沖坡中學(xué)羅凱
教學(xué)目標(biāo)
通過復(fù)習(xí)整理靜電場的規(guī)律、概念，建立靜電揚(yáng)的知識結(jié)構(gòu)。利用場的思想、場疊加的思想認(rèn)識和解決電場問題，加深對靜電場的理解。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
靜電場部分的內(nèi)容概念性強(qiáng)，規(guī)律內(nèi)容含義深刻，是有關(guān)知識應(yīng)用的基礎(chǔ)。但由于概念和規(guī)律較抽象，對掌握這些概念和規(guī)律造成了一定的難度。所以，恰當(dāng)?shù)亟⒂嘘P(guān)的知識結(jié)構(gòu)，處理好概念之間、規(guī)律之間的關(guān)系，是解決復(fù)習(xí)困難的有效方式。
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
教師活動(dòng)
一、對規(guī)律和概念的回顧
從本節(jié)課開始，我們復(fù)習(xí)靜電場的有關(guān)知識，請同學(xué)們回顧一下，我們原來學(xué)過的規(guī)律和概念都有哪些？（將學(xué)生分組，進(jìn)行回顧和整理）
學(xué)生活動(dòng)
學(xué)生按組，回憶已學(xué)的有關(guān)知識，相互提醒，相互啟發(fā)。
在教師的安排下，每組學(xué)生選擇一名代表，將他們整理的知識內(nèi)容寫在黑板上。（安排3個(gè)，由于內(nèi)容基本相同，其它組再做一些補(bǔ)充。）
學(xué)生代表上臺。
建立知識結(jié)構(gòu)：
從同學(xué)們整理出來的知識內(nèi)容上看，基本上能夠把靜電場的有關(guān)內(nèi)容列舉出來，但一般來說，每個(gè)同學(xué)在整理知識時(shí)，方式方法又有所區(qū)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(gè)適合于自己的知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是必要的和有效的。下面，我們來共同構(gòu)造這個(gè)靜電場部分的知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
�。◣ьI(lǐng)學(xué)生整理和建立靜電場的知識結(jié)構(gòu)，知識結(jié)構(gòu)圖表見附圖）
二、靜電場概念的幾個(gè)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(dāng)一個(gè)帶有負(fù)電的小球B放在A、C間連線的直線上，且B、C相距20cm時(shí)，可使C恰受電場力平衡。A、B、C均可看成點(diǎn)電荷。①A、B所帶電量應(yīng)滿足什么關(guān)系？②如果要求A、B、C三球所受電場力同時(shí)平衡，它們的電量應(yīng)滿足什么關(guān)系？
學(xué)生讀題、思考，找學(xué)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(qiáng)概念和場強(qiáng)疊加的理解。學(xué)生一般從受力平衡的角度進(jìn)行分析，利用庫侖定律求解。在學(xué)生解題的基礎(chǔ)上做以下分析。
分析與解：①C處于平衡狀態(tài)，實(shí)際上是要求C處在A、B形成的電場中的電場強(qiáng)度為零的地方。
既然C所在處的合場強(qiáng)為零，那么，C所帶電量的正或負(fù)、電量的多或少均對其平衡無影響。
�、谠僖訟或B帶電小球?yàn)檠芯繉ο螅蒙厦娴姆椒ǚ治龊徒鉀Q。
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(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)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(xué)生讀題、思考。找學(xué)生在黑板上作圖。
通過此題的分析和解決，使學(xué)生對勻強(qiáng)電場的理解更深刻。
分析和解：據(jù)題A、B兩點(diǎn)間的電勢差為8V，A、C兩點(diǎn)間的電勢差為4V。所以，先將A、B兩點(diǎn)用直線連接，則A、B兩點(diǎn)間的中點(diǎn)的電勢為4V，與C點(diǎn)的電勢相同。將這兩點(diǎn)連起來，就是電勢為－2V的等勢線，電場線應(yīng)與該直線垂直，且由高電勢點(diǎn)指向低電勢點(diǎn)。（如圖3－1－1所示）
[問題3]我們知道，公式表示點(diǎn)電荷Q的場中的某一點(diǎn)的電場強(qiáng)度，得到的單位為N/C；公式表示勻強(qiáng)電場中的場強(qiáng)。大小，其單位為V/m。那么，單位N/C能否用在勻強(qiáng)電場中？如果能，其物理意義是什么？單位V/m能否用在點(diǎn)電荷的電場中，如果能，其物理意義又是什么？
學(xué)生思考、討論，可以請學(xué)生談他們的認(rèn)識與理解。
通過對此問題的討論，使學(xué)生準(zhǔn)確理解電場強(qiáng)度的物理含義。
2．問題的是非討論：在靜電場中，
①場強(qiáng)較大處，電勢也一定較高嗎？反之，電勢較高處，場強(qiáng)一定也較大嗎？
②場強(qiáng)為零處，電勢也一定為零嗎？反之，電勢為零處，場強(qiáng)一定也為零嗎？
�、蹐鰪�(qiáng)相等處，電勢也一定相等嗎？反之，電勢相等處，場強(qiáng)一定也相等嗎？
學(xué)生思考、討論，可以請學(xué)生談他們的認(rèn)識與理解。
討論中應(yīng)提示學(xué)生，如果要*一個(gè)結(jié)論，只需舉出一個(gè)反例。
分析與解：①以點(diǎn)電荷（正和負(fù)）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(qiáng)電場和點(diǎn)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(jīng)為r的硬橡膠圓環(huán)上帶有均勻分布的正電荷，其單位長度上的帶電量為q，現(xiàn)截去環(huán)上一小段AB，AB長為l，（l<
學(xué)生思考、討論，可以請學(xué)生談他們的認(rèn)識與理解。
通過本題的求解，使學(xué)生加強(qiáng)對電場場強(qiáng)疊加的應(yīng)用能力和加深對疊加的理解。
分析與解：
解法之一，利用圓環(huán)的對稱性，可以得出這樣的結(jié)果，即圓環(huán)上的任意一小段在圓心處所產(chǎn)生的電場場強(qiáng)，都與相對應(yīng)的一小段產(chǎn)生的場強(qiáng)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(chǎn)生的場強(qiáng)就成為了整個(gè)圓環(huán)產(chǎn)生的電場的合場強(qiáng)，因題目中有條件l< 解法之二，將AB段看成是一小段帶正電和一小段帶負(fù)電的圓環(huán)疊放，這樣仍與題目的條件相符。而帶正電的小段將圓環(huán)補(bǔ)齊，整個(gè)帶電圓環(huán)在圓心處產(chǎn)生的電場的場強(qiáng)為零；帶負(fù)電的一小段在圓心處產(chǎn)生的場強(qiáng)可利用點(diǎn)電荷的場強(qiáng)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(diǎn)B、C上各有電量為Q（＞0）的點(diǎn)電荷。試求三角形中心處場強(qiáng)E的大小和方向。
學(xué)生自己練習(xí)求解，以鞏固概念。
通過此題的求解，進(jìn)一步鞏固對場強(qiáng)矢量性的認(rèn)識和場強(qiáng)疊加理解。
答案：
三、電場中的導(dǎo)體、電容器
1．電場中的導(dǎo)體
組織學(xué)生整理、復(fù)習(xí)。
�。�1）什么是靜電感應(yīng)？
應(yīng)明確：靜電感應(yīng)是一個(gè)過程，是導(dǎo)體內(nèi)電荷重新分布的過程。
找學(xué)生描述靜電感應(yīng)過程。
�。�2）導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，有哪些性質(zhì)？
�、賹�(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)度處處為零；
�、趯�(dǎo)體表面是個(gè)等勢面，導(dǎo)體是一個(gè)等勢體；
�、蹆綦姾芍环植荚趯�(dǎo)體的外表面。
應(yīng)讓學(xué)生逐一說明這些性質(zhì)的含義。
�。�3）鞏固練習(xí)
[問題1]觀察與解釋。
引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察。
�。ㄅ浜涎菔緦�(shí)驗(yàn)）①與毛皮摩擦過的膠棒靠近一個(gè)不帶電的靜電計(jì)上的小球，可以使靜電計(jì)的指針張開，解釋原因，此時(shí)靜電計(jì)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(huì)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(gè)現(xiàn)象，并說明此時(shí)指針帶何種電荷？
學(xué)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(dǎo)體球殼P上有一個(gè)小孔，用一根導(dǎo)線將球殼內(nèi)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(shí)，金屬球a、b是否帶電？分別帶何種電荷？
學(xué)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(xué)生對靜電平衡的性質(zhì)的理解更準(zhǔn)確。
可提示學(xué)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(nèi)表面的一部分，而小球b應(yīng)是球殼P外表面的一部分。
2．電容器
復(fù)習(xí)要點(diǎn)：
（1）電容的定義；單位：法拉F。
�。�2）電容器是一個(gè)儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)）
讓學(xué)生做整理工作。
學(xué)生應(yīng)知道在演示實(shí)驗(yàn)中，靜電計(jì)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(xué)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(shè)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(qiáng)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(qiáng)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(guān)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(dòng)勢E=18V，電容CA=20μF，CA=10μF。
學(xué)生讀題，思考后回答。
�。�1）開關(guān)S先接1，再接2，則QB=？
�。�2）在此基礎(chǔ)上，開關(guān)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(chǔ)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。
教學(xué)反思：
