小學(xué)語文微課教案
發(fā)表時間:2020-11-251.3.2專題:靜電平衡。
1.3.2專題:靜電平衡
【教學(xué)三維目標】
1.知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因,理解什么是靜電平衡狀態(tài)
2.理解靜電平衡時,凈電荷只分布在導(dǎo)體表面且內(nèi)部場強處處為零
3.知道靜電屏蔽及其應(yīng)用
【重點難點】
靜電平衡狀態(tài)
電場中導(dǎo)體的特點
【教學(xué)方法】
推理歸納法、問題解決法、實驗法
【教具準備】
驗電器、法拉第圓筒、有絕緣柄的金屬球一個、金屬網(wǎng)罩、收音機、感應(yīng)起電機、導(dǎo)線若干
【教學(xué)過程】
(一)復(fù)習提問
1、什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象?
2、靜電感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是什么?
3、在靜電感應(yīng)時用手摸一下導(dǎo)體,再移走源電荷,則導(dǎo)體帶什么電?
答:使空間電場重新分布
源電荷的電場使導(dǎo)體內(nèi)部自由電子定向移動
靜電平衡狀態(tài):導(dǎo)體(包括表面)中沒有電荷定向移動時的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)
4、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點:
⑴內(nèi)部場強處處為零(不為0則自由電子將繼續(xù)移動直至合場強為0)
⑵導(dǎo)體中沒有自由電荷定向移動
⑶凈電荷分布在導(dǎo)體表面
實驗證明:法拉第圓筒實驗
⑷導(dǎo)體表面附近電場線與表面垂直
理論證明:中性導(dǎo)體帶電后,由于同種電荷相互排斥,凈電荷只能分布在表面
反證法:若內(nèi)部有自由電荷,則內(nèi)部場強不為0,導(dǎo)體就不是處于靜電平衡狀態(tài)
+
-
-
+
+
+
-5、靜電平衡時導(dǎo)體周圍電場分布:
上圖空間實際電場分布,不會出現(xiàn)虛線電場線
二、靜電屏蔽
1、
+
_
_
_
+
+
+空腔導(dǎo)體的特點:
凈電荷只分布在外表面,內(nèi)表面不帶電,空腔內(nèi)沒有電場
2、
+靜電屏蔽
+
外部電場對內(nèi)部儀器沒有影響若將源電荷置于空腔內(nèi),則外對內(nèi)沒有影響,但內(nèi)對外有影響
實驗演示:將收音機置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)則聲音大小減小
+
若將球殼接地,則內(nèi)外各不影響
3、應(yīng)用
電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面套有金屬罩
通信電纜版面包一層鉛皮
高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網(wǎng)衣
通訊工具在鋼筋結(jié)構(gòu)房屋中接收信號弱
(三)鞏固練習
+
A
B
C例1:如圖所示,在一個原來不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一正電荷,試分析A、B、C三點的場強:
A.EA≠0,EB=0,EC=0
B.EA≠0,EB≠0,EC=0
C.EA≠0,EB≠0,EC≠0
D.EA=0,EB≠0,EC=0
例2:如圖所示,A、B是兩個架在絕緣支座上的金屬球,都不帶電,中間用導(dǎo)線連接,現(xiàn)用一帶正電的小球C靠近B,用手摸一下B球,再撤去導(dǎo)線,然后移走C球,則A、B帶電情況:
A
B
+
CA.A球帶正電,B球帶負電
B.A球帶正電,B球不帶電
C.A球不帶電,B球帶負電
D.以上說法都不正確
+
R
L
O
q例3:長為L的金屬棒原來不帶電,現(xiàn)將一帶電荷量為q的正電荷放在距棒左端R處且與棒在一條線上,則棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點O處產(chǎn)生的場強的大小,方向。
(四)小結(jié)
1、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體有什么特點?
2、靜電屏蔽有哪幾種情況?有哪些應(yīng)用?
【布置作業(yè)】
【教后記】
1、教材并沒有安排這一節(jié)的內(nèi)容,但在歷屆高考中都有體現(xiàn),所以對于這塊知識原則是講清基礎(chǔ)知識,不追求深難偏。
學(xué)生對電場強度大小,方向的判斷,導(dǎo)體內(nèi)部外部的區(qū)別存在問題,準備在作業(yè)紙上讓他們逐步解決問題。
擴展閱讀
認識靜電
第一章電場
學(xué)案1認識靜電
1.自然界中只存在兩種電荷:______電荷和______電荷.用絲綢摩擦玻璃棒時,玻璃棒帶______電荷;用毛皮摩擦橡膠棒時,橡膠棒帶______電荷.
2.電荷間的作用規(guī)律是:同種電荷相互______,異種電荷相互______.
3.____________稱為起電,我們學(xué)過的起電方式有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
4.物體所帶電荷的多少叫__________.在國際單位制中,它的單位是__________,用
__________表示.
5.正電荷的電荷量用__________數(shù)表示,負電荷的電荷量用__________數(shù)來表示.等量異種電荷完全抵消的現(xiàn)象叫做__________.
6.質(zhì)子和電子帶有等量而異種的電荷,其電荷量為______庫侖,用______表示,任何帶電體的電荷量都是e的________倍.因此電荷量e被稱為________.
7.電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,它們只能從一個物體________到另一個物體,或者從物體的一部分________到另一部分.在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的________不變.
答案1.正負正負
2.排斥吸引
3.使物體帶電摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電
4.電荷量庫侖C
5.正負中和
6.1.60×10-19e整數(shù)元電荷
7.轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移代數(shù)和
一、起電方法的實驗探究
圖1
[問題情境]
如圖1所示,古人發(fā)現(xiàn)摩擦過的琥珀能夠吸引輕小的物體,16世紀英王御醫(yī)吉爾伯特在研究這類現(xiàn)象時創(chuàng)造了“電”這一詞,即“電荷”.
1.你見過哪些靜電現(xiàn)象?
2.何為電荷?電荷來自哪里?
3.自然界中有幾種電荷?怎樣使物體帶電?
答案1.略2.物體有了吸引輕小物體的性質(zhì),我們就說它帶了電,或有了電荷;電荷來自原子內(nèi)部.3.兩種:正電荷與負電荷;摩擦方式、接觸方式、感應(yīng)方式均可使物體帶電.
[要點提煉]
1.兩種電荷:自然界中只存在兩種電荷.
(1)正電荷:用________摩擦過的________所帶的電荷叫做正電荷.
(2)負電荷:用________摩擦過的________所帶的電荷叫做負電荷.
2.電荷間的相互作用規(guī)律:______電荷相互排斥,________電荷相互吸引.
3.起電的方式:常見的起電方式有:__________、__________、__________.
答案1.(1)絲綢玻璃棒(2)毛皮橡膠棒2.同種異種3.摩擦起電接觸起電感應(yīng)起電
[問題延伸]
1.接觸起電:一個物體帶電時,電荷之間會相互排斥,如果______另一個導(dǎo)體,電荷會______到這個導(dǎo)體上,使這個導(dǎo)體也帶電,這種方式稱為接觸起電.
2.感應(yīng)起電:利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫做感應(yīng)起電.感應(yīng)起電有嚴格的操作步驟,如圖2甲、乙所示.
圖2
(1)使帶電體C(如帶正電)靠近相互接觸的兩導(dǎo)體A、B.
(2)保持C不動,用絕緣工具分開A、B.
(3)移走C,則A帶負電,B帶正電.
溫馨提示如果先移走C,再分開A、B,那么原來A、B上感應(yīng)出的異種電荷會立即中和,不會使A、B帶電.
答案1.接觸轉(zhuǎn)移
二、電荷守恒定律
[問題情境]
1.驗電器的用途是什么?
2.什么是中和?中和能否理解為“消失”?
3.物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的?摩擦起電的原因是什么?電荷是通過摩擦創(chuàng)造的嗎?
答案1.驗電器是用來檢驗物體是否帶電的儀器.
2.等量的異種電荷完全抵消的現(xiàn)象叫做中和,“中和”僅是指一個物體內(nèi)的正、負電荷數(shù)相等,該物體整體上不顯電性(電中性),并不是正、負電荷相遇而消失(僅存在于物體內(nèi)).
3.物質(zhì)由原子組成,而原子則由原子核(質(zhì)子和中子)和核外電子構(gòu)成,原子核的正電荷數(shù)量與電子的負電荷的數(shù)量一樣多,所以整個原子對外界表現(xiàn)為電中性.摩擦起電的原因:在兩個物體相互摩擦時,一些束縛得不緊的電子會從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶負電,失去電子的物體則帶正電.
通過以上分析可知,電荷不是由摩擦創(chuàng)造出來的.
[要點提煉]
1.電荷量:________叫電荷量,其國際單位是________,簡稱__________,用符號______表示.
2.元電荷:是電子所帶的________,用e表示,e=__________C.這是科學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)的最小電荷量.所有帶電體的電荷量都是e的________.
3.電荷守恒定律:電荷既________,也__________,它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或者從物體的一個部分轉(zhuǎn)移到另一部分.在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的________保持不變.
答案1.電荷的多少庫侖庫C2.電荷量1.60×10-19整數(shù)倍3.不能創(chuàng)造不能消滅代數(shù)和
[問題延伸]
1.感應(yīng)起電的原理:當一個帶電體靠近導(dǎo)體時,由于電荷間相互________或________,導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體,使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶________電荷,遠離的一端帶______電荷,這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng).利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫感應(yīng)起電.
2.常見的起電方式有摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電,三種起電方式的實質(zhì)都是____________.
3.電荷守恒定律中的“代數(shù)和”等于__________.
4.接觸起電中電荷是如何分配的?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
答案1.吸引排斥異號同號
2.電子的轉(zhuǎn)移3.零
4.接觸帶電時,兩個物體最終電荷量的分配很復(fù)雜,但兩個完全相同的導(dǎo)體球相互接觸后,如果是同性則電荷總量平均分配,如果是異性則先中和,剩下的平均分配.
例1如圖3所示,掛在絕緣細線下的輕質(zhì)小球,由于電荷的相互作用而靠近或遠離,所以()
圖3
A.甲圖中兩球一定帶異種電荷
B.乙圖中兩球一定帶同種電荷
C.甲圖中兩球至少有一個帶電
D.乙圖中兩球只有一個帶電
解析若兩物體相互排斥,必定帶同種電荷;若兩物體相互吸引,二者可能帶異種電荷,也可能一個帶電荷,另一個不帶電荷.當只有一個物體帶電時,不帶電物體由于受到帶電物體電荷的作用,原子內(nèi)部的異種電荷趨向于靠近帶電物體,同種電荷趨向于遠離帶電物體,這一過程類似于靜電感應(yīng),因此兩物體之間的吸引力大于排斥力,宏觀上顯示的是吸引力.綜上知,B、C選項正確.
答案BC
變式訓(xùn)練1A、B、C三個塑料小球,A和B,B和C,C和A之間都是相互吸引的,如果A帶正電,則()
A.B、C都帶負電
B.B球帶負電,C球帶正電
C.B、C兩球中必有一個帶負電,另一個不帶電
D.B、C兩球均不帶電
答案C
解析A和B相互吸引,說明B帶負電或不帶電,A與C相互吸引,說明C帶負電或不帶電.而B與C又相互吸引,說明B和C不可能同時帶負電或不帶電,這兩個小球只能一個帶負電,另一個不帶電.綜上所述,A、B、D錯誤,C正確.
例2如圖4所示,不帶電的枕形導(dǎo)體的A、B兩端各貼有一對金箔.當枕形導(dǎo)體的A端靠近一帶電導(dǎo)體C時()
圖4
A.A端金箔張開,B端金箔閉合
B.用手觸摸枕形導(dǎo)體后,A端金箔仍張開,B端金箔閉合
C.用手觸摸枕形導(dǎo)體后,將手和C都移走,兩對金箔均張開
D.選項A、C中兩對金箔都分別帶異種電荷
解析根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象,帶正電的導(dǎo)體C放在枕形導(dǎo)體附近,在A端出現(xiàn)了負電,在B端出現(xiàn)了正電,這樣的帶電并不是導(dǎo)體中有新的電荷,只是電荷的重新分布.金箔上帶電相斥而張開.選項A錯誤.
用手觸摸枕形導(dǎo)體后,B端不是最遠端了,人是導(dǎo)體,人的腳部甚至地球是最遠端,這樣B端不再有電荷,金箔閉合.選項B正確.
用手觸摸導(dǎo)體時,只有A端帶負電,將手和C移走后,不再有靜電感應(yīng),A端所帶負電便分布在枕形導(dǎo)體上,A、B端均帶有負電,兩對金箔均張開.選項C正確.
以上分析看出,選項D錯誤.
答案BC
名師點撥本節(jié)要求知道三種起電方法的特點,接觸起電帶同種電荷,摩擦起電帶等量的異種電荷,感應(yīng)起電則是近異遠同,注意用手觸摸最遠端是腳或地球.
變式訓(xùn)練2如圖5所示,A、B、C是三個安裝在絕緣支架上的金屬體,其中C球帶正電,A、B兩個完全相同的枕形導(dǎo)體不帶電.試問:
圖5
(1)如何使A、B都帶等量正電?
(2)如何使A、B都帶等量負電?
(3)如何使A帶負電B帶等量的正電?
答案見解析
解析(1)把AB緊密靠攏,讓C靠近B,則在B端感應(yīng)出負電荷,A端感應(yīng)出等量正電荷,把A與B分開后再用手摸一下B,則B所帶的負電荷就被中和,再把A與B接觸一下,A和B就帶等量正電荷.(2)把AB緊密靠攏,讓C靠近B,則在B端感應(yīng)出負電荷,A端感應(yīng)出等量正電荷,再用手摸一下A或B,則A所帶的正電荷就被中和,而B端的負電荷不變,移去C以后再把A與B分開,則A和B就帶等量負電荷.(3)把AB緊密靠攏,讓C靠近A,則在A端感應(yīng)出負電荷,B端感應(yīng)出等量正電荷,馬上把A與B分開,則A帶負電B帶等量的正電.
例3有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B,分別帶有電荷量6.4×10-9C和-3.2×10-9C,讓兩絕緣金屬小球接觸,在接觸過程中,電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少?
解析當兩小球接觸時,帶電荷量少的負電荷先被中和,剩余的正電荷再重新分配.由于兩小球相同,剩余正電荷必均分,即接觸后兩小球帶電荷量
QA′=QB′=QA+QB2=1.6×10-9C
在接觸過程中,電子由B球轉(zhuǎn)移到A球,不僅將自身電荷中和,且繼續(xù)轉(zhuǎn)移,使B球帶QB′的正電,這樣,共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為
ΔQ=-QB+QB′=3.2×10-9C+1.6×10-9C=4.8×10-9C
轉(zhuǎn)移的電子數(shù)N=ΔQe=3.0×1010個
變式訓(xùn)練3有三個相同的金屬小球A、B、C,其中小球A帶有2.0×10-5C的正電荷,小球B、C不帶電,現(xiàn)在讓小球C先與球A接觸后取走,再讓小球B與球A接觸后分開,最后讓小球B與小球C接觸后分開,最終三球的帶電荷量分別為qA=________C,qB=________C,qC=________C.
答案0.5×10-50.75×10-50.75×10-5
【即學(xué)即練】
1.關(guān)于元電荷的理解,下列說法正確的是()
A.元電荷就是電子
B.元電荷就是質(zhì)子
C.元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量
D.元電荷就是自由電荷的簡稱
答案C
解析最小的電荷量叫元電荷,表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等.
2.關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實質(zhì),下列說法中正確的是()
A.摩擦起電說明電荷可以被創(chuàng)造
B.摩擦起電是由于電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上
C.感應(yīng)起電是由于電荷從帶電物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上
D.感應(yīng)起電是電荷在同一物體上的轉(zhuǎn)移
答案BD
解析摩擦起電是電子在物體之間的轉(zhuǎn)移,而感應(yīng)起電則是物體內(nèi)部電子的轉(zhuǎn)移.
3.如圖6所示,將帶正電的球C移近不帶電的
枕形金屬導(dǎo)體時,枕形導(dǎo)體上電荷的移動情況是()
圖6
A.枕形導(dǎo)體中的正電荷向B端移動,負電荷不移動
B.枕形導(dǎo)體中電子向A端移動,正電荷不移動
C.枕形導(dǎo)體中的正、負電荷同時分別向B端和A端移動
D.枕形導(dǎo)體中的正、負電荷同時分別向A端和B端移動
答案B
解析導(dǎo)體中自由電子可以自由移動,正電荷是原子核,不能移動.
4.帶電微粒所帶電荷量不可能是下列值中的()
A.2.4×10-19CB.-6.4×10-19C
C.-1.6×10-18CD.4.0×10-17C
答案A
解析帶電體所帶電荷量只能是元電荷1.6×10-19C的整數(shù)倍.
1.(單選)下列關(guān)于電現(xiàn)象的敘述中錯誤的是()
A.玻璃棒無論與什么物體摩擦都帶正電,橡膠棒無論與什么物體摩擦都帶負電
B.摩擦可以起電是普遍存在的現(xiàn)象,相互摩擦的兩個物體總是同時帶等量的異種電荷
C.帶電現(xiàn)象的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,物體得到電子一定顯負電性,失去電子顯正電性
D.當一種電荷出現(xiàn)時,必然有等量的異種電荷出現(xiàn);當一種電荷消失時,必然有等量的異種電荷消失
答案A
2.(雙選)以下說法正確的是()
A.摩擦起電是自由電子的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象
B.摩擦起電是通過摩擦產(chǎn)生的正電荷和電子
C.感應(yīng)起電是自由電子的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象
D.金屬導(dǎo)電是由于導(dǎo)體內(nèi)有可以移動的正電荷
答案AC
解析摩擦起電是電子在物體之間的轉(zhuǎn)移,感應(yīng)起電則是物體內(nèi)部電子的轉(zhuǎn)移,所以A、C正確,B錯誤.金屬導(dǎo)電是由于導(dǎo)體內(nèi)有可以移動的自由電子,而不是正電荷,D項錯.
3.(單選)將兩個完全相同的金屬球A和B接觸一下,再分開一小段距離,發(fā)現(xiàn)兩小球之間相互排斥,則A、B兩球原來帶電情況不可能是()
A.A和B原來帶有等量異種電荷
B.A和B原來帶有同種電荷
C.A和B原來帶有不等量異種電荷
D.A和B原來只有一個帶電
答案A
解析當A和B帶有等量異種電荷時,接觸一下后電荷被中和,A項錯誤.
4.(雙選)將帶電棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球,兩個導(dǎo)體球開始時互相接觸且對地絕緣,如圖7所示,下列幾種方法能使兩球都帶電的是()
圖7
A.先把兩球分開,再移走棒
B.先移走棒,再把兩球分開
C.先將棒接觸一下其中一球,再把兩球分開
D.棒帶的電荷量如果不變,不能使兩導(dǎo)體球帶電
答案AC
解析A項正確,這是感應(yīng)起電的正確操作步驟,B項錯;C項正確,描述的是接觸起電的操作步驟;D項錯誤,在感應(yīng)起電中可以做到“棒帶的電荷量不變,兩導(dǎo)體球都帶電”.
5.(雙選)如圖8所示,有一帶正電的驗電器,當一金屬球A靠近驗電器的小球B(不接觸)時,驗電器的金箔張角減小,則()
圖8
A.金屬球A可能不帶電B.金屬球A可能帶負電
C.金屬球A可能帶正電D.金屬球A一定帶正電
答案AB
解析由題意可知驗電器是帶電的(因箔片有張角),當不帶電的金屬球A靠近驗電器的小球B時,由于感應(yīng)起電,金屬球A會帶上異種電荷,因異種電荷相吸,所以驗電器上帶的電荷會更多的聚集到小球B上,箔片上聚集的電荷會減少,故張角減小,A項正確;當金屬球A帶負電時,同樣因異種電荷相吸,使得箔片上聚集的電荷減少,張角減小,B項正確.
6.(單選)絕緣細線上端固定,下端掛一輕質(zhì)小球a,a的表面鍍有鋁膜.在a的近旁有一絕緣金屬球b,開始時,a、b都不帶電,如圖9所示,現(xiàn)使b帶正電,則()
圖9
A.b將吸引a,吸住后不放開
B.b先吸引a,接觸后又把a排斥開
C.a(chǎn)、b之間不發(fā)生相互作用
D.b立即把a排斥開
答案B
7.(單選)M和N是原來都不帶電的物體,它們互相摩擦后M帶正電荷1.6×10-10C,下列判斷中正確的是()
A.在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷
B.摩擦的過程中電子從N轉(zhuǎn)移到了M
C.N在摩擦后一定帶負電荷1.6×10-10C
D.M在摩擦過程中失去了1.6×10-10個電子
答案C
解析由電荷守恒可知C項正確.
8.(單選)某人做靜電感應(yīng)實驗,有下列步驟及結(jié)論:①把不帶電的絕緣導(dǎo)體球甲移近帶負電的絕緣導(dǎo)體球乙,但甲、乙兩球不接觸.②用手指摸甲球.③手指移開.④移開乙球.⑤甲球帶正電.⑥甲球不帶電.下列操作過程和所得結(jié)論正確的有()
A.①→②→③→④→⑥?
B.①→②→④→③→⑥?
C.①→②→③→④→⑤?
D.①→②→④→③→⑤
答案C
解析①→②→③→④→⑤是做靜電感應(yīng)實驗的正確步驟.
9.兩個完全相同的金屬球,一個帶+6×10-8C的電荷量,另一個帶-2×10-8C的電荷量.把兩球接觸后再分開,兩球分別帶電多少?
答案兩球都帶正電且均為2×10-8C
解析兩個完全相同的金屬球接觸后再分開,要平均分配電荷量,故兩球均帶q=(q1+q2)/2=[(+6×10-8)+(-2×10-8)]/2C=2×10-8C,帶正電.
10.如圖10所示,通過調(diào)節(jié)控制電子槍產(chǎn)生的電子束,使其每秒鐘有104個電子到達收集電子的金屬瓶,經(jīng)過一段時間,金屬瓶上帶有-8×10-12C的電荷量,求:
圖10
(1)電子瓶上收集到多少個電子;
(2)實驗的時間為多長.
答案(1)5×107個(2)5×103s
解析(1)因為每個電子的帶電荷量為-1.6×10-19C,金屬瓶上帶有-8×10-12C的電荷量,所以電子瓶上收集到的電子個數(shù)為n=(-8×10-12C)/(-1.6×10-19C)=5×107個
(2)實驗的時間為t=(5×107)/104s=5×103s
靜電場
一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負責,作為教師就要早早地準備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習的樂趣,幫助教師掌握上課時的教學(xué)節(jié)奏。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢?考慮到您的需要,小編特地編輯了“靜電場”,僅供您在工作和學(xué)習中參考。
第一章、靜電場
第一節(jié)、電荷及其守恒定律(1課時)
教學(xué)目標
(一)知識與技能
1.知道兩種電荷及其相互作用.知道電量的概念.
2.知道摩擦起電,知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負電荷分開.
3.知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象,知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的電荷分開.
4.知道電荷守恒定律.
5.知道什么是元電荷.
(二)過程與方法
1、通過對初中知識的復(fù)習使學(xué)生進一步認識自然界中的兩種電荷
2、通過對原子核式結(jié)構(gòu)的學(xué)習使學(xué)生明確摩擦起電和感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的電荷分開.但對一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和不變。
(三)情感態(tài)度與價值觀
通過對本節(jié)的學(xué)習培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì)
重點:電荷守恒定律
難點:利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題。
教具:絲綢,玻璃棒,毛皮,硬橡膠棒,絕緣金屬球,靜電感應(yīng)導(dǎo)體,通草球。
教學(xué)過程:
(一)引入新課:新的知識內(nèi)容,新的學(xué)習起點.本章將學(xué)習靜電學(xué).將從物質(zhì)的微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì),電荷相互作用的基本規(guī)律,以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質(zhì)。
【板書】第一章靜電場
復(fù)習初中知識:
【演示】摩擦過的物體具有了吸引輕小物體的性質(zhì),這種現(xiàn)象叫摩擦起電,這樣的物體就帶了電.
【演示】用絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒之間也相互排斥,而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引,所以自然界存在兩種電荷.同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.
【板書】自然界中的兩種電荷
正電荷和負電荷:把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷,用正數(shù)表示.把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷,用負數(shù)表示.
電荷及其相互作用:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.
(二)進行新課:第1節(jié)、電荷及其守恒定律
【板書】
1、電荷
(1)原子的核式結(jié)構(gòu)及摩擦起電的微觀解釋
構(gòu)成物質(zhì)的原子本身就是由帶電微粒組成。
原子:包括原子核(質(zhì)子和中子)和核外電子。
(2)摩擦起電的原因:不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同.
實質(zhì):電子的轉(zhuǎn)移.
結(jié)果:兩個相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷.
(3)金屬導(dǎo)體模型也是一個物理模型P3
用靜電感應(yīng)的方法也可以使物體帶電.
【演示】:把帶正電荷的球C移近彼此接觸的異體A,B(參見課本圖1.1-1).可以看到A,B上的金屬箔都張開了,表示A,B都帶上了電荷.如果先把C移走,A和B上的金屬箔就會閉合.如果先把A和B分開,然后移開C,可以看到A和B仍帶有電荷;如果再讓A和B接觸,他們就不再帶電.這說明A和B分開后所帶的是異種等量的電荷,重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和.
【板書】(4)、靜電感應(yīng):把電荷移近不帶電的異體,可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象。利用靜電感應(yīng)使物體帶電,叫做感應(yīng)起電.
提出問題:靜電感應(yīng)的原因?
帶領(lǐng)學(xué)生分析物質(zhì)的微觀分子結(jié)構(gòu),分析起電的本質(zhì)原因:把帶電的球C移近金屬導(dǎo)體A和B時,由于同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,使導(dǎo)體上的自由電子被吸引過來,因此導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷.感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負電荷分開,是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。
得出電荷守恒定律.
【板書】2、電荷守恒定律:電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分.
另一種表述:一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和總是保持不變。
○引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習3
3.元電荷
電荷的多少叫做電荷量.符號:Q或q單位:庫侖符號:C
元電荷:電子所帶的電荷量,用e表示.
注意:所有帶電體的電荷量或者等于e,或者等于e的整數(shù)倍。就是說,電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。
電荷量e的值:e=1.60×10-19C
比荷:電子的電荷量e和電子的質(zhì)量me的比值,為C/㎏
【小結(jié)】對本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
●鞏固練習
1.關(guān)于元電荷的理解,下列說法正確的是:[]
A.元電荷就是電子
B.元電荷是表示跟電子所帶電量數(shù)值相等的電量
C.元電荷就是質(zhì)子
D.物體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍
2.5個元電荷的電量是________,16C電量等于________元電荷.
3.關(guān)于點電荷的說法,正確的是:[]
A.只有體積很小的帶電體才能看成點電荷
B.體積很大的帶電體一定不能看成點電荷
C.當兩個帶電體的大小及形狀對它們之間的相互作用力的影響可以忽略時,這兩個帶電體可看成點電荷
D.一切帶電體都可以看成點電荷
●作業(yè)
1.復(fù)習本節(jié)課文.
2.思考與討論:引導(dǎo)學(xué)生完成課本P5問題與練習1-4
說明:
1、兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識,這些在初中都已經(jīng)講過,本節(jié)重點是講述靜電感應(yīng)現(xiàn)象.要做好演示實驗,使學(xué)生清楚地知道什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象.在此基礎(chǔ)上,使學(xué)生知道,感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負電荷分開,使電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分.本節(jié)只說明靜電感應(yīng)現(xiàn)象。
2.在復(fù)習摩擦起電現(xiàn)象和講述靜電感應(yīng)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,說明起電的過程是使物體中正負電荷分開的過程,進而說明電荷守恒定律.
3.要求學(xué)生知道元電荷的概念,而密立根實驗作為專題,有條件的學(xué)??梢越M織學(xué)生選學(xué).
第二節(jié)、庫侖定律(1課時)
教學(xué)目標
(一)知識與技能
1.掌握庫侖定律,要求知道點電荷的概念,理解庫侖定律的含義及其公式表達,知道靜電力常量.
2.會用庫侖定律的公式進行有關(guān)的計算.
3.知道庫侖扭秤的實驗原理.
(二)過程與方法
通過演示讓學(xué)生探究影響電荷間相互作用力的因素,再得出庫侖定律
(三)情感態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)學(xué)生的觀察和探索能力
重點:掌握庫侖定律
難點:會用庫侖定律的公式進行有關(guān)的計算
教具:庫侖扭秤(模型或掛圖).
教學(xué)過程:(一)復(fù)習上課時相關(guān)知識
(二)新課教學(xué)【板書】----第2節(jié)、庫侖定律
提出問題:電荷之間的相互作用力跟什么因素有關(guān)?
【演示】:帶正電的物體和帶正電的小球之間的相互作用力的大小和方向.使同學(xué)通過觀察分析出結(jié)論(參見課本圖1.2-1).
【板書】:1、影響兩電荷之間相互作用力的因素:1.距離.2.電量.
2、庫侖定律
內(nèi)容表述:力的大小跟兩個點電荷的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比.作用力的方向在兩個點電荷的連線上
公式:
靜電力常量k=9.0×109Nm2/C2
適用條件:真空中,點電荷——理想化模型
【介紹】:(1).關(guān)于“點電荷”,應(yīng)讓學(xué)生理解這是相對而言的,只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略,帶電體就可以看作點電荷.嚴格地說點電荷是一個理想模型,實際上是不存在的.這里可以引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中的質(zhì)點的概念.容易出現(xiàn)的錯誤是:只要體積小就能當點電荷,這一點在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合實例予以糾正.
(2).要強調(diào)說明課本中表述的庫侖定律只適用于真空,也可近似地用于氣體介質(zhì),對其它介質(zhì)對電荷間庫侖力的影響不便向?qū)W生多作解釋,只能簡單地指出:為了排除其他介質(zhì)的影響,將實驗和定律約束在真空的條件下.
擴展:任何一個帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的.任意兩點電荷之間的作用力都遵守庫侖定律.用矢量求和法求合力.
利用微積分計算得:帶電小球可等效看成電量都集中在球心上的點電荷.
靜電力同樣具有力的共性,遵循牛頓第三定律,遵循力的平行四邊形定則.
【板書】:3、庫侖扭秤實驗(1785年,法國物理學(xué)家.庫侖)
【演示】:庫侖扭秤(模型或掛圖)介紹:物理簡史及庫侖的實驗技巧.
實驗技巧:(1).小量放大.(2).電量的確定.
【例題1】:試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力.已知電子的質(zhì)量m1=9.10×10-31kg,質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.67×10-27kg.電子和質(zhì)子的電荷量都是1.60×10-19C.
分析:這個問題不用分別計算電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力,而是列公式,化簡之后,再求解.
解:電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力分別是
可以看出,萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似,表述的都是力,這是相同之處;它們的實質(zhì)區(qū)別是:首先萬有引力公式計算出的力只能是相互吸引的力,絕沒有相排斥的力.其次,由計算結(jié)果看出,電子和質(zhì)子間的萬有引力比它們之間的靜電引力小的很多,因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時,主要考慮靜電力,萬有引力雖然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不計.
【例題2】:詳見課本P9
【小結(jié)】對本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
(三)鞏固練習
1、復(fù)習本節(jié)課文及閱讀科學(xué)漫步
2、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習,練習1、2、4,作業(yè)3、5。
參考題
1.真空中有兩個相同的帶電金屬小球A和B,相距為r,帶電量分別為q和2q,它們之間相互作用力的大小為F.有一個不帶電的金屬球C,大小跟A、B相同,當C跟A、B小球各接觸一次后拿開,再將A、B間距離變?yōu)?r,那么A、B間的作用力的大小可為:[]
A.3F/64B.0C.3F/82D.3F/16
2.如圖14-1所示,A、B、C三點在一條直線上,各點都有一個點電荷,它們所帶電量相等.A、B兩處為正電荷,C處為負電荷,且BC=2AB.那么A、B、C三個點電荷所受庫侖力的大小之比為________.
3.真空中有兩個點電荷,分別帶電q1=5×10-3C,q2=-2×10-2C,它們相距15cm,現(xiàn)引入第三個點電荷,它應(yīng)帶電量為________,放在________位置才能使三個點電荷都處于靜止狀態(tài).
4.把一電荷Q分為電量為q和(Q-q)的兩部分,使它們相距一定距離,若想使它們有最大的斥力,則q和Q的關(guān)系是________.
說明:
1.點電荷是一種理想化的物理模型,這一點應(yīng)該使學(xué)生有明確的認識.
2.通過本書的例題,應(yīng)該使學(xué)生明確地知道,在研究微觀帶電粒子的相互作用時為什么可以忽略萬有引力不計.
3.在用庫侖定律進行計算時,要用電荷量的絕對值代入公式進行計算,然后根據(jù)是同種電荷,還是異種電荷來判斷電荷間的相互作用是引力還是斥力.
4.庫侖扭秤的實驗原理是選學(xué)內(nèi)容,但考慮到庫侖定律是基本物理定律,庫侖扭秤的實驗對檢驗庫侖定律具有重要意義,所以希望教師介紹給學(xué)生,可利用模型或掛圖來介紹.
第三節(jié)、電場電場強度(2課時)
教學(xué)目標
(一)知識與技能
1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的,知道電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài).
2.理解電場強度的概念及其定義式,會根據(jù)電場強度的定義式進行有關(guān)的計算,知道電場強度是矢量,知道電場強度的方向是怎樣規(guī)定的.
3.能根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義式推導(dǎo)點電荷場強的計算式,并能用此公式進行有關(guān)的計算.
4.知道電場的疊加原理,并應(yīng)用這個原理進行簡單的計算.
(二)過程與方法
通過分析在電場中的不同點,電場力F與電荷電量q的比例關(guān)系,使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場的強弱,即電場強度的概念;知道電場疊加的一般方法。
(三)情感態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會分析和處理電場問題的一般方法。
重點:電場強度的概念及其定義式
難點:對電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進行簡單的計算
教學(xué)過程
(一)引入新課
問題引入:電荷間的相互作用力是怎樣產(chǎn)生的?
(二)新課教學(xué)-----第3節(jié)電場電場強度
1、電場:
啟發(fā)學(xué)生從哲學(xué)角度認識電場,理解電場的客觀存在性,不以人的意識為轉(zhuǎn)移,但能為人的意識所認識的物質(zhì)屬性.利用課本圖14-5說明:電荷A和B是怎樣通過電場與其他電荷發(fā)生作用.電荷A對電荷B的作用,實際上是電荷A的電場對電荷B的作用;電荷B對電荷A的作用,實際上是電荷B的電場對電荷A的作用.
(1)電荷之間的相互作用是通過特殊形式的物質(zhì)——電場發(fā)生的,電荷的周圍都存在電場.
特殊性:不同于生活中常見的物質(zhì),看不見,摸不著,無法稱量,可以疊加.
物質(zhì)性:是客觀存在的,具有物質(zhì)的基本屬性——質(zhì)量和能量.
(2)基本性質(zhì):主要表現(xiàn)在以下幾方面
①引入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用,且同一點電荷在電場中不同點處受到的電場力的大小或方向都可能不一樣.
②電場能使引入其中的導(dǎo)體產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象.
③當帶電體在電場中移動時,電場力將對帶電體做功,這表示電場具有能量.
可見,電場具有力和能的特征
提出問題:同一電荷q在電場中不同點受到的電場力的方向和大小一般不同,這是什么因素造成的?引出電場強度的概念:因為電場具有方向性以及各點強弱不同,所以造成同一電荷q在電場中不同點受到的電場力的方向和大小不同,我們用電場強度來表示電場的強弱和方向.
2、電場強度(E):
由圖1.2-1可知帶電金屬球周圍存在電場。且從小球受力情況可知,電場的強弱與小球帶電和位置有關(guān)。引出試探電荷和場源電荷----
(1)關(guān)于試探電荷和場源電荷-(詳見P12)
注意:檢驗電荷是一種理想化模型,它是電量很小的點電荷,將其放入電場后對原電場強度無影響
指出:雖然可用同一電荷q在電場中各點所受電場力F的大小來比較各點的電場強弱,但是電場力F的大小還和電荷q的電量有關(guān),所以不能直接用電場力的大小表示電場的強弱.實驗表明:在電場中的同一點,電場力F與電荷電量q成正比,比值F/q由電荷q在電場中的位置所決定,跟電荷電量無關(guān),是反映電場性質(zhì)的物理量,所以我們用這個比值F/q來表示電場的強弱.
(2)電場強度
①定義:電場中某一點的電荷受到的電場力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度,簡稱場強.用E表示。
公式(大?。篍=F/q(適用于所有電場)
單位:N/C意義P13
提出問題:電場強度是矢量,怎樣表示電場的方向呢?
②方向性:物理學(xué)中規(guī)定,電場中某點的場強方向跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同.
指出:負電荷在電場中某點所受的電場力的方向跟該點的場強方向相反.
帶領(lǐng)學(xué)生討論真空中點電荷周圍的電場,說明研究方法:將檢驗電荷放入點電荷周圍的電場中某點,判斷其所受的電場力的大小和方向,從而得出該點場強..
◎唯一性和固定性
電場中某一點處的電場強度E是唯一的,它的大小和方向與放入該點電荷q無關(guān),它決定于電場的源電荷及空間位置,電場中每一點對應(yīng)著的電場強度與是否放入電荷無關(guān).
帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)出真空中點電荷周圍電場的大小和方向.在此過程中注意引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)公式E=F/q和E=kQ/r2的區(qū)別及聯(lián)系.
3、(真空中)點電荷周圍的電場、電場強度的疊加
(1)點電荷周圍的電場
①大?。篍=kQ/r2(只適用于點電荷的電場)
②方向:如果是正電荷,E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q;如果是負電荷:E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q.(參見課本圖14-7)
說明:公式E=kQ/r2中的Q是場源電荷的電量,r是場中某點到場源電荷的距離.從而使學(xué)生理解:空間某點的場強是由產(chǎn)生電場的場源電荷和該點距場源電荷的距離決定的,與檢驗電荷無關(guān).
提出問題:如果空間中有幾個點電荷同時存在,此時各點的場強是怎樣的呢?帶領(lǐng)學(xué)生由檢驗電荷所受電場力具有的疊加性,分析出電場的疊加原理.
(2)電場強度的疊加原理:某點的場強等于該點周圍各個電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和.
先分析方法(P13-14)后舉例:先在同一直線再不在同一直線。
例如:課本圖1.3-3中P點的場強,等于+Q1在該點產(chǎn)生的場強E1和Q2在該點產(chǎn)生的場強E2的矢量和.從而使學(xué)生進一步理解到,任何帶電體都可以看做是有許多點電荷組成的.利用點電荷場強的計算公式及疊加原理就可以計算出其周圍各點場強.
【例題】(課本P9例題演變)在真空中有兩個點電荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它們相距0.1m,求電場中A點的場強.A點與兩個點電荷的距離相等,r=0.1m
分析:點電荷Q1和Q2的電場在A點的場強分別為E1和E2,它們大小相等,方向如圖所示,合場強E在E1和E2的夾角的平分線上,此平分線跟Q1和Q2的連線平行.
解:E=E1cos60°+E2cos60°
=2E1cos60°=2kQ1cos60°/r2
代入數(shù)值得E=2.7×104N/C
可以證明:一個半徑為R的均勻球體(或球殼)在外部產(chǎn)生的電場,與一個位于球心的、電荷量相等的點電荷產(chǎn)生的電場相同,球外各點和電場強度一樣
即:E=kQ/r2
◎組織學(xué)生討論課本中的【說一說】,由學(xué)生討論后歸納:
(1)關(guān)于靜電平衡
(2)靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部電場的特點:
①處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部的場強處處為零(注意:這時的場強是合場強,即外電場和感應(yīng)電場的疊加)
②處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。
4、電場線
(1)電場線:電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線,曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度的方向。
(2)電場線的基本性質(zhì)
①電場線上每點的切線方向就是該點電場強度的方向.
②電場線的疏密反映電場強度的大小(疏弱密強).
③靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠,止于負電荷或無窮遠.它不封閉,也不在無電荷處中斷.
④任意兩條電場線不會在無電荷處相交(包括相切)
介紹各種點電荷電場線的分布情況。
【演示】模擬電場線
指出:電場線是為了形象描述電場而引入的,電場線不是實際存在的線。
5、勻強電場
(1)定義:電場中各點場強的大小相等、方向相同的電場就叫勻強電場.
(2)勻強電場的電場線:是一組疏密程度相同(等間距)的平行直線.例如,兩等大、正對且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電場中,除邊緣附近外,就是勻強電場.如圖14.3-1.
常見電場的電場線
電場電場線圖樣簡要描述
正點電荷發(fā)散狀
負點電荷會聚狀
等量同號電荷相斥狀
等量異號電荷相吸狀
勻強電場平行的、等間距的、同向的直線
(三)【小結(jié)】對本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
◎鞏固練習
1.下列說法中正確的是:[ABC]
A.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場
B.電場是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西
C.電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的,電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用
2.下列說法中正確的是:[BC]
A.電場強度反映了電場的力的性質(zhì),因此場中某點的場強與檢驗電荷在該點所受的電場力成正比
B.電場中某點的場強等于F/q,但與檢驗電荷的受力大小及帶電量無關(guān)
C.電場中某點的場強方向即檢驗電荷在該點的受力方向
D.公式E=F/q和E=kQ/r2對于任何靜電場都是適用的
3.下列說法中正確的是:[ACD]
A.場強的定義式E=F/q中,F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力,q是放入電場中的電荷的電量
B.場強的定義式E=F/q中,F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力,q是產(chǎn)生電場的電荷的電量
C.在庫侖定律的表達式F=kq1q2/r2中kq2/r2是電荷q2產(chǎn)生的電場在點電荷q1處的場強大小,此場對q1作用的電場力F=q1×kq2/r2,同樣kq1/r2是電荷q1產(chǎn)生的電場在點電荷q2處的場強的大小,此場對q2作用的電場力F=q2×kq1/r2
D.無論定義式E=F/q中的q值(不為零)如何變化,在電場中的同一點,F(xiàn)與q的比值始終不變
4.討論電場力與電場強度的區(qū)別于聯(lián)系
●作業(yè)
1.復(fù)習本節(jié)課文
2.思考課本P16問題與練習第(1)、(3)、(4)、(5)、(7)題.
3.將(2)、(6)題做在作業(yè)本上.
參考題
1.在電場中某一點,當放入正電荷時受到的電場力向右,當放入負電荷時受到電場力向
左,下列說法正確的是:[]
A.當放入正電荷時,該點的場強向右,當放入負電荷時,該點的場強向左
B.只有在該點放入電荷時,該點才有場強
C.該點的場強方向一定向右
D.以上說法均不正確
2.真空中,兩個等量異種點電荷電量數(shù)值均為q,相距r.兩點電荷連線中點處
的電場強度的大小為:[]
A.B.2kq/r2C.4k/r2D.8kq/r2
3.真空中,A,B兩點上分別設(shè)置異種點電荷Q1、Q2,已知兩點電荷間引力為10N,Q1=1.0×10-2C,Q2=2.0×10-2C.則Q2在A處產(chǎn)生的場強大小是________N/C,方向是________;若移開Q2,則Q1在B處產(chǎn)生的場強的大小是________N/C,方向是________.
說明
1.電場強度是表示電場強弱的物理量,因而在引入電場強度的概念時,應(yīng)該使學(xué)生了解什么是電場的強弱,同一個電荷在電場中的不同點受到的電場力的大小是不同的,所受電場力大的點,電場強.
2.應(yīng)當使學(xué)生理解為什么可以用比值F/q來表示電場強度,知道這個比值與電荷q無關(guān),是反映電場性質(zhì)的物理量.
用比值定義一個新的物理量是物理學(xué)中常用的方法,應(yīng)結(jié)合學(xué)生前面學(xué)過的類似的定義方法,讓學(xué)生領(lǐng)會電場強度的定義.
3.應(yīng)當要求學(xué)生確切地理解E=F/q和E=kQ/r2這兩個公式的含義,以及它們的區(qū)別和聯(lián)系.
4.應(yīng)用電場的疊加原理進行計算時不應(yīng)過于復(fù)雜,一般只限于兩個電場疊加的情形.通過這種計算,使學(xué)生理解場強的矢量性
5.電場線是為了形象描述電場而引入的,電場線不是實際存在的線。
第四節(jié)電勢能、電勢(2課時)
教學(xué)目標
(一)知識與技能
1、理解靜電力做功的特點、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關(guān)系。
2、理解電勢的概念,知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(guān)系。了解電勢與電場線的關(guān)系,了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。
(二)過程與方法
通過與前面知識的結(jié)合,理解電勢能與靜電力做的功的關(guān)系,從而更好的了解電勢能和電勢的概念。
(三)情感態(tài)度與價值觀
嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實際問題,增強科學(xué)探究的價值觀。
重點:理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。
難點:掌握電勢能與做功的關(guān)系,并能用此解決相關(guān)問題。
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習前面相關(guān)知識
1.靜電力、電場強度概念,指出前面我們從力的性質(zhì)研究電場,從本節(jié)起將從能量的角度研究電場。
2.復(fù)習功和能量的關(guān)系。
從靜電力做功使試探電荷獲得動能入手,提出問題:是什么能轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能?引入新課。
(二)進行新課
1.靜電力做功的特點
結(jié)合課本圖1。4-1(右圖)分析試探電荷q在場強為E的均強電場中沿不同路徑從A運動到B電場力做功的情況。
(1)q沿直線從A到B
(2)q沿折線從A到M、再從M到B
(3)q沿任意曲線線A到B
結(jié)果都一樣即:W=qELAM=qELABcos
【結(jié)論】:在任何電場中,靜電力移動電荷所做的功,只與始末兩點的位置有關(guān),而與電荷的運動路徑無關(guān)。
與重力做功類比,引出:
2.電勢能
(1)電勢能:由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān),電荷在電場中也具有勢能,這種勢能叫做電勢能。
(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系:
靜電力做的功等于電勢能的變化量。寫成式子為:
注意:
①.電場力做正功,電荷的電勢能減??;電場力做負功,電荷的電勢能增加
②.電場力力做多少功,電勢能就變化多少,在只受電場力作用下,電勢能與動能相互轉(zhuǎn)化,而它們的總量保持不變。
③.在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為正,負電荷在任
一點具有的電勢能都為負。
在負電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為負,負電荷在任意一點具有的電勢能都為正。
④.求電荷在電場中某點具有的電勢能
電荷在電場中某一點A具有的電勢能EP等于將該點電荷由A點移到電勢零點電場力所做的功W的。即EP=W
⑤.求電荷在電場中A、B兩點具有的電勢能高低
將電荷由A點移到B點根據(jù)電場力做功情況判斷,電場力做正功,電勢能減小,電荷在A點電勢能大于在B點的電勢能,反之電場力做負功,電勢能增加,電荷在B點的電勢能小于在B點的電勢能。
⑥電勢能零點的規(guī)定
若要確定電荷在電場中的電勢能,應(yīng)先規(guī)定電場中電勢能的零位置。
關(guān)于電勢能零點的規(guī)定:P19(大地或無窮遠默認為零)
所以:電荷在電場中某點的電勢能,等于靜電力把它從該點移動到零電勢能位置時電場力所有做的功。如上式若取B為電勢能零點,則A點的電勢能為:
舉例分析:對圖1。4-1中的各量附與一定的數(shù)值,后讓學(xué)生計算。(1課時)
3.電勢---表征電場性質(zhì)的重要物理量度
通過研究電荷在電場中電勢能與它的電荷量的比值得出。參閱P20圖1。4--3
(1)定義:電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值,叫做這一點的電勢。用表示。標量,只有大小,沒有方向,但有正負。
(2)公式:(與試探電荷無關(guān))
(3)單位:伏特(V)
(4)電勢與電場線的關(guān)系:電勢順線降低。(電場線指向電勢降低的方向)
(5)零電勢位置的規(guī)定:電場中某一點的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān),即電勢的數(shù)值決定于零電勢的選擇.(大地或無窮遠默認為零)
◎讓學(xué)生思考和討論P21問題?!蛞龑?dǎo)學(xué)生分析問題與練習3、4
4.等勢面
⑴.定義:電場中電勢相等的點構(gòu)成的面
⑵.等勢面的性質(zhì):
①.在同一等勢面上各點電勢相等,所以在同一等勢面上移動電荷,電場力不做功
②.電場線跟等勢面一定垂直,并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。
③.等勢面越密,電場強度越大
④.等勢面不相交,不相切
⑶.等勢面的用途:由等勢面描繪電場線。
⑷.幾種電場的電場線及等勢面
注意:①等量同種電荷連線和中線上
連線上:中點電勢最小
中線上:由中點到無窮遠電勢逐漸減小,無窮遠電勢為零。
②等量異種電荷連線上和中線上
連線上:由正電荷到負電荷電勢逐漸減小。
中線上:各點電勢相等且都等于零。
◎引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習7。
(三)小結(jié):對本節(jié)內(nèi)容要點進行概括。
(四)鞏固新課1。引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習其他題目。
2.閱讀教材內(nèi)容
第五節(jié)、電勢差(1課時)
教學(xué)目標
(一)知識與技能
理解掌握電勢差的概念、定義式與應(yīng)用。
(二)過程與方法
結(jié)合電勢、電勢能、靜電力做功,通過對比讓學(xué)生深入理解電勢差及其之間的關(guān)系
(三)情感態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)學(xué)生對比的學(xué)習方法,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯能力
重點:理解掌握電勢差的概念、定義式。
難點:根據(jù)電勢差的定義式進行有關(guān)計算。
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習上課時知識
要點:1、靜電力做功與電勢能的關(guān)系。
2、電勢概念。-----后引入新課
(二)新課教學(xué)-----第5節(jié)、電勢差
通過對重力場中的高度、高度差和電場中的電勢、電勢的差值進行類比,并結(jié)合P18圖1、4-1分析得出:
1、電勢差
(1)定義:電場中兩點間電勢的差值,也叫電壓。用表示。
(2)公式:或①
所以有:=-②
注意:電勢差也是標量,可正,可負。
2、靜電力做功與電勢差的關(guān)系
電荷Q在電場中從A移動到B時,靜電力做的功WAB等于電荷在A、B兩點的電勢能之差。
推導(dǎo):
所以有:或③
即:電場中A、B兩點間的電勢差等于電場力做的功與試探電荷Q的比值。
注意:電場中A、B兩點間的電勢差跟移動電荷的路徑無關(guān),只與AB位置有關(guān)
分析P24例題(這里略)
先引導(dǎo)學(xué)生畫示意圖。后解之。并對A、C間的電勢差的計算過程做補充說明。
(三)小結(jié):對本節(jié)內(nèi)容要點進行概括。
(四)鞏固新課1。引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習。作業(yè)1、2,3做練習。
2.閱讀教材內(nèi)容
第六節(jié)、電勢差與電場強度的關(guān)系(1課時)
教學(xué)目標
(一)知識與技能
掌握電勢差與電場強度的關(guān)系
(四)過程與方法
通過對電場力做功的兩種不同方式的比較推導(dǎo)得出電勢差與電場強度的關(guān)系
(五)情感態(tài)度與價值觀
1、習感知科學(xué)的價值和應(yīng)用
2、培養(yǎng)對科學(xué)的興趣、堅定學(xué)習思考探索的的信念
重點:勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系
難點:電勢差與電場強度的關(guān)系在實際問題中應(yīng)用。
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習上課時知識
要點:電場強度、電勢差的概念
問題:既然電場強度、電勢差都可以描述電場,那么兩者有何關(guān)系?--引入新課
(二)新課教學(xué)---第6節(jié)、電勢差與電場強度的關(guān)系
結(jié)合圖1、6—1及電場力做功的兩種不同途徑推導(dǎo),再引導(dǎo)學(xué)生比較得出:
勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系:
即:勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿電場方向的距離的乖積
◎引導(dǎo)學(xué)生思考討論P26問題
電勢差與電場強度的關(guān)系也可以寫做:
它的意義為:在勻強電場中,電場強度的大小等于兩點間的電勢差與兩點沿電場線方向的距離的比值。
◎引導(dǎo)學(xué)生思考討論P27問題
注意:
(1)上式的適用條件:勻強電場;
(2)d為勻強電場中兩點沿電場線方向的距離(等勢面間的距離)。
(3)電場強度與電勢無直接關(guān)系
①.電場強度為零的地方電勢不一定為零,電勢為不為零取決于電勢零點。如:處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強為零,電勢相等,是一個等勢體,若不選它為電勢零點,導(dǎo)體上電勢就不為零。若選它為電勢零點,則導(dǎo)體電勢就為零。(結(jié)合說一說)
②.電勢為零的地方電場強度不一定為零。如:點電荷產(chǎn)生的電場中某點定為電勢零點,但該點電場強度不為零,無窮遠處場強和電勢都可認為是零。
③.電場強度相等的地方電勢不一定相等,如在勻強電場中場強相等,但各點電勢不等。而處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強為零,處處相等,電勢也相等。
④.電勢相等的地方電場強度不一定相等。如在等量的異種電荷的電場中,兩電荷連線的中垂面是一個等勢面,但場強不相等。而處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場強為零,處處相等,電勢也相等
(三)小結(jié):對本節(jié)內(nèi)容要點進行概括,并引導(dǎo)學(xué)生概括場強三公式、對比其適用條件。
(四)鞏固新課:1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習。作業(yè)1、2,3、4做練習。
2、閱讀教材內(nèi)容
第七節(jié)、電容器與電容(1課時)
教學(xué)目標
(一)知識與技能
1、知道什么是電容器及常見的電容器;
2、知道電場能的概念,知道電容器充電和放電時的能量轉(zhuǎn)換;
3、理解電容器電容的概念及定義式,并能用來進行有關(guān)的計算;
4、知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān),有什么關(guān)系;掌握平行板電容器的決定式并能運用其討論有關(guān)問題。
(二)過程與方法
結(jié)合實物觀察與演示,在計算過程中理解掌握電容器的相關(guān)概念、性質(zhì)。
(三)情感態(tài)度與價值觀
體會電容器在實際生活中的廣泛應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生探究新事物的興趣。
重點:掌握電容器的概念、定義式及平行板電容器的電容。
難點:電容器的電容的計算與應(yīng)用
教具準備:常見的電容器示教板,帶電羽的平行板電容器,靜電計,介質(zhì)板,感應(yīng)起電機,電線
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習前面相關(guān)知識
要點:場強、電勢能、電勢、電勢差等。
(二)新課教學(xué)----第七節(jié)、電容器與電容
展示各種電容器.并做解釋:這是一種能容納電荷的容器,今天我們來學(xué)習它——電容器以及描述它容納電荷本領(lǐng)的物理量——電容
1、電容器
(1)構(gòu)造:任何兩個彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體都可以看成一個電容器。
(2)電容器的充電、放電
操作:把電容器的一個極板與電池組的正極相連,另一個極板與負極相連,兩個極板上就分別帶上了等量的異種電荷。這個過程叫做充電。
現(xiàn)象:從靈敏電流計可以觀察到短暫的充電電流。充電后,切斷與電源的聯(lián)系,兩個極板間有電場存在,充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場中,稱為電場能.
操作:把充電后的電容器的兩個極板接通,兩極板上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個過程叫放電.
現(xiàn)象:從靈敏電流計可以觀察到短暫的放電電流.放電后,兩極板間不存在電場,電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.
提問:電容器在充、放電的過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是什么?待學(xué)生討論后總結(jié)如下:
【板書】充電——帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場強E增加,電能轉(zhuǎn)化為電場能
放電——帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場強E減少,電場能轉(zhuǎn)化為電能
2、電容
與水容器類比后得出。說明:對于給定電容器,相當于給定柱形水容器,C(類比于橫截面積)不變。這是量度式,不是關(guān)系式。在C一定情況下,Q=CU,Q正比于U。
(1)定義:電容器所帶的電量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值,叫做電容器的電容。
(2)公式:
(3)單位:法拉(F)還有微法(F)和皮法(pF)1F=10-6F=10-12pF
(4)電容的物理意義:電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,是由電容器本身的性質(zhì)(由導(dǎo)體大小、形狀、相對位置及電介質(zhì))決定的,與電容器是不是帶電無關(guān).
3、平行板電容器的電容
(1)[演示]感應(yīng)起電機給靜電計帶電(詳參閱P29圖1。7-4)
說明:靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的,用來測量電勢差.把它的金屬球與一個導(dǎo)體相連,把它的金屬外殼與另一個導(dǎo)體相連,從指針的偏轉(zhuǎn)角度可以量出兩個導(dǎo)體之間的電勢差U.
現(xiàn)象:可以看到:
①.保持Q和d不變,S越小,靜電計的偏轉(zhuǎn)角度越大,U越大,電容C越??;
②.保持Q和S不變,d越大,偏轉(zhuǎn)角度越小,C越小.
③.保持Q、d、S都不變,在兩極板間插入電介質(zhì)板,靜電計的偏轉(zhuǎn)角度并且減小,電勢差U越小電容C增大.
(2)結(jié)論:平行板電容器的電容C與介電常數(shù)ε成正比,跟正對面積S成正比,跟極板間的距離d成反比.
平行板電容器的決定式:真空介質(zhì)
4、常用電容器(結(jié)合課本介紹P30)
(三)小結(jié):對本節(jié)內(nèi)容要點進行概括
(四)鞏固新課:1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習。2、閱讀教材內(nèi)容。
第八節(jié)、帶電粒子在電場中的運動(2課時)
教學(xué)目標
(一)知識與技能
1.了解帶電粒子在電場中的運動——只受電場力,帶電粒子做勻變速運動。
2.重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動(類平拋運動)。
3.知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。
(二)過程與方法
培養(yǎng)學(xué)生綜合運用力學(xué)和電學(xué)的知識分析解決帶電粒子在電場中的運動。
(三)情感態(tài)度與價值觀
1.滲透物理學(xué)方法的教育:運用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,不計粒子重力。
2.培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力,體會物理知識的實際應(yīng)用。
重點:帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律
難點:帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。
教學(xué)過程:
(一)復(fù)習力學(xué)及本章前面相關(guān)知識
要點:動能定理、平拋運動規(guī)律、牛頓定律、場強等。
(二)新課教學(xué)
1.帶電粒子在電場中的運動情況(平衡、加速和減速)
⑴.若帶電粒子在電場中所受合力為零時,即∑F=0時,粒子將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
例:帶電粒子在電場中處于靜止狀態(tài),該粒子帶正電還是負電?
分析:帶電粒子處于靜止狀態(tài),∑F=0,,因為所受重力豎直向下,所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下,所以帶電體帶負電。
⑵.若∑F≠0(只受電場力)且與初速度方向在同一直線上,帶電粒子將做加速或減速直線運動。(變速直線運動)
◎打入正電荷(右圖),將做勻加速直線運動。
設(shè)電荷所帶的電量為q,板間場強為E
電勢差為U,板距為d,電荷到達另一極板的速度為v,則
電場力所做的功為:
粒子到達另一極板的動能為:
由動能定理有:(或?qū)懔Γ?br>
※若初速為v0,則上列各式又應(yīng)怎么樣?讓學(xué)生討論并列出。
◎若打入的是負電荷(初速為v0),將做勻減速直線運動,其運動情況可能如何,請學(xué)生討論,并得出結(jié)論。
◎請學(xué)生思考和討論課本P33問題
分析講解例題1。(詳見課本P33)
【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力∑F≠0,且與初速度方向有夾角(不等于0°,180°),則帶電粒子將做什么運動?(曲線運動)---引出
2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(不計重力,且初速度v0⊥E,則帶電粒子將在電場中做類平拋運動)
復(fù)習:物體在只受重力的作用下,被水平拋出,在水平方向上不受力,將做勻速直線運動,在豎直方向上只受重力,做初速度為零的自由落體運動。物體的實際運動為這兩種運動的合運動。
詳細分析講解例題2。
解:粒子v0在電場中做類平拋運動
沿電場方向勻速運動所以有:①
電子射出電場時,在垂直于電場方向偏移的距離為:②
粒子在垂直于電場方向的加速度:③
由①②③得:④
代入數(shù)據(jù)得:m
即電子射出時沿垂直于板面方向偏離0.36m
電子射出電場時沿電場方向的速度不變?nèi)詾関0,而垂直于電場方向的速度:
⑤
故電子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角為:⑥
代入數(shù)據(jù)得:=6.8°
【討論】:若這里的粒子不是電子,而是一般的帶電粒子,則需考慮重力,上列各式又需怎樣列?指導(dǎo)學(xué)生列出。
3.示波管的原理
(1)示波器:用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。其核心部分是示波管
(2)示波管的構(gòu)造:由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成(如圖)。
(3)原理:利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺暫留等,靈敏、直觀地顯示出電信號隨間變化的圖線。
◎讓學(xué)生對P35的【思考與討論】進行討論。
(三)小結(jié):1、研究帶電粒子在電場中運動的兩條主要線索
帶電粒子在電場中的運動,是一個綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題,研究的方法與質(zhì)點動力學(xué)相同,它同樣遵循運動的合成與分解、力的獨立作用原理、牛頓運動定律、動能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律.研究時,主要可以按以下兩條線索展開.
(1)力和運動的關(guān)系——牛頓第二定律
根據(jù)帶電粒子受到的電場力,用牛頓第二定律找出加速度,結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等.這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運動的情況.
(2)功和能的關(guān)系——動能定理
根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功,引起帶電粒子的能量發(fā)生變化,利用動能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化,研究帶電粒子的速度變化,經(jīng)歷的位移等.這條線索同樣也適用于不均勻的電場.
2、研究帶電粒子在電場中運動的兩類重要的思維技巧
(1)類比與等效
電場力和重力都是恒力,在電場力作用下的運動可與重力作用下的運動類比.例如,垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運動可類比于平拋,帶電單擺在豎直方向勻強電場中的運動可等效于重力場強度g值的變化等.
(2)整體法(全過程法)
電荷間的相互作用是成對出現(xiàn)的,把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對象,就可以不必考慮其間的相互作用.
電場力的功與重力的功一樣,都只與始末位置有關(guān),與路徑無關(guān).它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化,從電荷運動的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計算.
(四)鞏固新課:1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習。1、3、4做練習。作業(yè)2、5。
2、閱讀教材內(nèi)容,及P36-37的【科學(xué)足跡】、【科學(xué)漫步】
靜電現(xiàn)象的應(yīng)用
學(xué)習內(nèi)容1.7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用
學(xué)習目標1.知道什么是靜電平衡狀態(tài),
2.知道處于靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特征。
3.知道靜電的應(yīng)用與防止。
學(xué)習重、難點靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體特征
學(xué)法指導(dǎo)自主、合作、探究
知識鏈接1.電場的強弱用來描述,此物理量為量;定義式為
,單位是:。
2.電場的疊加原理:。
學(xué)習過程用案人自我創(chuàng)新
【自主學(xué)習】
1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象是指:
。
2.靜電平衡狀態(tài)是指:
。
3.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特征
⑴處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體,內(nèi)部場強。
⑵處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體,表面上任一點的場強方向與該點表面
,表面場強為零。
⑶處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體是個體,其表面是個面。
4.靜電平衡時,導(dǎo)體上的電荷分布有以下兩個特點:
⑴導(dǎo)體內(nèi)部:。
⑵在導(dǎo)體表面:。
5.靜電的防止與應(yīng)用
⑴尖端放電
⑵靜電屏蔽
⑶靜電除塵
【例題與練習】
1.如圖所示,接地的金屬板右側(cè)有固定的點電荷+Q,a、b點是金屬板右側(cè)表面的兩點,其中a到+Q的距離較小,下列說法正確的是()
A.由于靜電感應(yīng),金屬板右側(cè)表面帶負電,左側(cè)表面帶正電。
B.由于靜電感應(yīng),金屬板右側(cè)表面帶負電,左側(cè)表面不帶電。
C.整個導(dǎo)體,包括表面上的a、b點,是一個等勢體,且電勢等于零
D.a(chǎn)、b兩點的電場強度不為零,且a、b兩點場強方向相同.但a點的場強比b點的場強要強(大)一些.
2.一金屬球,原來不帶電,現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻的帶電細桿MN,如圖所示,金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑a、b、c三點的場強大小分別為Ea、Eb、Ec,三者相比()
A.Ea最大
B.Eb最大
C.Ec最大
D.Ea=Eb=Ec
3.驗電器放在絕緣桌面上,先給A球帶上些負電荷q,與A球連為一體的金屬桿B下端的兩錫箔張開一定角度,如圖13-4-3所示.當帶正電的玻璃棒c從遠處逐漸向A靠近過程中,會看到下列現(xiàn)象:先是兩錫箔的張角逐漸減小,直至閉合,此后兩錫箔重又張開,張角逐漸增大.請解釋這一現(xiàn)象.
圖13-4-3
4.l如圖13-4-4所示,金屬球殼的內(nèi)外表面分別用C、D表示,B球與金屬球殼內(nèi)表面緊密接觸.金屬小球A原來帶正電,金屬球殼與金屬小球B原來不帶電,當用一根導(dǎo)線將A、B兩球連接時,以下判斷中正確的是().
A.A與B帶正電,C帶負電,D帶正電
B.D帶正電,A帶正電,B與C不帶電
C.只有A帶電,其他均不帶電
D.A帶正電,D帶負電,B與C不帶電
達標檢測1.如圖13-4-6所示,在真空中把一絕緣導(dǎo)體向帶負電的小球Q緩慢地靠近(不相碰),下列說法中正確的是().
A.B端的感應(yīng)電荷越來越多
B.導(dǎo)體內(nèi)場強越來越大
C.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的場強恒大于在N點產(chǎn)生的場強
D.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點的場強相等
2.如圖13-4-7所示,把原來不帶電的金屬殼B的外表面接地,將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼,但不與B發(fā)生接觸,達到靜電平衡后,則()
A.B的空腔內(nèi)電場強度為零
B.B不帶電
C.B的內(nèi)外表面電勢相等
B.B帶負電
3.如圖所示,空腔帶電導(dǎo)體內(nèi)壁與驗電器導(dǎo)體球相連,則下列說法中正確的是()
A.驗電器的金屬箔片不張開
B.驗電器的金屬箔片張開
C.驗電器的金屬箔片可能張開
D.驗電器的金屬箔片可能不張開
4.如圖所示,接地的金屬球A的半徑為R,球外點電荷的電量為Q,到球心的距離為r,該點電荷的電場在球心的場強等于()
A.
B.
C.0
D.
5.如圖所示為靜電除塵示意圖,在M、N兩點間加高壓電源時,金屬管內(nèi)空氣電離,電離的電子在電場力的作用下運動,遇到煙氣中的煤粉,使煤粉帶負電荷,因而煤粉被
吸附到管壁上,排出的煙就清潔了,就此示意圖,下列說法正確的是()
A.N接電源的正極
B.M接電源的正極
c.電場強度EM>EN
D.電場強度EM<EN。
5.(思考題)
.一半徑為R的絕緣殼均勻地帶有電荷量為+Q的電荷,另一電荷量為+q的點電荷放在球心O上,由于對稱性,點電荷受力為零,現(xiàn)在球殼上挖去半徑為r(r《R)的一個小圓孔,則此時置于球心的點電荷所受力的大小為方向為
§1.3.2奇偶性教學(xué)設(shè)計
§1.3.2【奇偶性】教學(xué)設(shè)計
---普通高中課程標準實驗教科書(人教版)數(shù)學(xué)1必修
【教材分析】本節(jié)課是新課標高中數(shù)學(xué)A版必修一中第一章函數(shù)的基本性質(zhì)內(nèi)容的第三課時,奇偶性是對函數(shù)的整體性質(zhì)的描述,在了解單調(diào)性是對函數(shù)的局部性質(zhì)的描述之后,學(xué)生通過對比手段比較容易接受。函數(shù)的奇偶性是函數(shù)基本性質(zhì)的重要內(nèi)容,本節(jié)課是讓學(xué)生理解奇偶性的概念,掌握奇偶性的判斷方法與嚴格步驟,為以后進一步分析函數(shù)的重要性質(zhì)做好準備。
【學(xué)生分析】現(xiàn)階段大部分學(xué)生學(xué)習的自主性較差,主動性不夠,學(xué)習有依賴性,并且學(xué)習的信心不夠,對數(shù)學(xué)產(chǎn)生不了興趣,通過函數(shù)單調(diào)性和最值的學(xué)習,學(xué)生已體會了數(shù)形結(jié)合的思想,并且觀察抽象能力,以及特殊到一般的概括、歸納能力,邏輯思維能力得到了一定的鍛煉。因此,學(xué)生已具備了探索,發(fā)現(xiàn),研究函數(shù)奇偶性的認識基礎(chǔ),通過指導(dǎo)教會學(xué)生獨立思考,大膽探索和靈活運用數(shù)形結(jié)合,歸納等數(shù)學(xué)思想的學(xué)習方法。
【設(shè)計思路】先給出幾個特殊函數(shù)的圖象,讓學(xué)生通過圖象的直觀獲得函數(shù)奇偶性的認識,然后利用表格探究數(shù)量變化特征,通過代數(shù)運算證明對定義域中的“任意”值都成立,最后在這個基礎(chǔ)上建立函數(shù)奇偶的概念。首先引導(dǎo)學(xué)生給出偶函數(shù)的概念,仿造偶函數(shù)的建立過程,學(xué)生可以探究發(fā)現(xiàn)奇函數(shù)的概念,從而培養(yǎng)學(xué)生的歸納、探究能力,增強學(xué)習數(shù)學(xué)的興趣。
【教學(xué)目標】
1.知識與技能:
●理解函數(shù)的奇偶性及其幾何意義;
●學(xué)會運用函數(shù)圖象理解和研究函數(shù)的性質(zhì);
●掌握判斷函數(shù)奇偶性的方法與步驟。
2.過程與方法:
●通過函數(shù)奇偶性概念的形成過程,培養(yǎng)學(xué)生觀察、歸納、抽象的能力;
●學(xué)會運用函數(shù)的圖象理解和研究函數(shù)的性質(zhì),滲透數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想;
●借助計算機觀察圖象、抽象概括、歸納數(shù)學(xué)問題,體驗數(shù)與形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想。
3.情感態(tài)度與價值觀:
●通過函數(shù)的奇偶性教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生從特殊到一般的概括歸納問題的能力
●通過觀察具體得圖象,感受生活中的對稱美以及數(shù)學(xué)的美;
●通過對函數(shù)奇偶性的學(xué)習,提高自主學(xué)習能力,了解數(shù)形結(jié)合思想,提高數(shù)學(xué)表達和交流的能力。
【教學(xué)重點】函數(shù)的奇偶性及其幾何意義
【教學(xué)難點】判斷函數(shù)的奇偶性的方法與格式
【教學(xué)策略】
探究式與啟發(fā)式結(jié)合教學(xué)
學(xué)法:學(xué)生通過自己動手計算,獨立地去經(jīng)歷發(fā)現(xiàn),猜想與證明的全過程,從而建立奇偶函數(shù)的概念.
探究式教學(xué)、多媒體輔助教學(xué),實體道具講授對稱美
【設(shè)計思路】
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)程序及設(shè)計設(shè)計意圖
創(chuàng)
設(shè)
情
境,
引
入
新
課生活中存在許多美有和諧美,自然美,對稱美,那么今天我們就來研究一下數(shù)學(xué)中的對稱美,利用多媒體技術(shù),展示對稱美的概念:
生活中的喜字,中國房屋的對稱式建造等;
觀察生活中的各種實例,那現(xiàn)在我們一起來研究下數(shù)學(xué)中的對稱;
1、畫出下列函數(shù)的圖象,
分析:根據(jù)“五點法”可以描出圖象
2(1)仔細觀察第1題的兩個圖象,你會發(fā)現(xiàn)它們有什么共同特點么?
分析:容易得到定義域關(guān)于原點對稱,圖象關(guān)于y軸對稱。讓學(xué)生自己動手畫圖,這兩個圖象都關(guān)于y軸對稱。觀察圖象,讓學(xué)生思考得出自變量取一對互為相反數(shù)的值時,對應(yīng)的函數(shù)值相等這個重要的結(jié)論。
創(chuàng)設(shè)情境,引入新課新課講授(2)對于f(x)和g(x)兩個函數(shù),f(1)與f(-1),f(2)與f(-2),f(3)與f(-3),f(x)與f(-x),有什么關(guān)系嗎?同理g(x)與g(-x)呢?
分析:引導(dǎo)學(xué)生通過具體的函數(shù)值及圖象歸納出f(x)=f(-x),g(x)=g(-x)。最后教師通過解析式證明任意的一個x以上兩個等式都恒成立。
(3)一般地,若函數(shù)圖象關(guān)于y軸對稱,函數(shù)值f(x)與f(-x)有什么關(guān)系么?
分析:關(guān)于y軸對稱即自變量取一對互為相反數(shù)的值時,對應(yīng)的函數(shù)值相等。
3、小結(jié):我們把自變量取一對互為相反數(shù)的值時,對應(yīng)的函數(shù)值相等這樣的函數(shù)叫偶函數(shù)。那么,偶函數(shù)的數(shù)學(xué)定義是什么呢?引出新定義。
一、偶函數(shù)的概念
一般地,如果對于函數(shù)的定義域內(nèi)任意一個x,都有f(x)=f(-x),那么函數(shù)f(x)就叫做偶函數(shù).
注意:
(1)定義域關(guān)于原點對稱(任意一個x,都有-x在定義域內(nèi));
(2)任意一個x都有f(x)=f(-x)既關(guān)于Y軸對稱
文字語言:自變量相反時對應(yīng)的函數(shù)值相等
二、奇函數(shù)的概念
類比偶函數(shù)的探究過程及方法得出奇函數(shù)的概念
4、畫出下列函數(shù)的圖象。
正確理解偶函數(shù)的定義,以及偶函數(shù)的表達方式。
教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)程序及設(shè)計設(shè)計意圖
創(chuàng)
設(shè)
情
境,
引
入
新
課
新
課
講
授
教學(xué)環(huán)節(jié)
分析:根據(jù)“五點法”可以描出圖象
5(1)仔細觀察第4題的兩個圖象,你會發(fā)現(xiàn)它們有什么共同特點么?
分析:容易得到定義域關(guān)于原點對稱,圖象關(guān)于原點對稱。
(2)對于f(x)和g(x)兩個函數(shù),f(1)與f(-1),f(2)與f(-2),f(3)與f(-3),f(x)與f(-x),有什么關(guān)系嗎?同理g(x)與g(-x)呢?
分析:引導(dǎo)學(xué)生通過具體的函數(shù)值及圖象歸納出f(-x)=-f(x),g(-x)=-g(x)。最后教師通過解析式證明任意的一個x以上兩個等式都恒成立。
(3)一般的,若函數(shù)圖象關(guān)于原點對稱,函數(shù)值f(x)與f(-x)有什么關(guān)系么?
分析:關(guān)于原點對稱即自變量取一對互為相反數(shù)的值時,對應(yīng)的函數(shù)值也互為相反數(shù)。
3、小結(jié):我們把自變量取一對互為相反數(shù)的值時,對應(yīng)的函數(shù)值也互為相反數(shù)這樣的函數(shù)叫奇函數(shù)。那么,類比偶函數(shù)的定義同學(xué)們能否給奇函數(shù)下一個定義呢?引出新定義。
三、奇函數(shù)的概念
一般地,如果對于函數(shù)的定義域內(nèi)任意一個x,都有f(-x)=-f(x),那么函數(shù)f(x)就叫做奇函數(shù).
注意:
(1)定義域關(guān)于原點對稱(任意一個x,都有-x在定義域內(nèi));
(2)任意一個x都有f(-x)=-f(x)。圖像關(guān)于原點對稱
文字語言:自變量相反時對應(yīng)的函數(shù)值相反
四、奇偶函數(shù)的圖象的特征:
(1)偶函數(shù)的圖象關(guān)于y軸對稱;
(2)奇函數(shù)的圖象關(guān)于原點對稱。
五.強調(diào)
定義中“任意”二字,說明函數(shù)的奇偶性在定義域上的一個整體性質(zhì),而函數(shù)的單調(diào)性是局部性質(zhì)
通過與單調(diào)性的對比進行學(xué)習
六、【例題1】判斷下列函數(shù)的奇偶性
(1)f(x)=(2)f(x)=
(3)f(x)=x+(4)f(x)=
(5)f(x)=
(6)f(x)=+
讓學(xué)生自己動手畫圖,這兩個圖象都關(guān)于原點對稱。觀察圖象,類比偶函數(shù)的探究過程,讓學(xué)生思考得出自變量取一對互為相反數(shù)的值時,對應(yīng)的函數(shù)值也互為相反數(shù)這個重要的結(jié)論。
正確理解奇函數(shù)的定義,以及奇函數(shù)的表達方式。
從圖象直觀上判斷函數(shù)的奇偶性
設(shè)計意圖
解:
(1)對于函數(shù)f(x)=,其定義域為R,因為定義域內(nèi)的每一個x,都有
f(-x)===f(x)
所以,函數(shù)f(x)=為偶函數(shù)。
(2)對于函數(shù)f(x)=,其定義域為R,因為定義域內(nèi)的每一個x,都有
f(-x)==-=-f(x)
所以,函數(shù)f(x)=為奇函數(shù)。
(3)對于函數(shù)f(x)=x+,其定義域為
,因為定義域內(nèi)的每一個x,都有
f(-x)=-x+=-(x+)=-f(x)
所以,函數(shù)f(x)=x+為奇函數(shù)。
(4)根據(jù)偶函數(shù)的定義,f(x)=為偶函數(shù)。
(5)對于函數(shù)f(x)=,其定義域為,因為函數(shù)的定義域關(guān)于原點不對稱,所以函數(shù)f(x)=既不是奇函數(shù)也不是偶函數(shù)。
(6)對于函數(shù)f(x)=+,其定義域為,因為定義域內(nèi)的每一個x,都有
f(x)=0
所以,f(-x)=f(x)
故函數(shù)f(x)=+為偶函數(shù),
又f(-x)=-f(x)
故函數(shù)f(x)=+為奇函數(shù)。
即該函數(shù)既是奇函數(shù)又是偶函數(shù)。
七歸納函數(shù)的奇偶性類別及相應(yīng)例子
奇函數(shù)
偶函數(shù)
非奇非偶函數(shù)
既奇又偶函數(shù)
八.利用定義判斷函數(shù)奇偶性的格式步驟
1)首先確定函數(shù)的定義域,并判斷其是否關(guān)于原點對稱;
2)確定f(-x)與f(x)的關(guān)系;
3)作出相應(yīng)的結(jié)論:
若f(-x)=f(x),則f(x)是偶函數(shù)
若f(-x)=-f(x),則f(x)是奇函數(shù)
【鞏固練習】判斷下列函數(shù)的奇偶性
(1)(2)
(3)
通過具體實例的詳細分析,讓學(xué)生清楚判斷奇偶性的嚴格步驟與格式。
通過例子鞏固新知識,強化思想
歸納小結(jié),強化思想1、偶函數(shù)的概念
一般地,如果對于函數(shù)的定義域內(nèi)任意一
個x,都有f(x)=f(-x),那么函數(shù)f(x)就叫做偶函數(shù).
2、奇函數(shù)的概念
一般地,如果對于函數(shù)的定義域內(nèi)任意一
個x,都有f(-x)=-f(x),那么函數(shù)f(x)就叫做奇函數(shù).
3、利用定義判斷函數(shù)奇偶性的格式步驟
1)首先確定函數(shù)的定義域,并判斷其是否關(guān)于原點對稱;
2)確定f(-x)與f(x)的關(guān)系;
3)作出相應(yīng)的結(jié)論:
若f(-x)=f(x),則f(x)是偶函數(shù)
若f(-x)=-f(x),則f(x)是奇函數(shù)
4、判斷奇偶性的方法:圖象法和定義法
總結(jié)這節(jié)課的主要內(nèi)容,有利于學(xué)生系統(tǒng)的掌握所學(xué)內(nèi)容。
作業(yè)布置教材第1題(3)(4)
作業(yè)時學(xué)生信息的反饋,教師可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題,彌補教學(xué)的不足。