“电场强度”教学设计
常州市戚墅堰实验中学 许明哲
一、知识与技能
1．了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。
2．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊物质。
3．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。
4．能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。
5．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。 二、过程与方法
1．经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。
2．领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。
三、情感态度与价值观
1．体验探究物理规律的艰辛与喜悦。 2．学习科学家严谨科学的态度。 【教学重点】
1．探究描述电场强弱的物理量。
2．理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。 【教学难点】
探究描述电场强弱的物理量。 【设计思路】
从“隔空取物”引入，从历史开始铺垫，从找电场力的规律开始深入，层层推进，力求水到渠成。 【教学设计】 引入新课：
“隔空取物”视频引入，引起学生的好奇，找出学生好奇的原因，经验告诉我们，物体之间的相互作用需要接触，刚才那勺子起来的时候没有看到和它接触的物体，所以奇怪。但事实上，前面我们学习的万有引力和库伦力，相互作用的物体之间并没有直接接触，还有磁铁之间的相互作用，也不需要接触，难道它们是超越时间和空间的一种超距作用，历史上就接触作用和超距作用，曾有过争论，下面带你们一起简单的学习这段历史。 一、接触作用和超距作用的历史之争 1、定义描述：
了解这段历史前，我们先要知道什么是接触作用，什么是超距作用？ 物理学中关于物体相互作用实现方式的两种对立的观点。超距作用说认为，物体间可以不借助中介物而直接地、瞬时地实现相互作用；接触作用说认为，物体间只能通过直接接触或通过中介物以有限的速度实现相互作用。 2、发展历史
这两种对立的观念在不同的历史时期人们的认识是不一样的： (1)以太论 早在牛顿以前，对于物体之间的作用就存在两种对立的猜想:一种认为物体之间除了通常的接触作用（拉压、冲击）之外,还存在超距作用；一种认为物体之间的所有作用力都是
近距作用，两个远离物体之间的作用力必须通过某种中间媒介物质传递，不存在任何超距作用，这种中间媒质被称为以太。当时的大多数自然哲学家认为超距作用带有神秘的色彩，而倾向于近距作用观点。 （2）超距作用
在近代科学产生以前，以感性直观为基础的接触作用观点占主导地位。随着牛顿力学的成功，超距作用观点逐渐占了优势，并在物理学中得到广泛的传播。 这种观点同牛顿的绝对空间、 绝对时间和绝对不变的原子的观点有着内在的联系，具有一定质量的物体之间的万有引力就是这种瞬时超距作用力。
万有引力被认为是一种超距作用，牛顿万有引力定律只提到两粒子相互直接作用于对方的引力，并没有解释引力传递过程，而且这定律与时间无关，意味着瞬时直接地超距作用。 （3）牛顿的困惑
在当时，牛顿的万有引力被普遍认为是一种超距作用，而牛顿本人并不这样认为，他试图寻找引力的成因，但并未获得成功。在一封写给剑桥大学三一学院院长理查·本特利（Richard Bentley）的信里，牛顿表示
实在难以想像没有生命的物质能够作用与影响其它物质，不需要非物质传递机制，不倚靠彼此接触……对于物质，引力应该是内在的、固有的、基础的，使得一个物体能够作用于以真空相隔有限距离的另一个物体，不需要通过任何媒介传递作用力从一个物体到另一个物体，这对我来说是一个特大荒谬，我相信不会有任何在哲学方面具有足够思考能力的人士会坠入其中。引力必定是由按照某种定律作用的代理所造成的。至于这代理到底是物质的还是非物质的，在这里我留给我的读者来思考。——牛顿 （4）法拉第
法拉第对于电磁现象的实验研究作出了卓越的贡献。他反对超距作用观点，并对之进行批判。他用“力线”描述磁极之间和带电体之间的相互作用，指出这些力线在空间是一些曲线而不是直线，因此，电的或磁的相互作用就不会是超距作用所想象的那种直接作用。 （5）新的矛盾
1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论，根据爱因斯坦的狭义相对论，瞬时超距作用违反了信息传递速度的上限为光速。假设两个物体彼此相互作用，其中一个物体突然改变位置，另外一个物体会瞬时感受到影响，即信息传递速度比光速（光波传播于真空的速度）还快，则此现象属于“超距作用”。显然和爱因斯坦的相对论存在矛盾，超距作用的天空又出现了乌云，更近一步的支持了法拉第的观念。
二、法拉第的观念
19世纪30年代，法拉第提出一种观念，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场（electric field），处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。
进一步解释，电荷A和电荷B之间的相互作用力，法拉第认为在A电荷周围会存在一种由A电荷产生的电场，将B电荷放在电场中会受到电场力的作用，同样在B电荷周围也会产生电场，将A电荷放在由B电荷产生的电场中会受到电场力的作用，电荷之间的相互作用力是通过电场来实现的。从而得到（1）电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作
用，我们把这种力叫做电场力。
学生自学：阅读课本第10页回答下面问题：
电场是物理学家的一种创造还是一种真实存在的东西？ 电场是客观存在的，所以说电场是一种物质。 1.电场：电场是电荷周围存在的一种特殊物质
实体 :由分子或原子组成，看得见，摸得着 物质存在的两种形式
场:看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观存在
既然说电场是一种真实存在的物质，那么我们怎么那么我们怎么确认它的存在呢？我带来了一吹风机，一打开，风出现了，我们怎么来判断风的存在和风的大小呢？学生讨论并现场演示。
自然过渡到怎样确定电场的存在，可以在电场中引入试探电荷，并指出试探电荷的要求，（1）电量充分小,（2）体积充分小。试探电荷的作用是通过在电场中引入试探电荷，将电场的性质表现出来。
计算如图所示的电场力
+Q 通过计算可以发现，对电场中的同一点放不同的电荷所受的电场力是不一样的，所以我们要想用电场力来描述电场就有问题，通过计算我们也能发现，对于电场中的同一点，电场力与电量的比值是确定的，所以这个比值一定反应了电场的某种性质，我们把他叫做电场强度，用字母E表示。
三、电场强度E
1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。
表达式：E=F/q 2．单位
3.方向：规定电场中某点正电荷受力的方向为该点场强方向 4.意义：
（1）它能反映电场的力的性质，与放入的试探电荷无关，由电场本身决定。 （2）知道某点场强E，任意电荷q受力：F=qE 5.电场强度E=F/q 与重力加速度 g=G/m比较 问题1、重力G大是否就是重力加速度g大？ 问题2、电场力F大的地方是否E就大？
问题3、离地面某一高度没有放物体m，是否g为零？ 问题4、假如电场中没有试探电荷E是否为零？
例:空间存在电场，在电场中的A点放入电量为 2×10-9C的正电荷，电荷受到方向向右大小为 4×10-4N的电场力，A点的场强大小为 ， 方向______；
若在该点改放电量为1C的负电荷，电荷受到的电场力大小为 _____ N，方向______；此时A点的场强大小为______V/m；方向______ ．
如果不在A点放电荷，该点的场强大小为_______ V/m
小结：电场强度和电场力的对比分析
板书 一、电场
1、定义：电荷周围存在的特殊物质，具有能量。 2、电场的基本性质 二、电场强度 1、定义 2、表达式 3、单位 4、方向
5、试探电荷：电荷量和尺寸必须充分小 三、点电荷的电场 电场叠加 1、推导：
2、适用条件：与库仑定律适用条件一样。 3、电场叠加原理 4、均匀带电球体
四、电场线 1、定义：假想 2、主要特点 ①切线 ②不闭合 ③不相交 ④同一幅图 疏密 3、几种常见电场的电场线 五、匀强电场 1、定义 2、电场线特点
“电场强度”教学设计
常州市戚墅堰实验中学 许明哲
一、知识与技能
1．了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。
2．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊物质。
3．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。
4．能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。
5．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。 二、过程与方法
1．经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。
2．领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。
三、情感态度与价值观
1．体验探究物理规律的艰辛与喜悦。 2．学习科学家严谨科学的态度。 【教学重点】
1．探究描述电场强弱的物理量。
2．理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。 【教学难点】
探究描述电场强弱的物理量。 【设计思路】
从“隔空取物”引入，从历史开始铺垫，从找电场力的规律开始深入，层层推进，力求水到渠成。 【教学设计】 引入新课：
“隔空取物”视频引入，引起学生的好奇，找出学生好奇的原因，经验告诉我们，物体之间的相互作用需要接触，刚才那勺子起来的时候没有看到和它接触的物体，所以奇怪。但事实上，前面我们学习的万有引力和库伦力，相互作用的物体之间并没有直接接触，还有磁铁之间的相互作用，也不需要接触，难道它们是超越时间和空间的一种超距作用，历史上就接触作用和超距作用，曾有过争论，下面带你们一起简单的学习这段历史。 一、接触作用和超距作用的历史之争 1、定义描述：
了解这段历史前，我们先要知道什么是接触作用，什么是超距作用？ 物理学中关于物体相互作用实现方式的两种对立的观点。超距作用说认为，物体间可以不借助中介物而直接地、瞬时地实现相互作用；接触作用说认为，物体间只能通过直接接触或通过中介物以有限的速度实现相互作用。 2、发展历史
这两种对立的观念在不同的历史时期人们的认识是不一样的： (1)以太论 早在牛顿以前，对于物体之间的作用就存在两种对立的猜想:一种认为物体之间除了通常的接触作用（拉压、冲击）之外,还存在超距作用；一种认为物体之间的所有作用力都是
近距作用，两个远离物体之间的作用力必须通过某种中间媒介物质传递，不存在任何超距作用，这种中间媒质被称为以太。当时的大多数自然哲学家认为超距作用带有神秘的色彩，而倾向于近距作用观点。 （2）超距作用
在近代科学产生以前，以感性直观为基础的接触作用观点占主导地位。随着牛顿力学的成功，超距作用观点逐渐占了优势，并在物理学中得到广泛的传播。 这种观点同牛顿的绝对空间、 绝对时间和绝对不变的原子的观点有着内在的联系，具有一定质量的物体之间的万有引力就是这种瞬时超距作用力。
万有引力被认为是一种超距作用，牛顿万有引力定律只提到两粒子相互直接作用于对方的引力，并没有解释引力传递过程，而且这定律与时间无关，意味着瞬时直接地超距作用。 （3）牛顿的困惑
在当时，牛顿的万有引力被普遍认为是一种超距作用，而牛顿本人并不这样认为，他试图寻找引力的成因，但并未获得成功。在一封写给剑桥大学三一学院院长理查·本特利（Richard Bentley）的信里，牛顿表示
实在难以想像没有生命的物质能够作用与影响其它物质，不需要非物质传递机制，不倚靠彼此接触……对于物质，引力应该是内在的、固有的、基础的，使得一个物体能够作用于以真空相隔有限距离的另一个物体，不需要通过任何媒介传递作用力从一个物体到另一个物体，这对我来说是一个特大荒谬，我相信不会有任何在哲学方面具有足够思考能力的人士会坠入其中。引力必定是由按照某种定律作用的代理所造成的。至于这代理到底是物质的还是非物质的，在这里我留给我的读者来思考。——牛顿 （4）法拉第
法拉第对于电磁现象的实验研究作出了卓越的贡献。他反对超距作用观点，并对之进行批判。他用“力线”描述磁极之间和带电体之间的相互作用，指出这些力线在空间是一些曲线而不是直线，因此，电的或磁的相互作用就不会是超距作用所想象的那种直接作用。 （5）新的矛盾
1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论，根据爱因斯坦的狭义相对论，瞬时超距作用违反了信息传递速度的上限为光速。假设两个物体彼此相互作用，其中一个物体突然改变位置，另外一个物体会瞬时感受到影响，即信息传递速度比光速（光波传播于真空的速度）还快，则此现象属于“超距作用”。显然和爱因斯坦的相对论存在矛盾，超距作用的天空又出现了乌云，更近一步的支持了法拉第的观念。
二、法拉第的观念
19世纪30年代，法拉第提出一种观念，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场（electric field），处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。
进一步解释，电荷A和电荷B之间的相互作用力，法拉第认为在A电荷周围会存在一种由A电荷产生的电场，将B电荷放在电场中会受到电场力的作用，同样在B电荷周围也会产生电场，将A电荷放在由B电荷产生的电场中会受到电场力的作用，电荷之间的相互作用力是通过电场来实现的。从而得到（1）电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作
用，我们把这种力叫做电场力。
学生自学：阅读课本第10页回答下面问题：
电场是物理学家的一种创造还是一种真实存在的东西？ 电场是客观存在的，所以说电场是一种物质。 1.电场：电场是电荷周围存在的一种特殊物质
实体 :由分子或原子组成，看得见，摸得着 物质存在的两种形式
场:看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观存在
既然说电场是一种真实存在的物质，那么我们怎么那么我们怎么确认它的存在呢？我带来了一吹风机，一打开，风出现了，我们怎么来判断风的存在和风的大小呢？学生讨论并现场演示。
自然过渡到怎样确定电场的存在，可以在电场中引入试探电荷，并指出试探电荷的要求，（1）电量充分小,（2）体积充分小。试探电荷的作用是通过在电场中引入试探电荷，将电场的性质表现出来。
计算如图所示的电场力
+Q 通过计算可以发现，对电场中的同一点放不同的电荷所受的电场力是不一样的，所以我们要想用电场力来描述电场就有问题，通过计算我们也能发现，对于电场中的同一点，电场力与电量的比值是确定的，所以这个比值一定反应了电场的某种性质，我们把他叫做电场强度，用字母E表示。
三、电场强度E
1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。
表达式：E=F/q 2．单位
3.方向：规定电场中某点正电荷受力的方向为该点场强方向 4.意义：
（1）它能反映电场的力的性质，与放入的试探电荷无关，由电场本身决定。 （2）知道某点场强E，任意电荷q受力：F=qE 5.电场强度E=F/q 与重力加速度 g=G/m比较 问题1、重力G大是否就是重力加速度g大？ 问题2、电场力F大的地方是否E就大？
问题3、离地面某一高度没有放物体m，是否g为零？ 问题4、假如电场中没有试探电荷E是否为零？
例:空间存在电场，在电场中的A点放入电量为 2×10-9C的正电荷，电荷受到方向向右大小为 4×10-4N的电场力，A点的场强大小为 ， 方向______；
若在该点改放电量为1C的负电荷，电荷受到的电场力大小为 _____ N，方向______；此时A点的场强大小为______V/m；方向______ ．
如果不在A点放电荷，该点的场强大小为_______ V/m
小结：电场强度和电场力的对比分析
板书 一、电场
1、定义：电荷周围存在的特殊物质，具有能量。 2、电场的基本性质 二、电场强度 1、定义 2、表达式 3、单位 4、方向
5、试探电荷：电荷量和尺寸必须充分小 三、点电荷的电场 电场叠加 1、推导：
2、适用条件：与库仑定律适用条件一样。 3、电场叠加原理 4、均匀带电球体
四、电场线 1、定义：假想 2、主要特点 ①切线 ②不闭合 ③不相交 ④同一幅图 疏密 3、几种常见电场的电场线 五、匀强电场 1、定义 2、电场线特点