電場(chǎng)電場(chǎng)硬度
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.簡(jiǎn)略了解化學(xué)學(xué)史上對(duì)電荷間互相斥力的認(rèn)識(shí)過(guò)程。
2.曉得電荷間的互相作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的，電場(chǎng)是客觀存在的。
3.理解電場(chǎng)硬度的概念及其定義，會(huì)依照電場(chǎng)硬度的定義進(jìn)行有關(guān)的估算。曉得電場(chǎng)硬度是矢量，曉得電場(chǎng)硬度的方向是如何規(guī)定的。
4.能依據(jù)庫(kù)侖定理和電場(chǎng)硬度的定義推論點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的估算式，并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的估算。
5.曉得場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理，并能應(yīng)用這一原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的估算。
6.曉得常見(jiàn)幾種的電場(chǎng)線的特性。
二、過(guò)程與技巧
1.經(jīng)歷“探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的化學(xué)量”的過(guò)程，獲得探究活動(dòng)的體驗(yàn)。
2.展現(xiàn)通過(guò)電荷在電場(chǎng)中所受靜電力研究電場(chǎng)、理想模型法、比值法、類(lèi)比法等化學(xué)學(xué)研究方式。
三、情感心態(tài)與價(jià)值觀
1.體驗(yàn)探究化學(xué)規(guī)律的辛酸與喜悅。
2.學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的心態(tài)。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1.探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的化學(xué)量。
2.理解電場(chǎng)、電場(chǎng)硬度的概念，并會(huì)依照電場(chǎng)硬度的定義進(jìn)行有關(guān)的估算。
【教學(xué)難點(diǎn)】
探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的化學(xué)量。
【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)出
班主任：上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了庫(kù)侖定理，請(qǐng)朋友們追憶一下：庫(kù)侖定理的內(nèi)容是哪些？
中學(xué)生回答：略
班主任：我們不免會(huì)形成這樣的疑惑：
投影展示問(wèn)題1：真空中？它們之間相隔一定的距離，又沒(méi)有直接接觸，這些互相作用是怎樣形成的呢？能不能通過(guò)離開(kāi)地面的物體仍遭到重力得到啟示？
投影展示“探究影響電荷間互相斥力的誘因”。
班主任：這幅圖你們不陌生，這么相同的小球在不同的位置所受斥力不一樣，說(shuō)明了哪些？
中學(xué)生回答：庫(kù)侖力的大小與距離有關(guān)。
班主任：其本質(zhì)緣由又是哪些呢？
班主任：帶著這兩個(gè)疑惑，本節(jié)課我們一同來(lái)學(xué)習(xí)《電場(chǎng)電場(chǎng)硬度》。（板書(shū)課題）
二、新課教學(xué)
（一）電場(chǎng)
班主任：請(qǐng)朋友們帶著這三個(gè)問(wèn)題來(lái)自學(xué)“電場(chǎng)”內(nèi)容，討論并回答以下問(wèn)題。
（1）電荷間的互相作用是怎樣發(fā)生的？這一觀點(diǎn)是誰(shuí)提出來(lái)的？
（2）請(qǐng)用自己的語(yǔ)言描述一下哪些是電場(chǎng)？你能描述一下電場(chǎng)具有哪些樣的特征嗎？
（3）電場(chǎng)有哪些本領(lǐng)？
中學(xué)生自學(xué)活動(dòng)一：
中學(xué)生回答：（1）略；（2）略；
班主任啟發(fā)引導(dǎo)：場(chǎng)是“物質(zhì)”──它和分子、原子組成的實(shí)物一樣，是一種客觀存在。電視機(jī)、收音機(jī)訊號(hào)的發(fā)射與接受就是電磁場(chǎng)在空間的傳播；“特殊”──看不見(jiàn)、摸不著；“存在于電荷周?chē)辈鍟?shū)。
（電場(chǎng)是）存在于電荷周?chē)囊环N特殊的物質(zhì)。
班主任：場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同方式。
（3）中學(xué)生回答：對(duì)裝入其中的電荷有靜電力的作用，電荷間的互相作用是通過(guò)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的。如圖：
（二）科學(xué)探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的方式
班主任：下邊我們?cè)賮?lái)闡述：
①相同的小球在不同的位置所受斥力不一樣，其本質(zhì)緣由是哪些呢？（對(duì)照“探究影響電荷間互相斥力的誘因”圖片說(shuō)明）
中學(xué)生回答：電場(chǎng)強(qiáng)弱不同。
②那么怎樣來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？
班主任啟發(fā)：像速率、密度等尋覓一個(gè)數(shù)學(xué)量來(lái)表示。
③如何來(lái)研究電場(chǎng)？（中學(xué)生思索）
班主任啟發(fā)引導(dǎo)：電場(chǎng)的本領(lǐng)是對(duì)場(chǎng)中的其他電荷具有斥力，這也是電場(chǎng)的最顯著、最基本的特點(diǎn)之一。因而在研究電場(chǎng)的性質(zhì)時(shí)，我們可以從靜電力入手。（板書(shū)研究方式）
班主任：對(duì)于像電場(chǎng)這樣，看不見(jiàn)，摸不到，但又客觀存在的物質(zhì)，可以按照它表現(xiàn)下來(lái)的性質(zhì)來(lái)研究它，這是化學(xué)學(xué)中常用的研究方式。
班主任：還須要哪些？
中學(xué)生回答：電場(chǎng)及裝入其中的電荷。
班主任闡述：
①“探究影響電荷間互相斥力的誘因”中的試探電荷；
②場(chǎng)源電荷。
師生共析對(duì)試探電荷的要求。
班主任：下邊請(qǐng)朋友們仔細(xì)觀察模擬實(shí)驗(yàn)的動(dòng)漫演示電場(chǎng)強(qiáng)度教案百度，并描述你看見(jiàn)的現(xiàn)象說(shuō)明了哪些：
①不同位置偏角不同；
②增加試探電荷帶電量偏角均降低。
中學(xué)生回答：不同位置受力不同；同一位置試探電荷帶電量降低，受力減小，但不同位置受力大小關(guān)系不變。
班主任：下邊我們?cè)偻ㄟ^(guò)表格定量地來(lái)看一看：
將表格填完整電場(chǎng)強(qiáng)度教案百度，并剖析、比較表格中的數(shù)據(jù)有哪些特征和規(guī)律，看你能夠得出怎樣來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱。多媒體展示表格，中學(xué)生回答后依次填入：①F1、F2、F3及F1＜F2＜F3；②2F1、3F1、4F1、nF1等。
中學(xué)生活動(dòng)二：
表一：（P1位置）
表二：（P2位置）
表三：（P3位置）
（中學(xué)生思索并交流討論）中學(xué)生回答：
（1）不同的電荷，雖然在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，所受靜電力也不同，因此不能直接用試探電荷所受的靜電力來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱；
（2）電場(chǎng)中同一點(diǎn)，比值F/q是恒定的，與試探電荷的電荷量無(wú)關(guān)；（同一張表格）
（3）在電場(chǎng)中不同位置比值F/q不同。（三張表格比較）
（4）離源電荷近的位置比值F/q較大。
師生共同小結(jié)：比值由電荷q在電場(chǎng)中的位置決定，與電荷q的電荷量大小無(wú)關(guān)，它才是反映電場(chǎng)性質(zhì)的數(shù)學(xué)量。
班主任：在化學(xué)學(xué)中我們定義裝入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的靜電力F跟它的電荷量q的比值，稱(chēng)作該點(diǎn)的電場(chǎng)硬度。并板書(shū)。
（三）電場(chǎng)硬度
1.定義：
班主任：原先我們還學(xué)過(guò)什么化學(xué)量是用比值法來(lái)定義的？
中學(xué)生回答：略。
班主任：從它的定義，電場(chǎng)硬度的單位是哪些？
中學(xué)生回答：N/C
介紹另一種單位并板書(shū)。
2.單位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m
班主任結(jié)合板畫(huà)：在電場(chǎng)中不同位置，同種電荷受力方向不同，說(shuō)明場(chǎng)強(qiáng)是矢量還是標(biāo)量？
中學(xué)生（集體）回答：矢量
3.勻強(qiáng)電場(chǎng)
（1）定義：假如電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)硬度的大小相等、方向相同，這個(gè)電場(chǎng)就稱(chēng)作勻強(qiáng)電場(chǎng)。
（2）特性：①電場(chǎng)方向處處相同。②場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等。
（四）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)硬度的疊加
班主任結(jié)合板畫(huà)：電場(chǎng)中同一點(diǎn)裝入正電荷和負(fù)電荷受力方向不同，怎么確定場(chǎng)強(qiáng)的方向呢？
班主任：在化學(xué)學(xué)中做出了這樣的規(guī)定。（板書(shū)）
方向：電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)硬度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相同。
班主任：根據(jù)這個(gè)規(guī)定，假如裝入電場(chǎng)中的是負(fù)電荷呢？
中學(xué)生回答：與負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力的方向相反。
投影練習(xí)：
練習(xí)1（加深對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的理解，闡述點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)大小與方向）
點(diǎn)電荷是最簡(jiǎn)單的場(chǎng)源電荷。設(shè)一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量為+Q，與之相距為r的A點(diǎn)放一試探電荷，所帶電荷量為+q。
（1）試用所學(xué)的知識(shí)推論A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小，并確定場(chǎng)強(qiáng)的方向；
（2）若所放試探電荷為-2q，結(jié)果怎樣？
（3）假如移走所放的試探電荷呢？
（請(qǐng)兩位朋友板演前兩問(wèn)后，共同完成第三問(wèn)）
師生共同歸納總結(jié)：
1.點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小與方向。（多媒體動(dòng)漫演示方向的確定方式）
2.電場(chǎng)硬度是描述電場(chǎng)（力的）性質(zhì)的數(shù)學(xué)量，在靜電場(chǎng)中，它不隨時(shí)間改變。電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)完全由電場(chǎng)本身決定，與是否裝入電荷，倒入電荷的電荷量、電性無(wú)關(guān)！
練習(xí)2（闡述場(chǎng)強(qiáng)的疊加，鞏固對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的理解及公式的靈活運(yùn)用，強(qiáng)化估算能力培養(yǎng)）
如圖所示，真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1＝+3.0×10-8C和Q2＝－3.0×10-8C，它們相距0.1m，A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等，r＝0.1m。求：
（1）電場(chǎng)中A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；
（2）在A點(diǎn)裝入電量q＝－1×10-6C，求它受的電場(chǎng)力。
班主任：題后衛(wèi)源電荷不止一個(gè)，怎么來(lái)確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？
中學(xué)生：平行四邊形定則
（請(qǐng)兩位朋友板演）
班主任：按照?qǐng)鰪?qiáng)的疊加原理對(duì)于一個(gè)比較大的不能看成點(diǎn)電荷的帶電物體形成電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)怎樣確定？
中學(xué)生思索后回答：無(wú)限等分成若干個(gè)點(diǎn)電荷。
班主任：按照以上方式，朋友們構(gòu)想一下一個(gè)直徑為R的均勻帶電圓球（或球殼）外部形成電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，怎么求解？
中學(xué)生思索后回答：等效成電荷量集中于球心的點(diǎn)電荷。
（五）電場(chǎng)線
1.電場(chǎng)線的概念：電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)硬度方向，電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線，而是為了形象描述電場(chǎng)而假想的線
2.展示幾種常見(jiàn)的電場(chǎng)線
三、小結(jié)
通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們曉得電荷間的互相作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的，電場(chǎng)是存在于電荷周?chē)囊环N特殊的物質(zhì)，它最基本的特點(diǎn)是對(duì)裝入其中的電荷具有力的作用。正是借助電場(chǎng)的這一特點(diǎn)，我們通過(guò)研究試探電荷的所受靜電力特點(diǎn)，引入了描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的化學(xué)量──電場(chǎng)硬度。電場(chǎng)硬度是用比值法定義的，它是矢量，有方向。
電場(chǎng)、電場(chǎng)硬度的概念是熱學(xué)中最重要的概念之一，它的研究方式和定義方式也是化學(xué)學(xué)中比較常見(jiàn)的方式。