靜電場教學目標通過復習整理靜電場的規律、概念，建立靜電揚的知識結構。利用場的思想、場疊加的思想認識和解決電場問題，加深對靜電場的理解。教學重點、難點分析靜電場部分的內容概念性強，規律內容含義深刻，是有關知識應用的基礎。但由于概念和規律較抽象，對掌握這些概念和規律造成了一定的難度。所以，恰當地建立有關的知識結構，處理好概念之間、規律之間的關系，是解決復習困難的有效方式。教學過程設計教師活動一、對規律和概念的回顧從本節課開始，我們復習靜電場的有關知識，請同學們回顧一下，我們原來學過的規律和概念都有哪些？（將學生分組，進行回顧和整理）學生活動學生按組，回憶已學的有關知識，相互提醒，相互啟發。在教師的安排下，每組學生選擇一名代表，將他們整理的知識內容寫在黑板上。（安排3個，由于內容基本相同，其它組再做一些補充。）學生代表上臺。建立知識結構：從同學們整理出來的知識內容上看，基本上能夠把靜電場的有關內容列舉出來，但一般來說，每個同學在整理知識時，方式方法又有所區別。為了使知識在我們頭腦中更有利于理解和記憶，建立一個適合于自己的知識結構網絡是必要的和有效的。下面，我們來共同構造這個靜電場部分的知識結構網絡。（帶領學生整理和建立靜電場的知識結構，知識結構圖表見附圖）二、靜電場概念的幾個問題討論1．場概念的鞏固［問題1］帶電小球A、C相距30cm，均帶正電。當一個帶有負電的小球B放在A、C間連線的直線上，且B、C相距20cm時，可使C恰受電場力平衡。A、B、C均可看成點電荷。①A、B所帶電量應滿足什么關系？②如果要求A、B、C三球所受電場力同時平衡，它們的電量應滿足什么關系？學生讀題、思考，找學生說出解決方法。通過對此題的分析和求解，可以加深對場強概念和場強疊加的理解。學生一般從受力平衡的角度進行分析，利用庫侖定律求解。在學生解題的基礎上做以下分析。分析與解：①C處于平衡狀態，實際上是要求C處在A、B形成的電場中的電場強度為零的地方。既然C所在處的合場強為零，那么，C所帶電量的正或負、電量的多或少均對其平衡無影響。②再以A或B帶電小球為研究對象，利用上面的方法分析和解決。答案：①qA∶qB=9∶4，②qA∶qB∶qC=9∶4∶36。[問題2]如圖3－1－1所示，在方框區域內有勻強電場，已知UA=2V，UB=－6V，UC=－2V。試用作圖法畫出電場中電場線的方向。學生讀題、思考。找學生在黑板上作圖。通過此題的分析和解決，使學生對勻強電場的理解更深刻。分析和解：據題A、B兩點間的電勢差為8V，A、C兩點間的電勢差為4V。所以，先將A、B兩點用直線連接，則A、B兩點間的中點的電勢為4V，與C點的電勢相同。將這兩點連起來，就是電勢為－2V的等勢線，電場線應與該直線垂直，且由高電勢點指向低電勢點。（如圖3－1－1所示）[問題3]我們知道，公式表示點電荷Q的場中的某一點的電場強度，得到的單位為N/C；公式表示勻強電場中的場強。大小，其單位為V/m。那么，單位N/C能否用在勻強電場中？如果能，其物理意義是什么？單位V/m能否用在點電荷的電場中，如果能，其物理意義又是什么？學生思考、討論，可以請學生談他們的認識與理解。通過對此問題的討論，使學生準確理解電場強度的物理含義。2．問題的是非討論：在靜電場中，①場強較大處，電勢也一定較高嗎？反之，電勢較高處，場強一定也較大嗎？②場強為零處，電勢也一定為零嗎？反之，電勢為零處，場強一定也為零嗎？③場強相等處，電勢也一定相等嗎？反之，電勢相等處，場強一定也相等嗎？學生思考、討論，可以請學生談他們的認識與理解。討論中應提示學生，如果要推翻一個結論，只需舉出一個反例。分析與解：①以點電荷（正和負）的電場為例。②以等量異號電荷的電場和等量同號電荷的電場為例。③以勻強電場和點電荷的電場為例。3．電場疊加問題的討論[問題1]如圖3－1－2所示，半經為r的硬橡膠圓環上帶有均勻分布的正電荷，其單位長度上的帶電量為q，現截去環上一小段AB，AB長為l，（l<<r），則剩余部分在圓環處O點產生的場強多大？方向如何？學生思考、討論，可以請學生談他們的認識與理解。通過本題的求解，使學生加強對電場場強疊加的應用能力和加深對疊加的理解。分析與解：解法之一，利用圓環的對稱性，可以得出這樣的結果，即圓環上的任意一小段在圓心處所產生的電場場強，都與相對應的一小段產生的場強大小相等，方向相反，相互疊加后為零。由于AB段被截掉，所以，本來與AB相對稱的那一小段所產生的場強就成為了整個圓環產生的電場的合場強，因題目中有條件l<<r，所以這一小段可以當成點電荷，利用點電荷的場強公式可求出答案。解法之二，將AB段看成是一小段帶正電和一小段帶負電的圓環疊放，這樣仍與題目的條件相符。而帶正電的小段將圓環補齊，整個帶電圓環在圓心處產生的電場的場強為零；帶負電的一小段在圓心處產生的場強可利用點電荷的場強公式求出，這就是題目所要求的答案。答案：，方向：指向AB[問題2]如圖3－1－3，等邊三角形ABC的邊長為a，在它的頂點B、C上各有電量為Q（＞0）的點電荷。試求三角形中心處場強E的大小和方向。學生自己練習求解，以鞏固概念。通過此題的求解，進一步鞏固對場強矢量性的認識和場強疊加理解。答案：三、電場中的導體、電容器1．電場中的導體組織學生整理、復習。（1）什么是靜電感應？應明確：靜電感應是一個過程，是導體內電荷重新分布的過程。找學生描述靜電感應過程。（2）導體處于靜電平衡時，有哪些性質？①導體內部的電場強度處處為零；②導體表面是個等勢面，導體是一個等勢體；③凈電荷只分布在導體的外表面。應讓學生逐一說明這些性質的含義。（3）鞏固練習[問題1]觀察與解釋。引導學生仔細觀察。</PGN0.145TXT/PGN>（配合演示實驗）①與毛皮摩擦過的膠棒靠近一個不帶電的靜電計上的小球，可以使靜電計的指針張開，解釋原因，此時靜電計指針上帶何種電荷？②若在此情況下，膠棒與小球接觸，指針會帶何種電荷？③若膠棒不與小球接觸，而是用手接觸一下小球，指針閉合，然后將膠棒拿開，指針又張開，解釋這個現象，并說明此時指針帶何種電荷？學生可以互相討論，然后給出解釋。[問題2]如圖3－1－4所示，絕緣的導體球殼P上有一個小孔，用一根導線將球殼內的小金屬球a和球殼外的小金屬球b連接起來，P帶正電。靜電平衡時，金屬球a、b是否帶電？分別帶何種電荷？學生通過思考回答，如果有不同的解釋，可以討論解決。通過對此題的分析，可使學生對靜電平衡的性質的理解更準確。可提示學生：小球a和小球b與球殼P等電勢，小球a可看成是球殼內表面的一部分，而小球b應是球殼P外表面的一部分。2．電容器復習要點：（1）電容的定義；單位：法拉F。（2）電容器是一個儲存和釋放電能的元件。（3）平行板電容器的電容由哪些因素決定？（重溫平行板電容器的研究的演示實驗）讓學生做整理工作。學生應知道在演示實驗中，靜電計指針指示的是指針與外殼之間的電勢差，也是電容器兩板之間的電勢差。學生讀題，思考后回答。問題討論：[問題1]如圖3－1－5所示，金屬板A、C平行放置，且均接地，設金屬板B帶有正電荷3×10－6C，將B插入A、C之間，并使，則A、B間和B、C間的場強大小之比E1：E2=？A、C板各帶電量多少？，則A、B間和B、C間的場強大小之比E1:E2=？A、C板各帶電量多少？此題可以鞏固靜電平衡和電容的有關概念。答案：E1∶E2=2∶1；QA=2×10－6C，QC=1×10－6C。[問題2]如圖3－1－6所示，已知電源電動勢E=18V，電容CA=20μF，CA=10μF。學生讀題，思考后回答。（1）開關S先接1，再接2，則QB=？（2）在此基礎上，開關S再接1，然后又接2，則QB=？通過此題的分析和求解，加深對電容器儲存和釋放電荷功能的理解。答案：（1）QB=1．2×10－4C；（2）QB=1．6×10－4C。同步練習一、選擇題1．在x軸上有兩個點電荷，一個帶正電Q1，一個帶負電－Q2，且Q1=2Q2。用E1和E2分別表示兩個電荷所產生的場強的大小，則在X軸上

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]A．E1=E2之點只有一處，該處合場強為0B．E1=E2之點共有兩處：一處合場強為0，另一處合場強為2E2C．E1=E2之點共有三處：其中兩處合場強為0，另一處合場強為2E2D．E1=E2之點共有三處：其中一處合場強為0，另兩處合場強為2E22．一平行板電容器充電后與電源斷開，在兩極板間有一正電荷（電量很小）固定在P點，如圖3－1－7所示，以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點的電勢能。若保持負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則

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]A．U變小，E不變B．E變大，W變大C．U變小，W不變D．U不變，W不變3．一金屬球，原來不帶電，現沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電的細桿MN，如圖3－1－8所示，金屬球上感應電荷產生的電場在球內直徑上a、b、c三點的場強大小分別為Ea、Eb、EC，三者相比，則[

]A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大D．Ea=Eb=Ec二、論述與計算1．如圖3－1－9所示，a、b和c表示點電荷的電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為U，U和U，一個帶電粒子從等勢面a上某處由靜止釋放后，僅受電場力作用而運動。已知它經過等勢面b的時候速率為V，則它經過等勢面C時的速率為多大？2．已知電子的質量和電量分別為m、e，氫原子核外電子的軌道半徑為r。若認為核外電子繞核做勻速圓周運動，庫侖力為其向心力，那么，氫的核外電子繞運動等效為一個環型電流的電流強度的大小是多大？3．如圖3－1－10所示，某檢驗電荷q、質量為m，在電場中受電場力作用以恒定速率v0經過同一圓弧上的二點a、b，測得，從a至b速度方向轉過θ角。求a、b二點的電場強度大小、方向，a、b二點間的電勢差Uab。4．在如圖3－1－11所示的電路中，電容器A的電容CA=30μF，電容器B的電容CB=10μF。在開關S1、S2都是斷開的情況下，分別給A、B充電，充電后，M點的電勢比N高5V，O點的電勢比P點低5V。然后把S1、S2都接通，接通后M點的電勢與N點的電勢相比如何？5．如圖3－1－12所示，A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點，已知A、B、C三點的電勢分別為UA=15V，UB=3V，UC=3V。由此可得D點的電勢UD等于多少？6．證明如圖3－1－13所示的電場線是不存在的。附：靜電場規律概念部分知識結構1．靜電場規律的實驗基礎（1）電荷守恒定律。（2）庫侖定律。（3）電場疊加原理。2．電場強度E（1）定義：電場中某點A的電場強度為電荷q在A點所受電場力FA與電荷電量q的比，，場強是矢量。（2）規定：正電荷在電場中某點的受力方向是該點的場強方向。（3）描述：（應對靜電場中的五種電場的電場線分布熟悉，能根據電場線的分布說出電場中場強的情況。）（4）場強的疊加點電荷Q激發的電場中某點A的場強為在電場中，任意一點的場強是電場中所有電荷產生的電場強度的共同貢獻。按平行四邊形定則進行矢量的疊加。3．電勢、電勢差（1）定義：靜電場中某點A的電勢為電荷q在A點所受的電勢能與電荷電量q的比，。電勢是標量。A、B兩點的電勢差等于A、B兩點的電勢之差：UAB=UA－UB；A、B兩點的電勢差等于在A、B兩點間移動電荷q電場力所做的功WAB與電荷電量q的比，（2）規定：以無窮遠為電勢能零點。電場力對電荷做正功，電