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    教案作者:佚名   教案来源:不详   教案栏目:物理教案    收藏本页
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    电场线

    一、教学目标

      1、在物理知识方面的要求:

      (1)掌握用电场线表示电场强度的方法;

      (2)掌握常见电场的电场线画法;

      (3)掌握匀强电场.

      2、通过观察演示实验,概括出经典电场的电场线特点,培养学生的观察概括能力.

    二、教具

      感应起电机一个、验电羽两个,两块带有验电羽的绝缘铝板.

    三、主要教学过程

      (一)复习提问

      1、电场强度的定义及其物理意义是什么?

      2、电场强度的决定因素是什么?

      3、 有什么联系与区别?

      4、简述电场强度的叠加原理.

      (二)引入新课

      电场看不见,摸不着,想个什么样的方法来形象地描述它呢?

      在初中,同学们学过磁场,磁场也看不见摸不着;当时用什么方法来形象地描述它呢?用磁感线.

      磁感线是真实存在的呢?不存在,是假想的.用它来形象、直观地描述磁场强弱和方向.

      磁感线在条形磁体外部由N极指向S极,内部由S极指向N

    极,是闭合曲线,且外部稀疏内部稠密.磁感线有走向,磁感线上

    某点切线方向为该点磁场方向,也是该点所放小磁针的N极指向,

    N极受力方向.磁感线不相交(如图1所示).

       

      形象直观地描述磁场用磁感线,形象直观地描述电场呢?

        (三)教学过程设计

      1、电场线概念引入

      英国物理学家法拉第首先引入了电场强度的图象,他在电场中画了一些线,使这些线上

    每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,并使线的疏密表示场强的大小.这些线称为电

    场线.

      2、几种常见电场的电场线  匀强电场

      (1)点电荷电场的电场线

       

      如图2(a)所示,在A点放正电荷Q,研究该电场的电场线.为此在Q的周围B点放上+1C的点电荷q,它受到的电场力方向在AB连线上,并且由A指向B,再在AB连线上取任一点C,放+1C点电荷q,它受的电场力方向仍在连线上,方向由AC,由于电场线在BC的切线共线,所以射线AC为一条电场线.同理,由A点出发的所有射线都可以是电场线,但考虑到对电场线的另一要求,它的疏密应表示E的大小,再考虑到空间对称,所以每对相邻电场线间的夹角应该相同,所以电场线应是图2(b)所示的样子.

      对负电荷Q的电场线,只需将正点电荷Q的电场线反向即可.如图2(c)所示.

      (2)等量异号点电荷的电场线

      如图3(a)所示,在A点与B点分别放上点电荷+Q与-Q,并研究它们的电场线的形状.

      首先研究直线AB上的情况,在AB之间的连线的任一点放上+1C的点电荷qq受到两个电荷同时作用,而合力方向在AB的连线上,由此可知,线段AB是一条电场线,方向由A指向B,再将q放于B点右侧直线上的任一点,发现q受的合力方向也在AB连线上,并指向B,所以终止于B点的这条射线也是一条电场线,方向指向B.再将q放于A点左侧直线上的任一点,发现q受的合力方向也在AB直线上,方向由A向外,所以从A点出发的,方向背向A点的这条射线也是一条电场线.AB连线上的电场线情况如图3(a)所示.

      再研究线段 AB的垂直平分线 上的情况.为此在其上任一点放上+1C的点电荷q,它受到的两个点电荷的作用力等大,而合力都垂直 ,如图3(b)所示.所以通过 的所有电场线都应与 垂直.

      再在直线 的两侧取D ,使它们对 直线成轴对称.将+1C的点电荷q放于D点,它所受的合力指向斜上方;将q放于 点,它受的合力指向斜下方.可以看出,从A点出发,经过D 回到B的一条曲线是一条电场线,如图3(c)所示.同理,在直线AB的上边与下边可以画出许多这样的电场线,但考虑到电场线的疏密应对应场强的弱强的要求,电场线只能画成图3(d)所示的形状.

      最后应指出,电场线并不只存在于纸面上,而是分布于整个立体空间.要想研究空间某

    一点的场强情况,只需将纸平面以AB线为轴转动到该点即可.

        (3)等量同号点电荷电场的电场线

        用上述的方法也可以得到等量同号点电荷的电场线,如图4所示.分析方法略去.

        (4)均匀带电的无限大平面电场的电场线

        图5(a)所示为均匀带正电的无限大平面,在平面上任一点A放+1C点电荷q,它所受电场力方向如何?由于空间对称,可以肯定q受力的方向一定垂直平面a向上,所以垂直平面a的所有向上的、向下的直线,都可能是电场线,但考虑到电场线的疏密应该表示场强的强弱,又考虑到空间对称,因而电场线各处的疏密相同,所以电场线只能画成图5(b)的形状,即电场线是疏密均匀的平行线.

      对于无限大均匀带负电的平面,电场线形状图5(c)所示.电场线仍是疏密均匀的平行线,只是指向平面.

      这说明在无限大均匀带电平面的两侧场强大小、方向

    相同.这种电场称为匀强电场.

      (5)带有等量异号电荷的无限大平行金属板的电场的

    电场线

      如图6(a)所示,带有等量异号电荷的两个无限大平

    面平行放置,由于对称,每

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