性。
引导学生得出：应该先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。
5．零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。
通常以大地或无穷远默认为零。
与零电势能的位置规定是否有相似之处呢？
与知识进行类比，从前面的结论中领会到知识的相通性，能对知识进行类比应用。
【思考与讨论】参看书上的问题进行思考与讨论，然后思考若是q当做负电荷来进行研究，其结果是否一样呢？
四、等势面
在地理课上常用等高线来表示地势的高低。今天我们学习了电势的知识后，那我们可以用什么来表示电势的高低呢？
学生：在电场中常用等势面来表示电势的高低。
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。
【体验性实践】寻找等势面：找正点电荷和带电平行金属板中的等势面。
通过体验性实践活动，让学生明白到如何去寻找等势面，达到对后续结论探究创设前置氛围。
观看挂图，从中寻找不同电场中等势面的不同和相同点，进行合理猜想。
2．等势面与电场线的关系
⑴在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。
WAB＝EpA－EPb＝qφA－qφB＝0
讨论：什么情况下会出现力做功为零的情况？
引导分析得出：F⊥v
⑵电场线跟等势面一定垂直，即跟电场强度的方向垂直。
引导学生用反证法达到证明的目的，加深对知识点的应用。
而沿着电场线的方向，电势越来越低。
归纳总结可得出：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。
若两个相邻的等势面间的电势之差是相等的，则能得到书上图1．4－5的图形。观看图形或挂图，结合电场线的特点，可得出结论。
⑶等势面越密，电场强度越大。
⑷等势面不相交、不相切。
3．应用等势面：由等势面描绘电场线
方法：先测绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面的关系，绘出电场线的分布，于是我们就知道电场的情况了。
例3、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（ ）
A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定
B、由放在该点的电荷的电量多少来决定
C、与放在该点的电荷的正负有关
D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关
例4、关于等势面正确的说法是（ ）
A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功 B．等势面上各点的场强大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直 D．两等势面不能相交
【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场分布。
加强体验性实验的教学，让学生形成深刻印象，达到对知识应用能力的提高。
【板书设计】
第四节、电势能和电势一、静电力做功的特点结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。二、电势能1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。2．讨论：静电力做功与电势能变化的关系WAB＝ －（EpB－EpA）＝EpA－EPB3．求电荷在某点处具有的电势能4．零势能面的选择三、电势1．定义：φ＝EP/q2．电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。3．电场线指向电势降低的方向。电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。4．零电势位置的规定。四、等势面1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。2．等势面与电场线的关系3．应用等势面：由等势面描绘电场线【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场。
【教学反思】
通过实践教学，重在让学生有对比的观点去学习物理知识。课中多次用到类比的物理思想，让学生对知识有更多的牵连，能对前面的知识达到灵活的应用，牵带多种方法学习物理知识，同时也反映出了选修3－1的设计思想。
【同步检测】
1、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么 ( )
A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
2、一个点电荷，从静电场中的a点移至b点，其电势能的变化为零，则（ ）
A．a、b两点的场强一定相等
B．该电荷一定沿等势面移动
C．作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
D．a、b两点的电势相等
3、如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势而，它们的电势分别为、和，＞＞.一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知( ).
A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C．粒子从K到L的过程中，电势能增加
D．粒子从L到M的过程中，动能减少
4、在匀强电场中有a、b、c三点，位置关系如图所示，其中ab=cm，bc=1cm已知电场线与abc三点所在的平面平行,若将电量为-2×10－８C的点电荷从a 移到b，电场力不做功，而把该电荷从a移到c，电场力做功为1.8×10－７J
(1)画出通过 a、b、c 三点的电场线
(2)求该匀强电场的电场强度
§1.5 电势差
东至县昭潭中学 黄火胜
一 教材内容分析
课改后的新教材，电势差概念于电势能、电势概念之后出现，这更符合概念上的递进逻辑关系。新教材的编写，有利于学生对电势差的理解，降低了学习难度。电势差，即电压，在工程技术上，乃至在后续理论中，占据重要而显著地位。在一定程度上说，比电势概念更为丰富和重要。所以，教师应该采用高超的教学技巧避免“因简单而忽视”的学习心理倾向。其中，强化W=qU的运用，突出其优点的教学可能是一个便捷途径。
二 教学目标
（一）知识与技能目标
1 理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选取无关；
2 知道电势差的表达式，理解电势差的正、负号的物理意义；
3 知道在电场中移动电荷静电力做功与电势差的关系，会运用静电力做功公式进行有关问题的计算。
（二） 过程与方法目标
1 通过辨析，理解做功、电势、电势差三物理量正、负号的各自物理意义；
2 领会做功“一般”公式与静电力做功“特殊”公式的演绎关系。
（三） 情感、态度与价值观目标
通过静电力做功的“特殊”公式的运用，体会其优点以及之所以有这些优点的原因，从而领会知识增长，理论发展的科学价值观。
三 知识重难点分析
（一）重点
1 理解电势差的概念；
2 掌握静电力做功“特殊”公式的运用。
（二） 难点
1 理解做功、电势、电势差三物理量的正、负号的各自物理意义；
2 理解电势差的累积性质，理解静电力做功公式中下标重要作用。
四 教学流程设计
（一）引入新课
教师：请同学们回顾上节课知识，口答下面填空。
1 电场力做功的特点是：电场力对电荷所做的功，只跟它的起点和终点位置有关，与具体路径无关；
2 正是根据上面特点，得到电势能概念。电场力做功是电势能变化的量度，公式是 ；
3 电势从能量的角度描述电场性质，定义式是φ=Ep/q ；
4 电场中某点的电势数值与电势零点的选取有关，因此电势有正、负，表示该点电势比零电势点高还是低。通常把______________的电势规定为零，而任意两点的电势差值与电势零点选取无关。
学生：完成上面填空。
教师：这节课，我们关注电场中任意两点的电势差值，简称为电势差，也叫电压。我们之所以如此重视地提出电势差概念，是因为它在工程技术中运用更为广泛。
（二）进入新课
板书：5 电势差
教师：顾名思义，电势差就是电场中两点的电势差值，电势差用符号U表示，定义为：UAB=φA-φB 或 UBA=φB-φA。
板书： 一 电势差
电场中两点的电势差值，符号U, 定义为：UAB=φA-φB 或 UBA=φB-φA。
教师：UAB 和 UBA是互为什么关系？
学生：互为相反数。
教师：可见，电势差的下标具有重要功能，所以我们运用时务必明确下标，而且能灵活运用下标。
板书：（接上）UAB =-UBA
教师：接下来，我们来分析如下例题。
例1 如图所示在匀强电场中，相邻等势面的电势差值为10V, 若规定A等势面的电势为零，则等势面B、C的电势φB、φC分别为多少？UAB、UAC分别为多少？
学生：口答。
教师：可见，电势、电势差可正可负，而电势、电势差是标量，这里的正、负号显然不是表示方向，那么它们的物理意义分别是什么？
学生：表示大小。电场中某点电势为正，表示该点电势高于零点电势；为负，表示该点电势低于零点电势。UAB>0, 表示A点电势大于B点电势；UAB<0, 表示B点电势大于A点电势.
板书：二 电势、电势差正、负号的物理意义：表示大小。
教师：我们完成一道证明题。
例2 证明: UAC=UAB+UBC。
学生：作答（请一位同学到黑板上完成，其余在草稿纸中完成）
教师：这个方程式能告诉我们什么呢？
学生：思考（可作答，可不作答）。
教师：电势差具有累加性，也称为可加性。它也进一步告诉我们，在计算电场中两点电势差时，要注意下标，而且可以灵活运用下标进行计算。其中 ，UAC=UAB+UBC经常搭配使用。
板书：电势差具有可加性
教师：请同学完成下面例题。
板书：三 静电力做功公式
例3 根据电场力做功与电势能的变化关系、电势以及电势差概念，导出电荷量为q的电荷从电场A点移动到B点，静电力做功WAB=qUAB。
学生：作答（请一位同学到黑板上完成，其余在草稿纸中完成）。
教师：这是一个很重要的公式，我们务必会灵活运用。那么从我们推导过程以及最终结果来看，运用它时需要注意些什么呢？运用它，又有什么重大优点呢？
学生：讨论。
教师：做出适当评价。公式变形可得到UAB=WAB/q。这是从能量变化角度定义了电势差，这里用到什么定义方法？
学生：比值定义法。
教师：谈谈你对这个定义式的理解。
学生：UAB由电场本身性质决定，与电场力对检验电荷做功大小以及检验电荷的电荷性质和电荷量大小无关。
（三）课堂练习
练习1 关于电势差和电场力作功的说法中，正确的是 ( )
A．电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定
B．电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间电势差和该电荷的电量决定
C．电势差是矢量，电场力做功是标量
D．在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点移动电荷电场力不做功
练习2 电场中，A、B 两点间的电势差UAB=20 V，C、B 两点间的电势差UCB=10 V, C、D 两点间的电势差UCD=-5V，将点电荷q = -2×10-9C，由A点移到D点，电场力所做的功是多少？
3.在电场中一条电场线上有A,B两点,如图所示,若将一电荷q=-2.0×10-6C从A点移到B点,电荷克服电场力做了4.0×10-4J的功.求：
(1)UAB等于多大
(2)电场线的方向如何
(3)将另一点电荷q=5.0×10-6C从从A点移到B点，电场力做功又是多少？
（四）结束新课
教师：请同学们给这堂课做总结。
学生：总结（一两个同学主动发言）
（五）课后作业：
书面完成P22“问题与练习”第1、2题；思考并回答第3题。
（六）教后记：
1、 在讲解电势差和电势的关系时还应该采用类比法（和高度，高度差相比），因怕学生混淆概念，没有敢讲，结果效果并不理想。
2、在电场力做功与电势能的变化的关系讲解上给了学生一些有用的结论，学生判断较熟练。
以下是课件图片。
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§1.6 电势差与电场强度的关系
东至县昭潭中学 黄火胜
一、教材分析
1、 教材地位：本节课学习电势差与电场强度的关系.教材以匀强电场为例进行,介绍二者的关系.电势差与电场强度是本章重要的概念,因为它们分别描述了电场的两大性质:能的性质和力的性质.因此从教材地位来说,本节内容起一个桥梁、纽带的作用,将电场的两大性质联系起来.
2、 教材特点：①内容较小 (只有11行文字) ,应用性强,在以后的许多问题中都会涉及本节知识的应用;②逻辑推理能力的要求较高,在推导U=Ed的过程中要能够切实理解推导的条件,需要相关知识点(W=Fs)方可完成推导.
二、教学目标
（一）知识与能力目标：
1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed，并能推导这个关系式。
2、会用U=Ed进行有关计算。
3、通过分析寻找物理量之间在内在联系，培养学生分析推理能力。
（二）过程与方法
1、教师通过问题教学法，启发引导学生分析推理。
2、学生利用学过的知识分析推理，在教师的指导下总结应用辩析。
（三）情感目标
1、从不同的角度认识电场，让学生学会多角度多方面看问题。
2、通过公式的推导让学生体会到物理中推理过程的逻辑美。
三、教学重难点
1、重点是对U=Ed的推导和理解(尤其是成立条件的理解).
2、难点是对电势与场强无直接关系的理解.
三、教学方法
讲授法 分析法 讨论法
四、教学过程
（一）引入新课:
我们研究了电场的力的特性，引入电场强度来描述它;我们还研究了电场的能的特性，引入电势（电势差）来描述它。既然电场强度和电势都是描述电场的特性，那么它们之间就应该存在着某种关系。那么描述电场的力的特性的电场强度和描述电场的能的特性的电势之间会存在着什么样的关系呢 我们以匀强电场场为例来研究．
（二）进行新课：
问题1：如图所示匀强电场E中，正电荷q在电场力作用下从A点沿电场方向移动到B点，已知A B两点之间的距离为d，分析电场强度E与电势差 之间有什么关系？
AB间距离为d，电势差为 ，场强为E．把正电荷q从A点移到B时，电场力 所做的功为 ．利用电势差和功的关系，这个功又可求得为 ，比较这两个式子，可得 ，即：
这就是说，在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积．如果不是沿场强方向的呢？（学生可以进行讨论分析）
如图所示（教师出示图片）并讲解AD两点间电势差仍为 U，设AD间距离s，与AB夹角 ，将正电荷从A移动到D，受电场力方向水平向右，与位移夹角 ，故电场力做功为 ， ，所以 ．利用电势差和功的关系， ，比较这两个式子可得 ．d为AB两点间距离，也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在场强方向的投影．
关于公式 ，需要说明的是：
（1）上式的适用条件：匀强电场；
（2）d为匀强电场中两点沿电场线方向的距离（等势面间的距离）。
（3）电场强度与电势无直接关系
（4）由 ，得 ，可得场强的另一个单位：
．
所以场强的两个单位伏／米，牛／库是相等的．
（三）巩固新课：
【例1】如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm，两点间的电势差为5 V，M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？
解：根据，得
=500 V/m.
【例2】如图所示，在场强为E＝4.0×103 N/C的匀强电场中有相距5.cm的A、B两点，两点连线与电场强度成30°角。求A、B两点间的电势差。
解析：A、B连线不沿电场方向，不能直接用公式UAB＝Ed计算A、B两点间的电势差。根据匀强电场的等势面是与场强方向垂直的平面这一性质，可过B点作一等势面，在等势面上找一点，使A、的连线沿场强方向，求即可.
解：过B点作一垂直于电场线的平面即等势面，过A点作电场线的平行线，二者交于点，如图，显然
N/C=1.7×102 N/C
【例3】图中，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC=60°，BC＝20 cm.把一个电量q=10-5C的正电荷从A移到B，静电力做功为零；从B移到C，静电力做功为J，则该匀强电场的场强大小和方向是
A.865 V/m，垂直AC向左
B.865 V/m，垂直AC向右
C.1000 V/m，垂直AB斜向上
D.1000 V/m，垂直AB斜向下
解析：把电荷q从A移到B电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线AB即为等势线，电场方向应垂直于等势面，可见，选项A、B不正确。
V=-173 V，B点电势比C点低173 V，因电场线指向电势降低的方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下。场强大小=V/m=1000V/m。
故：选项D正确。
（四）课堂总结：
一、电势差与电场强度的关系 ：U=Ed
①只适用于匀强电场
②d：沿场强方向的距离
二、有关于计算场强的三个公式：
（场强定义式 适用于任何电场）
（点电荷场强公式 只适用于点电荷）
（场强与电势差的关系式 只适用于匀强电场）
（五）课余作业
书面完成P23“问题与练习”第1、2、3题；思考并回答第4题。
§1.7 静电现象的应用
东至县昭潭中学 黄火胜
一、教学目标：
(一)知识与技能
1、认识静电感应，知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定。
2、通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。
3、知道静电屏蔽现象及其应用。
(二)过程与方法：
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。掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力。亲身感受知识的建立过程。
(三)态度情感价值观：
通过对实验的观察和推理，培养学生科学的研究方法，通过概念建立、规律的得出培养学生认真严谨的科学态度和探究创造的心理品质。
二、重点和难点：
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。
难点：应用静电平衡的知识，运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。
三、设计思路：
1、《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。克服思维定势的负迁移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。
2、本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。培养学生学习物理的兴趣。这也是新课改的重要内容。
3、本节教学设计的过程为：首先学生活动：对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。最后通过两道例题巩固加深理解。
四、教学过程
教学进程 教师活动 学生活动 活动目标及说明
（一）引入新课： 提问：1．电场的重要性质是什么？2．金属导体的微观结构如何？自由电子会怎样移动？ 3．把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？ 回答1：对放入其中的电荷有力的作用。回答2：金属导体中原子由原子核和电子组成，离原子核较远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，成为自由电子，失去这种电子的原子便成为带正电的离子。回答3：呈电中性状态的金属导体放入静电场中，导体内自由电子便会因受到与场强方向相反的电场力的作用而向场强的反方向定向移动。两端出现不同的电荷分布。
（二）探究新课：一、静电感应现象及静电平衡1：现象的解释 画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。 复习旧课，引入新课，起到温故知新的作用
2：静电平衡状态 按照课本画图提问：1．电子的聚集会出现怎样的结果？提问：2电子是否会永远这样定向运动下去？提问：3最终会出现怎样的现象？ 学生分组讨论每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。一组回答不准确，另一组补充，修正回答1：导体两面出现的正负电荷会在导体内部产生与原电场方向相反的感生电场。这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。回答2：只要导体内部的合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。导体两面的正负电荷就会继续增加，导体内部的合场强会进一步削弱，直到导体内部的合场强等于零为止回答3：导体内的自由电子不再发生定向移动 第1、2两个提问是解决静电平衡问题的两个重要问题。导体放在电场中，达到静电平衡状态是一个非常快的过程，但是对这一过程分析却非常重要。这样做不仅突出了重点，也为突破难点打下基础
画图阐述：当导体内的自由电子不再发生定向移动时，导体达到静电平衡状态 画图说明加深学生印象
3：静电平衡的条件 提问：静电平衡的条件？ 通过学生们互相讨论积极回答： 让学生积极参与到课堂上来，使之真正成为课堂的主人，学习的主人。体会学习的乐趣。
4：静电平衡状态下导体的特点（1）场强的特点 教师不再通过提问的方式来解决问题，而是放开手脚让学生自由讨论发挥，但提示学生可以先从导体中的场强这个方面去思考。（当学生回答内部场强的特点时，教师顺水推舟提出导体外部场强的特点）提问1：导体外部场强为什么有这样的特点？提示学生可以用反证法 学生1回答：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零学生2回答：静电平衡状态的导体，其外部的场强方向必跟该点的表面垂直。回答1：假如不是这样，场强就会有一个沿导体表面的分量，导体上的自由电子就会发生定向移动，这就不是平衡状态了。 教师的引导，学生的积极参与得到知识，而不要作为一个知识点硬塞给学生，否则没有感性认识，容易忘记。对学生的积极回答要及时肯定，激发他们的学习热情。
（2）电势的特点 引导学生看课本书第19页图1.4-5中乙图，一头大一头小的导体在靠近导体的一些等势面为什么形状很接近导体的形状？提问2：除了正面解释之外，能否用反证法证明 学生3回答：根据电势差与电场强度的关系可知，若场强处处为零，则任意两点间的电势差为零，也就是导体上各点间的电势都相等。所以，处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。回答2：假如不是这样，某两点间就会存在电势差，就有电场线的存在，导体上的自由电子就还会发生定向移动，这就不是平衡状态了。 在分析和讨论的过程中，教师要注意宏观调控，穿插适当的指引和归纳，做到放得开，收得拢。
阐述：地球是个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体，这是我们可以把大地选做零电势体的一个原因。 等势体是个难点，要给学生一定的讨论、思维时间。让学生体会得到结论。
巩固练习 例1：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点.当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大 学生1回答：根据导体静电平衡的特点，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强与电电荷在此点产生的场强等大反向所以答案为： 通过例题分析加深学生印象
（3）电荷分布的特点 介绍课本25页的法拉第圆筒实验提问1：由实验现象能得到什么结论？为什么？ 学生1回答：静电平衡状态下带电导体的电荷只能分布在导体的外表面学生2回答：因为导体内部的场强处处为零，导体内部就不可能有未被抵消的电荷，假如内部某处有静电荷，在它附近的场强就不可能为零。 带点导体的电荷分布特点对于学生来说是十分深奥的问题，必须通过实验才能加深体会
提问2：带电导体的电荷是否均匀分布在导体的外表面？再次引导学生看课本书第19页图1.4-5中乙图，一头大一头小的导体电荷在外表面分布的情况介绍尖端放电的实验 学生2回答：电荷分布不均匀，越尖的地方电荷分布越多，越平的地方电荷分布越少。 在教学过程中充分发挥现代化教学媒体的作用，使它真正为提高教学质量服务。
阐述：静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面，内部没有电荷；在导体表面，越尖锐的的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
巩固练习课堂小结布置作业 例2：如图所示，把一个带正电的小球放人原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？课后思考：为什么验电器的顶部是金属小球而不是针状导体？ 学生回答：小球和球壳内表面均不带点，正电荷只分布在球壳外表面。学生回答，纠正、补充
五、教学反思
本节是这一章的难点，内容抽象、深奥，并且要很好的体现新课程理念。上好本堂课就显得比较困难，所以必须注意下面几点：
1、改变传统的填鸭式教学模式或教师提问题、学生回答问题的单一做法。教师可创设情景，让学生发现问题，更主动的提出问题，解决问题。所以教师在组织和引导学生研究的过程中要及时组织学生评价，从而提高学生的思维品质和课堂效率。
2、要引导全体学生积极参与教学活动，亲身体验探究、思考和研究的全过程，让学生通过这些过程开阔视野，激发学生的求异心理取向，从而激发学生的潜能。真正落实三维课程目标。
3、在学生自由讨论和探究时，要认真听取每一位同学的观点肯定他们的成功之处和指出不足之处，让学生感到有成就感，既活跃了课堂气氛，又符合成功教育的要求。
§1.8 电容器与电容
东至县昭潭中学 黄火胜
[教材分析]
本节知识与生活联系比较紧密，几乎所有电气设备都要用电容器，学生学习兴趣比较浓厚，且本节知识对学生逻辑推理能力要求较高。教材通过介绍电容器的构造及使用，使学生认识电容器有储存电荷的本领，同时介绍了电容的概念、定义式，再讲解电容器的电容与哪些因素有关。本节内容不仅是对前面所学静电学知识的综合应用，同时也为后面学习交流电路、电磁振荡等知识奠定基础。关于电容器的充放电现象和平行板电容器的电容，是高中物理教学重点和难点之一，要充分利用实验和多媒体等直观手段来提高教学效果。
[教学目标]
（一）知识与技能
1．知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象。
2．理解电容的概念及其定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并能用来进行有关的计算。
3．知道影响平行板电容器的电容大小的因素，了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器的电容大小的方法。
（二）过程与方法
1．知道利用比值法定义物理量。
2．学会在实验中用控制变量法的实验方法，提高学生综合运用知识的能力。
（三）情感态度与价值观
结合应用实例，体会物理学与社会生活的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。
[教学重难点]
1．重点：电容的概念，影响平行板电容器电容大小的因素。
2．难点：电容器充、放电过程；电容概念的理解；平行板电容器电容影响因素的实验演示。
[教学方法] 朴实教学模式
[教学过程]
（一）新课导入
活动：用手机给全班拍照（使用闪光灯）
设问：手机、照相机的闪光灯工作时，是用什么来直接供电的？（停顿） 不是电池，而是一种电学元件----电容器。
展示：各种各样电容器的图片 电脑等电器的电路板（有电容器）
HYPERLINK "http://www.kselec./htm.php nowmenuid=1973" INCLUDEPICTURE "http:///gzwl/gzwljszx/gzwkb/gzwljxsj/wljxsj4/200804/W020080402394509635021.jpg" \* MERGEFORMATINET HYPERLINK "http://www.kselec./htm.php nowmenuid=1976" INCLUDEPICTURE "http:///gzwl/gzwljszx/gzwkb/gzwljxsj/wljxsj4/200804/W020080402394509795992.jpg" \* MERGEFORMATINET
HYPERLINK "http://www.kselec./htm.php nowmenuid=1975" INCLUDEPICTURE "http:///gzwl/gzwljszx/gzwkb/gzwljxsj/wljxsj4/200804/W020080402394509798357.jpg" \* MERGEFORMATINET
CBB60型金属化聚丙烯
薄膜电容器 CBB61型金属化聚丙烯
薄膜电容器 CBB65型金属化聚丙烯
薄膜电容器
引言：电容器在我们当今生活中随处可见，如电脑、电视机、收音机等几乎所有用电器中都有电容器。可见，电容器是一种应用十分广泛的电学元件。
（二）新知学习
一、电容器
提出问题：既然电容器是一种应用广泛的电学元件，那么它有什么作用呢？
1．电容器的作用：储存电荷
提出问题：电容器为什么能储存上电荷？
2．电容器的构成
活动：解剖实物（启辉器上的电容器）或展示图片，了解电容器的内部结构
板书：构成 极板 电介质
引导学生举例：如两位相互靠近的同学；并行的两根导线；静电计（金属杆、金属外壳）等。
出示：平行板电容器（最简单最基本的电容器）
说明：任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成一个电容器。
提出问题：怎样才能让电容器储存上电荷呢？
3．电容器的充电和放电过程
演示：电容器的充电和放电（25V、2200μF的电容器、学生电源）
（现象：放电时火花四溅伴有响声）
电源电压分别为10V、16V时，比较电容器所带的电荷量Q。
展示动画：分析电容器充、放电过程的特点（电流方向及大小的变化；电荷量的变化、两极板间电势差的变化；充、放电过程的能量转化）
小结：电容器是一种储存电荷的容器，也是一个储能的元件。
二、电容
提出问题：既然电容器能够储存电荷，那么如何来描述电容器储存电荷的这种能力呢？我们知道，一个电容器所带的电荷量Q跟两极板间的电势差U有关系，两者有怎样的定量关系呢？
演示：研究电容器Q与U的关系
原理：将电解电容器(25V、2200μF)充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量。
充电电压U/ V 充入电荷量Q(t/s) Q/U
1.5
3.0
结论: 一个电容器所带的电荷量Q随两极板间的电势差U的增大而增大。进一步的精确实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极板间的电势差U正比即比值Q/U是常量；不同的电容器，比值Q/U一般是不同的。可见，比值Q/U反映了电容器储存电荷的本领大小。
1．定义：电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值，叫做这个电容器的电容。
2．定义式：
3．单位：法拉（F）
提出问题：用比值定义物理量是物理学常用的研究方法。前面学到过哪些用比值定义的物理量？（E=F/q φ=Ep/q R=U/I ）
展示：电荷量Q与电势差U的关系图像（ Q-V图）
思考讨论：电容器的电容 C与Q成正比，与U成反比，这种说法正确吗？
引导：我们知道导体的电阻与电流、电压无关，由导体本身的结构决定。同样道理，电容C也与Q、U无关，是由电容器的本身结构决定的。
过渡：电容器的电容大小与哪些因素有关呢？平行板电容器是最简单最基本的电容器，几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形，我们就先来研究它。
三、平行板电容器的电容
实验探究：影响平行板电容器电容大小的因素
1）猜想与假设：（出示已解剖的卷制而成的纸介质电容器；各种介质的电容器）
引导学生猜想：正对面积；极板间距；电介质种类
2）原理： （ Q一定）
3）器材：平行板电容器；静电计（电势差计）；带电体（塑料管）；导线两根。
介绍静电计的结构、作用（测量导体间的电势差，张角越大，电势差越大）
4）装置图：
5）操作步骤：（控制变量法）
（1）保持Q和d不变，改变S判断C的变化；
（2）保持Q和S不变，改变d判断C的变化；
（3）保持Q、S、d都不变，插入电介质后判断C的变化。
6）进行实验（结合动画课件进行小结）
板书：
1．影响平行板电容器电容大小的因素：
极板的正对面积S 、极板距离d、 电介质种类
2．平行板电容器的电容公式：C＝
εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量
阅读：几种常见电介质的相对介电常数表
四、常用电容器
固定电容器（聚苯乙烯电容器、电解电容器）
可变电容器
展示：各种电容器，讲解电解电容器的极性，可变电容器的定片、动片及改变电容大小的原理，介绍常用电容器的符号，以及额定电压和击穿电压的概念。
（三）反馈练习
1．将一个电容为C的平行板电容器接在一个电压为U的电池上。
⑴电容器每个极板所带的电荷量是多少？
⑵保持与电池的连接，使两极板间的距离减半，每个极板的电荷量是多少？
⑶断开与电池的连接后，使两极板之间的距离减半，两极板间的电势差是多少？
（讲解分析过程。最后引导学生归纳电容器的两种接法，以及处理方法。）
2．
C、U、E怎样变化？ C、Q、E怎样变化？
3．证明:一个无介质的平行板电容器,两极板之间的电场强度只与极板所带的电荷量及极板面积有关,与两极板的距离无关。
（四）拓展应用
（五）课堂小结
请学生谈谈学习的收获（包括学习的知识和方法等）
知识：电容的概念、影响电容大小的因素
方法：类比法、比值法、控制变量法等
（六）布置作业：1、3、4
[板书设计]
[教学反思]
本节课从演示手机拍照时的闪光灯闪光让学生感受身边的电容器，激发学生对电容器的探究兴趣。电容器的充电、放电和电容概念，非常抽象。本课运用演示实验，主要原理是将电解电容器充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量，使“电容”这一抽象概念变得直观、具体，学生易于理解和接受，学生的观察能力和抽象思维能力也得到了培养和提高。实验的放电现象虽然很直观，但充电过程瞬间完成，学生并不了解电容器充电的实质，于是在充放电的教学环节中加入了动画演示帮助学生更加直观的观察到充放电的全过程，使学生对充放电有了清晰的认识。最后通过教师演示实验，引导学生探究得出平行板电容器电容的影响因素，演示中要加强引导与启发，培养学生动脑思考能力和探究问题的能力，学会从物理现象中归纳科学规律的方法。在实验中，若环境较潮湿，产生静电的效果会不好，可以用电吹风烘干保持器材干燥以确保实验的成功。
§1.9 带电粒子在电场中的运动
东至县昭潭中学 黄火胜
（一）知识与技能
1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．
2、知道示波管的构造和基本原理．
（二）过程与方法
通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力
（三）情感、态度与价值观
通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神
教学重难点
重点:带电粒子在匀强电场中的运动规律
难点:运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题
教学方法
讲授法、归纳法、互动探究法
教学过程
（一）引入新课
带电粒子在电场中受到电场力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化．在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。
具体应用有哪些呢 本节课我们来研究这个问题．以匀强电场为例。
（二）进行新课
教师活动：引导学生复习回顾相关知识点
（1）牛顿第二定律的内容是什么
（2）动能定理的表达式是什么
（3）平抛运动的相关知识点。
（4）静电力做功的计算方法。
学生活动：结合自己的实际情况回顾复习。
师生互动强化认识：
（1）a=F合/m（注意是F合）
（2）W合=△Ek=（注意是合力做的功）
（3）平抛运动的相关知识
（4）W=F·scosθ（恒力→匀强电场）
W=qU（任何电场）
1、带电粒子的加速
教