高二物理 人教大纲版第二册 第十三章 电场 三电场线第一课时.docx

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高二物理人教大纲版第二册第十三章电场三电场线第一课时

2019-2020年高二物理（人教大纲版）第二册第十三章电场三、电场线（第一课时）

从容说课

本节介绍电场线．通过电场线可以形象地描述电场．虽然它不真实存在，但是可以把它的形状显示出来．对几种常见的电场线形状（如正电荷周围的电场线形状）要有一个感性的认识，并且要求每个同学都能把它们画出来，这对我们了解电场,应用电场线方面是有很大帮助的．

本节的特点是知识点的直观性较强,各种形状的电场线是我们接触认识的一个重点．还有一个特点就是它在本章中起一个“工具”的作用,对利用电场线来理解电场强度、电势是有很大的帮助的，在整章知识体系中可以说起到一个承上启下的作用．

结合本节的教材特点和教材地位,把本节课的教学目标定位如下：

1．知道什么是电场线，知道电场线如何来形象地表示电场的方向和强弱．

2.了解熟悉几种常见的电场线分布形状（如点电荷与点电荷间、点电荷与带电平行板间匀强电场）的特点．

本节的教学重点定位于对电场线的深入理解上．

本节的教学难点定位于对电场线的非真实性存在的理解上．

为了对电场线的各个特点有充分的认识，在教学中除了教师的分析归纳外，充分利用学生探究辩论的方法来对关于电场线与轨迹的关系进行分析归纳，利用电场线演示器实验演示使同学们充分了解本节知识．

本节的教学程序如下：

复习上节知识引入课题→类比引入电场线→自主阅读，师生互动归纳电场线的意义→演示器演示常见电场线→互动探究电场线与电场的关系→通过问题讨论深入了解电场线→拓展应用→小结归纳．

教学目标

一、知识目标

1．知道什么是电场线，知道用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱．

2．知道一个点电荷，两个等量点电荷、点电荷与带电平行板间的电场线的分布．

3．知道什么是匀强电场，以及匀强电场电场线的分布．

4．知道两块靠近的金属板，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（除边缘附近外）是匀强电场．

二、能力目标

培养学生实验能力、分析推理能力．

三、德育目标

使学生从一些特殊事物找出它们的共性而得到一般的规律．

教学重点

电场线．

教学难点

电场线不是真实存在的线．

教学方法

分析推理法、归纳总结法、辩论法．

教学用具

感应起电机、电场线演示器，盛有蓖麻油和木屑混合物的玻璃培养皿一个，一对电极球、一对平行板电极．

课时安排

1课时

教学过程

[投影本节的学习目标和学法指导]

（一）学习目标

1．知道什么是电场线，知道如何用电场线来形象地描述电场．

2．了解熟悉几种常见的电场线的形状特点．

（二）学法指导

1．通过实验观察、自主实践的方法来认识几种常见电场线的形状特点．

2．对电场线的深入理解要通过小组讨论、互动探究的方式来逐步进行．

[学习目标完成过程]

一、复习引入

[复习]提问

1．电场是电荷周围存在的一种客观特殊物质．它的特殊性在哪儿?

2．电场的强弱和方向可以用哪个物理量来描述?

这个物理量是矢量还是标量?

[学生活动]

思考作答．

[引入]除了利用电场强度这一物理量来描述电场，还可以利用另外一种直观形象的方法来描述电场，这就是由英国物理学家法拉第首先提出的电场线．本节课我们就来了解这种描述电场的方法．

二、新课教学

（一）电场线

[学生活动]

回顾复习初中学过的描述磁场的方法——磁感线．

（在磁场中画出的一些带箭头的曲线）

[类比引入]

电场线：

在电场中画出的一些带箭头曲线．

[提出问题]

如何用电场线来形象描述电场呢?

[学生探究活动]

①类比磁感线提出猜想．（磁感线初中有了解）

②阅读课本验证观点．

[抽查学生代表叙述电场线描述电场的方法]

[教师点拨拓展]

1．电场中的电场线不能随便乱画．

2．电场线的画法：

在电场中画出，使曲线上每一点的切线方向跟该点电场方向一致．画一箭头表示电场的整体方向，这就是电场线．

3．如果电场线是直线，场强的方向就是电场线的方向．

如果电场线为曲线，曲线上每点的切线方向就是该点的切线方向．

[投影]电场线形状举例

[过渡]在不同电荷周围产生的电场的电场线相同吗?

不同的话，具体形状如何呢?

[学生探究活动]

先自己提出猜想，然后阅读课本了解，注意观察．

[抽查学生代表口头表述各种电荷周围电场线的特点]

[演示]模拟电场线形状

利用感应起电机使电场线演示器带电，通过演示器中发屑的规律排列来模拟正点电荷、负点电荷、等量同种点电荷、等量异种点电荷及点电荷与带电平行板之间的电场线分布情况．在实物投影仪上一一展示．

[学生活动]

据模拟形状及课本电场线形状的观察独立画出各种形状的电场线，然后对照课本形状检查修正，重新画出，直至完全正确为止．

[抽查学生的量终结果并激励评价]

[投影]常见电场线

[学生探究活动1]

请大家归纳电场线的特点．同学通过观察常见电场线形状互动讨论归纳．

[抽查学生代表叙述，其他同学补充]

[教师点拨归纳]

1．电场线是为了描述电场而假想的线，并不真实存在．

2．电场线始于正电荷（或无穷远），终于负电荷（或无穷远），不形成闭合曲线．

3．电场线的疏密程度表示场强的大小，越密的地方越强，越疏的地方越弱．

4．电场线上每一点的切线方向跟这一点的场强方向一致．

[问题讨论]

电场线与电场的关系．

[学生探究活动]

结合自己的知识结构独自归纳，然后小组互动讨论归纳．

[师生互动总结]

1．电场客观存在，电场线假想．

2．电场线用来形象地描述电场．用电场线的密疏定性描述电场的强弱，通过电场线每点的切线方向表示电场的方向．

（二）匀强电场的电场线

[定义]匀强电场即各点的电场强弱方向都相同的电场．

[提出问题]

匀强电场的电场线应该是什么样的形状?

[学生探究活动]

结合电场线用密疏表示强弱，切线表示方向来互动探究．

[抽查同学归纳]

1．匀强电场各点电场强弱相同→电场线密疏程度一样．

2．匀强电场各点电场方向相同→应该是直线．

3．综上所述，匀强电场的电场线是一些间距相等的平行直线．

[演示]实际的匀强电场

将蓖麻油中的发屑搅拌均匀，将平行金属板放入其中，用导线将两板分别与感应起电机的两个放电杆相连，摇动起电机．

实物投影实验现象．

[学生活动]

观察发屑的形状并对照画出电场线的分布形状，对比课本修正．

[投影]平行带电金属板的电场线．

[说明]除金属板的边缘外，中间部分就是匀强电场．

（三）电场线的更多……

[提出问题]

1．电场线是否能够相交?

2．电场线是否是电荷在电场中受电场力运动的轨迹?

[学生探究活动]

分成“是”“否”两个辩论小组来辩论证明，统一认识．

[教师点拨拓展]

l．如果两条电场线交于一点，则交点处的场强方向有两个，而确定电场中的一个确定位置，场强方向是唯一的，所以两条电场线不会相交．

2．①带电粒子在电场中的运动轨迹是带电粒子的位置在空间的分布图像，是实际存在的，而电场线是人们为形象描述电场而引入的假想曲线，实际上并不存在．

②轨迹的切线方向反映带电粒子的速度方向，而电场线的方向即场强方向反映正电荷的

方向．

⑦当电场线是直线，且带电粒子初速度为零或初速度方向在这一条直线上时，运动轨迹才与电场线重合．

（四）拓展应用

l．如图所示，是某电场区域的电场线分布，A、B是电场中的两个点．问：

（1）A、B哪个点的场强大?

（2）画出A点的场强方向；（3）画出负电荷在B点的受力方向．

解：

（1）据电场线疏处场强小，电场线密处场强大，可得：

EB>EA．

（2）过A点作曲线的切线，切线方向就是该点的场强方向．（如图）

（3）过B点作曲线的切线，负电荷在该点的受力方向与该点的场强方向一致．（如图）

2．如左下图所示，在真空中等量异种电荷的电场中有A、B、C三点，比较A、B、C三点场强的大（B、C为中垂面上的两点）．

解：

在图中画出等量异种电荷电场的几条电场线，根据A、B、C所处的电场线的疏密可得EA>EB>EC．（如右上图）

三、小结

通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：

1．电场线如何形象描述场强：

电场线的方向→场强的方向．

电场线的疏密→场强的大小．

2.几种典型的电场线的分布：

正、负点电荷．同种（异种）等量点电荷,匀强电场．

3．电场线的特点：

a．电场线是假想的线,不是电荷的实际运动轨迹．

b．起于正电荷，终于负电荷．（或无穷远）

c．不相交．（任意两条）

4．匀强电场及其电场线特点：

匀强电场各点的场强大小和方向均相同，其电场线为间距相等的平行直线．

四、作业

1．阅读本节内容．

2．练习三（5）、（6）题．

3．预习下节．

五、板书设计

六、本节优化训练设计

1．关于电场的下列论述,正确的是（）

A．电场是实实在在存在于电荷周围的,电场线也是确确实实存在的一条一条的直线或曲线,只是无色透明而己

B．电荷之间可以直接发生力的相互作用,电场本来就不存在，电场线也只是假想

C．电荷问通过电场才发生相互作用，电场也是一种物质，只要有电荷，在电荷周围的空间就有这样的特殊物质——电场

D．电场线是一种设想的线条，实际上它并不存在，电场线只是用来形象地描绘电场的一种科学方法

2．关于电场线，下列说法正确的是（）

A．靠近正点电荷，电场线越密,电场强度越大；靠近负点电荷，电场线越疏,电场强度越小

B．电场线的切线方向是点电荷只在电场力作用下的加速度方向

C．电场线是点电荷在电场中只受电场力作用时运动的轨迹

D．电场中任何两条电场线都不相交

3．一电荷以速度v飞向一个匀强电场（电荷重力不计），则电荷在电场中的运动情况是（）

A．电荷可能做匀速圆周运动

B．电荷可能做变速直线运动

C．电荷可能做变速曲线运动

D．电荷可能做匀速圆周运动

4．如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条直线，在这条直线上有a、b两点．用Ea、Eb表示a、b两处的场强大小,则（）

A．a、b两点场强方向相同

B．电场线从a指向b．所以Ea>Eb

C．电场线是直线，所以Ea=Eb

D．不知a、b附近的电场线分布，Ea、Eb的大小不能确定

5．如图所示，a、b均是带正电的等量同种点电荷,在a、b连线的中垂线上c点，无初速度地释放一个电子，则电子的运动是（）

A．做以0点为平衡位置、OC为振幅的运动

B．先做匀加速直线运动,过0点后做匀减速直线运动

C．一直做匀加速直线运动

D．无法确定

6．如图所示,（甲）（乙）表示的是两个静电场的电场线,将一个点电荷q放在A、B两点，则所受的静电力FA与FB其方向______，大小_______．将一个点电荷q放在C、D两点.所受静电力大小FC_______FD（填“>”“=”“<”）FC与FD的方向_______（填“相同”或“不同”）．

[参考答案]

1．CD2．D3．BC4．AD5．A6．相同相等>不同

2019-2020年高二物理（人教大纲版）第二册第十三章电场九、带电粒子在匀强电场中的运动（第一课时）

从容说课

本节介绍带电粒子在电场中的运动．一是带电粒子在电场中的加速,二是带电粒子在电场中的偏转,并且结合这两个知识点介绍了示波管的原理．

本节的主要特点是：

（1）基础性强,以后的许多问题中都会应用该部分内容．

（2）方法性强,要求综合能力较强,需要动能定理、平抛运动等知识．（3）通过示波器加深应用、实践．

结合本节教材的特点和地位,定位本节的教学目标如下：

1．理解带电粒子的加速、偏转（在电场中仅受电场力）的规律，并能分析解决相关问题．

2．知道示波管的构造和基本原理．

本节的教学重点定位于对带电粒子在匀强电场中运动规律的理解．

本节教学难点定位于运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题．

为了使大家能够通过本节的学习融会贯穿力电知识,提高大家应用知识解决问题的能力，在教学中采用知识点复习重现、一题多解、方法归纳、实例应用等多种方法拓宽大家的思路，锻炼大家的能力，充分发挥大家的主观能动性完成教学目标．

本节的教学程序如下：

导入→复习力学知识→带电粒子加速问题的探究→拓展应用→带电粒子在电场中的偏转问题探究→拓展应用→示波管原理探索→小结．

教学目标

一、知识目标

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、能力目标

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、德育目标

通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神．

教学重点

带电粒子在匀强电场中的运动规律．

教学难点

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．

教学用具

投影仪、投影片、示波器．

课时安排

l课时

教学过程

[投影本节的学习目标和学法指导]

（一）学习目标

1．理解带电粒子在电场中的加速、偏转情况．

2．运用所学知识，分析示波管的原理．

（二）学法指导

1．结合力学知识综合分析带电粒子在匀强电场中的运动情况．

2．通过示波管的原理认识深化对知识的理解．

[学习目标完成过程]

[导入课题]

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．

[板书]带电粒子在匀强电场中的运动

[新课教学]

[相关知识点复习回顾]

[投影思考题]

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．电场力做功的计算方法．

[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）

4．W=F·scosθ（恒力→匀强电场）

W=Uq（任何电场）

（一）带电粒子的加速

[提出问题]

要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办?

（相关知识链接．与在一条直线上，改变速度的大小；与成90°，仅改变速度的方向；与成一定角度θ，既改变速度的大小又改变速度的方向）

[学生探究活动]

结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性．

[学生介绍自己的设计方案]激励评价．

[师生互动归纳]

方案1：

v0=O，仅受电场力就会做加速运动，可达到目的．

方案2：

v0≠O，仅受电场力，电场力的方向应同v0同向才能达到加速的目的．

[投影]加速示意图．

[学生探究活动]

上面示意图中两电荷电性换一下能否达到加速的目的?

（提示：

从实际角度考虑，注意两边是金属板）

[学生汇报探究结果]

不可行,直接打在板上．

[学生活动]

结合图示动手推导当v0=0时，带电粒子到达另一板的速度大小．

[抽查学生的结果展示、激励评价]

[教师点拨拓展]

方法一：

先求出带电粒子的加速度：

a=

再根据vt2-v02=2ad

可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：

vt=

方法二：

由W=qU及动能定理：

W=△Ek=mv2-0

得：

qU=mv2

到达另一板时的速度为：

v=.

[深入探究]

1．结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（W=Fscosθ恒力W=Uq任何电场）讨论各方法的实用性．

2．若初速度为v0（不等于零），推导最终的速度表达式．

[学生活动]

思考讨论．

列式推导．

[抽查学生探究结果并展示]

[教师点拨拓展]

1．推导：

设初速为v0，末速为v，则据动能定理得

Uq=mv2-mv02

所以v=

（v0=0时，v=）

[方法渗透]

理解运动规律，学会求解方法，不去死记结论。

2．方法一：

必须在匀强电场中使用（F=Eq,F为恒力，E恒定）

方法二：

由于非匀强电场中，公式W=Uq同样适用，故后一种可行性更高，应用程度更高．

[实例探究]课本例1

第一步：

学生独立推导．

第二步：

对照课本解析归纳方法．

第三步：

教师强调注意事项．（计算先推导最终表达式再统一代人数值运算，统一单位后不用每个量都写，只在最终结果标出即可）

[过渡]如果带电粒子在电场中的加速度方向不在同一条直线上，带电粒子的运动情况又如何呢?

下面我们通过一种较特殊的情况来研究．

（二）带电粒子的偏转

[投影]如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中．

[问题讨论]

1．分析带电粒子的受力情况．

2．你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么?

3．你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗?

[学生活动]讨论并回答上述问题：

1．关于带电粒子的受力，学生的争论焦点可能在是否考虑重力上．

[教师应及时引导]

对于基本粒子，如电子、质子、α粒子等，由于质量m很小，所以重力比电场力小得多，重力可忽略不计．

对于带电的尘埃、液滴、小球等，m较大，重力不能忽略不计．

2．带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的作用而做匀变速曲线运动，类似于力学中的平抛运动，平抛运动的研究方法是运动的合成和分解．

3．带电粒子垂直进入电场中的运动也可采用运动的合成和分解的方法进行．

[CAI课件分解展示]

1．带电粒子在垂直于电场线方向上不受任何力，做匀速直线运动．

2．在平行于电场线方向上，受到电场力的作用做初速为零的匀加速直线运动．

[深入探究]

如右图所示，设电荷带电荷量为q,平行板长为L,两板间距为d，电势差为U，初速为v0．试求：

1．带电粒子在电场中运动的时问t．

2．粒子运动的加速度．

3．粒子受力情况分析．

4．粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离．

5．粒子在离开电场时竖直方向的分速度．

6．粒子在离开电场时的速度大小．

7．粒子在离开电场时的偏转角度．

[学生活动]

结合所学自主分析推导．

[抽查学生活动结果并展示,教师激励评价]

[投影]示范解析

解：

由于带电粒子在电场中运动受力仅有电场力（与初速度垂直且恒定），不考虑重力，故带电粒子做类平抛运动．

粒子在电场中的运动时间t=

加速度a==qU/md

竖直方向的偏转距离：

y=at2=

粒子离开电场时竖直方向的速度为

v1=at=

速度为：

v=

粒子离开电场时的偏转角度为：

tan=

[拓展]若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的（从零开始），那么上面的结果又如何呢?

（y,）

[学生探究活动]

动手推导、互动检查．

[抽查学生推导结果并展示]

[结论]

y=

=arctan

与q、n无关．

（三）示波管的原理．

[出示示波器]

教师演示操作

①光屏上的亮斑及变化．

②扫描及变化．

③竖直方向的偏移并调节使之变化．

④机内提供的正弦电压观察及变化的观察．

[学生活动]

观察示波器的现象．

阅读课本相关内容探究原因．

[教师点拨拓展，师生互动探究]

[多媒体展示]

示波器的核心部分是示波管，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成．

[投影]示波管原理图：

电子枪中的灯丝K发射电子，经加速电场加速后，得到的速度为：

v0=

如果在偏转电极yy′上加电压电子在偏转电极yy′的电场中发生偏转．离开偏转电极yy′后沿直线前进，打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移．其偏移量y′为y′=y+Ltan

因为y=tan

所以y′=·U+L·

=·U=tan（L+）

如果U=Umax·sinωt则y′=ymax′·sinωt

[学生活动]

结合推导分析教师演示现象．

（四）拓展应用

如图所示,两个带电荷量分别为3q和q的带电粒子P1、P2以相同速度从O点垂直场强方向射入电场，经电场偏转后打在极板A上的C点和D点．已知AC=CD，那么P1、P2的质量之比为（）

A．4：

3B．1：

3C．2：

3D．3：

4

[参考答案]D

三、小结

1．同学结合板书自结。

2．结合学习目标检查学习情况．

3．[投影]示范小结

四、作业

1．课本课后作业．

2．预习实验“练习使用示波器”，了解示波器．

3．阅读下节“静电的利用和防止”，查找更多的相关资料．

五、板书设计

六、本节优化训练设计

1．几种不同的正粒子都由静止开始经一定的电势差加速后，垂直射入偏转电场，已知它们在电场中的偏转轨迹完全相同，则（）

A．它们是经相同的电势差加速后射入

B．被加速后它们一定具有相同的速度

C．被加速后它们一定具有相同的动能

D．它们射出偏转电场时的速度相同

2．在匀强电场中，一个仅受电场力运动的点电荷必定不可能（）

A．从电势为零的点运动到电势不为零的点

B．从电势为零的点运动到电势为零的另一点

C．做匀速圆周运动

D．做变速圆周运动

3．如图所示，一个带正电的粒子以一定的初速度垂直进入水平方向的匀强电场，若不计重力，图中的四个图线哪个能描述粒子在电场中的运动轨迹（）

[参考答案]

1．A

提示：

经U1加速，再经U2偏转；y=，y∝1/U1，即U1一定时，偏转轨迹完全相同．

2．CD

提示：

做圆周运动要有方向不断改变指向圆的向心力，而在匀强电场中电场力方向不变，不可能做圆周运动．

3．C