(1)电荷系该怎么计算?1_90e0F-E-(1.2.3)14元8070(3)电荷连续分布通过提示,引导学生得出1qdo,静电力叠加F-ldF(1.2.4)4元802原理。42福dFqi+H10图1-4点电荷系间静电力的方向图1-5连续带电体的静电力计算学生练习例2如图所示AC=r=1.2m,BC=r,=0.5m,电荷的分布9,=1.5×103℃,92=-0.5×10℃,q;=0.2×10-C,试求作用在电荷qs上的合力。解:9,和,之间的力是力,9,和9之间的力是引力。两个力的大小分别为1_9=1.87510NF=4元801929=3.6x10NF, =4元。提醒学生公式和合力的大小为F=F+F=4.06N符号书写要规范合力方向如图所示92B.41Aq3CF图1-6点电荷q和q对3的静电力例3正电荷分布在半径为R的圆环上,计算在圆环的轴线上任意一点p处点7
7 (1)电荷系 0 2 0 0 0 1 4 i i i i i i q q F F e r (1.2.3) (3)电荷连续分布 2 0 1 4 r qdQ F dF e r (1.2.4) 图 1-4 点电荷系间静电力的方向 图 1-5 连续带电体的静电力计算 如图所示 1 AC r 1.2m , 2 BC r 0.5m ,电荷的分布 3 1 q 1.5 10 C , 3 2 q 0.5 10 C , 3 3 q 0.2 10 C ,试求作用在电荷 3 q 上的合力。 1 q 和 3 q 之间的力是斥力, 2 q 和 3 q 之间的力是引力。两个力的大小分别为: 1 3 3 1 2 0 1 2 3 3 2 2 0 2 1 1.875 10 4 1 3.6 10 4 q q F N r q q F N r 合力的大小为 2 2 1 2 F F F 4.06N 合力方向如图所示 图 1-6 点电荷 q1和 q2 对 q3的静电力 正电荷 q 分布在半径为 R 的圆环上,计算在圆环的轴线上任意一点 p 处点
电荷qo所受作用力。"da教师提问:圆环能否看成点电荷?这时,库仑dFdF定律还适用吗?28遇到这类问题该图1-7均匀带电圆环轴线上一点p处点电荷qo所受作用力怎么处理?解:(解题思路)建立坐标,X方向、与X轴垂直的面(工)由对称性分析可知:启发学生利用数dF =-dF"学微分积分知识JdF cos0=[_ odg xF=[dF, =思考讨论4元。21_goqx4元03r=Vx?+R?xF=oq4元(x2+R2)3教师通过分析题三、作业与思考干信息,引导学1思考题:为什么库仑定律只适用于点电荷?如果我们考虑形状复杂的电荷分布,生应用微积分解如何处理这个问题?题。2.课后作业:1.2.21.2.3四、课堂小结1.点电荷需要满足的条件板书推演过程,2.库仑定律的矢量表达式加深学生对库仑3.求解静电力的方法:点电荷静电力和静电力叠加原理定律的认识。五、板书设计C
8 电荷 q0所受作用力。 图 1-7 均匀带电圆环轴线上一点 p 处点电荷 q0 所受作用力 建立坐标,X 方向、与 X 轴垂直的面(⊥) 由对称性分析可知: 0 2 0 0 3 0 2 2 0 2 2 3/2 0 ' 1 cos 4 1 = 4 4 ( ) x dF dF q dq x F dF dF r r q qx r r x R q q x F i x R 1. 思考题:为什么库仑定律只适用于点电荷?如果我们考虑形状复杂的电荷分布, 如何处理这个问题? 2. 课后作业:1.2.2 1.2.3 1. 点电荷需要满足的条件 2. 库仑定律的矢量表达式 3. 求解静电力的方法:点电荷静电力和静电力叠加原理
1.1电荷、点电荷:条件1.2库仑定律一、库仑定律公式:F=h9922P-二、静电力的叠加原理(1)点电系:F=ZF-Z4%-4元8070(2)带电体:F=faF=一qdo4元8[1] https://mooc1.chaoxing.com/course-ans/ps/233374194参考资料[2]电磁学_哈尔滨工业大学_中国大学MOOC(慕课)(icourse163.org)形成性评价通过作业批改、学生提问等方式收集学生的学习反馈,了解他们对库仑定律的理解程度和应用能力。课后反思教学效果:1.学生能够正确理解电荷的基本性质(如电荷的两种类型:正电荷和负电荷);2.学生能够掌握电荷守恒定律,并能应用于简单的电学问题;3.多数学生能够理解库仑定律的基本概念和矢量表达式,计算电荷系受力时较为熟练。存在问题:静电力的叠加原理分电荷系和电荷连续分布的带电体两种情况,前者学生在初中阶段已有知识基础,计算较为熟练。但后者需要用到数学微积分知识,且对微元概念比较陌生,理解和计算上还是有一定的难度;改进措施:课前提醒学生预习新知识和预备的数学知识:课上设计多样化的练习题,特别是应用静电力叠加原理的计算题,并及时给予反馈,帮助学生巩固理解;课后提供多样化教学资源,帮助学生在课后深入学习。9
9 1.1 电荷 一、点电荷:条件 1.2 库仑定律 一、库仑定律 公式: 1 2 12 2 12 q q F k e r 二、静电力的叠加原理 (1)点电荷系: 0 2 0 0 0 1 4 i i i i i i q q F F e r (2)带电体: 2 0 1 4 r qdQ F dF e r 参考资料 [1] https://mooc1.chaoxing.com/course-ans/ps/233374194 [2] 电磁学_哈尔滨工业大学_中国大学 MOOC(慕课) (icourse163.org) 形成性评价 通过作业批改、学生提问等方式收集学生的学习反馈,了解他们对库仑定律的理解程度和 应用能力。 课后反思 教学效果: 1.学生能够正确理解电荷的基本性质(如电荷的两种类型:正电荷和负电荷); 2.学生能够掌握电荷守恒定律,并能应用于简单的电学问题; 3.多数学生能够理解库仑定律的基本概念和矢量表达式,计算电荷系受力时较为熟练。 存在问题: 静电力的叠加原理分电荷系和电荷连续分布的带电体两种情况,前者学生在初中阶段已有知识基础, 计算较为熟练。但后者需要用到数学微积分知识,且对微元概念比较陌生,理解和计算上还是有一定的 难度; 改进措施: 课前提醒学生预习新知识和预备的数学知识;课上设计多样化的练习题,特别是应用静电力叠加原 理的计算题,并及时给予反馈,帮助学生巩固理解;课后提供多样化教学资源,帮助学生在课后深入学 习
授课课题第2讲81.3电场电场强度知识目标:1.理解电场强度定义,掌握电场强度的计算方法:2.掌握连续电荷分布电场强度的计算。能力目标:1.理解什么是电场,能够描述电场的性质;2.能够理解电场强度的定义和物理意义:教学目标3.能够使用公式计算电场中某点的电场强度。素养目标:1.能够设计简单的实验验证电场强度的相关理论,培养动手能力与科学探究精神。2.运用电场强度叠加原理,计算多个电荷产生的电场强度,培养系统思考和综合分析能力。教学重点:1.理解电场强度的定义,场强叠加原理:教学重难点2.求解电荷连续分布带电体电场强度的基本方法。教学难点:电荷连续分布带电体电场强度的求解:教学方法讲授法、讨论法教学手段多媒体教学、板书、超星平台教学时数2学时教学过程教学内容教学活动一、新课导入库仑定律给出了两个静止电荷间的相互作用力,那么这种作用是通过什么途径发生的?以提问法导电荷间的相互作用力到底是通过什么途径发生的,自古以来就存在两种作用的争入新课论:超距作用和近距作用。其中,超距作用认为一个电荷对另一电荷的作用是以无限大的速度在两电荷间直接传递,与存在于两电荷之间的物质无关。与超距不同,近距作用的相互作用力仅发生在较小的距离内有效。那么,同学们认为电荷间的相互作用是超距作用还是近距作用?二、新课讲解1.静电场(1)电荷间的作用10
10 授课课题 第 2 讲 §1.3 电场 电场强度 教学目标 知识目标:1.理解电场强度定义,掌握电场强度的计算方法; 2. 掌握连续电荷分布电场强度的计算。 能力目标:1.理解什么是电场,能够描述电场的性质; 2. 能够理解电场强度的定义和物理意义; 3. 能够使用公式计算电场中某点的电场强度。 素养目标:1.能够设计简单的实验验证电场强度的相关理论,培养动手能力与科学探究 精神。 2. 运用电场强度叠加原理,计算多个电荷产生的电场强度,培养系统思考和 综合分析能力。 教学重难点 教学重点:1.理解电场强度的定义,场强叠加原理; 2. 求解电荷连续分布带电体电场强度的基本方法。 教学难点:电荷连续分布带电体电场强度的求解; 教学方法 讲授法、讨论法 教学手段 多媒体教学、板书、超星平台 教学时数 2 学时 教 学 过 程 教学内容 教学活动 库仑定律给出了两个静止电荷间的相互作用力,那么这种作用是通过什么途径发 生的? 电荷间的相互作用力到底是通过什么途径发生的,自古以来就存在两种作用的争 论:超距作用和近距作用。其中,超距作用认为一个电荷对另一电荷的作用是以无限 大的速度在两电荷间直接传递,与存在于两电荷之间的物质无关。与超距不同,近距 作用的相互作用力仅发生在较小的距离内有效。那么,同学们认为电荷间的相互作用 是超距作用还是近距作用?
电荷间作用原有不同看法,在很长的时间内,人们认为带电体之间是超距作用,即二者直接作用,发生作用也不用时间传递。即直接作用电荷两种看法①超距作用:电荷引入课程思政:不看传递时间树立正确的科到了上世纪,法拉第提出新的观点,认为在带电体周围存在着电场,其他带电体学观和方法论受到的电力是电场给予的,即②场观点:电荷一→场→电荷,近代物理学证明后者是正确的。M.法拉第(2)静电场的主要表现电场力:放到电场中的电荷要受到电场力。电场力作功:电荷在电场中移动时,电场力要作功。提问:为了使2.电场强度测量精确,引从静电场的力的表现出发,利用试验电荷来引出电场强度概念来描述电场的性质。入的试验电引入的试验电荷需满足以下要求:荷应该满足A,几何线度足够小什么条件?B.电荷量足够小为了叙述方便,在接下来的讨论中均使用正电荷作试验电荷。试验电荷qo(点电引导学生从荷且lqol很小),放入A点,它受的电场力为F,试验发现,将qo加倍。则受的电场力不影响原有也增加为相同的倍数,即电场分布的实验电荷:%2。3g。ngo,受力:F2F3FnF角度出发思可见,这些比值都为三,该比值与试验电荷无关,仅与A点电场性质有关,因此,考问题qo可以用正来描述电场的性质,9oEF加强对电场定义(1.3.1)qo强度定义的理解为电荷q的电场在A点处的电场强度,单位:牛/库仑。在电场某点处,场强的大小等于单位正电荷在该点所受的电场力的大小,场强的方向与该单位正电荷在该点处所受电场力的方向相同。11
11 电荷间作用原有不同看法,在很长的时间内,人们认为带电体之间是超距作用, 即二者直接作用,发生作用也不用时间传递。即 两种看法 ①超距作用:电荷 直接作用 不看传递时间 电荷 到了上世纪,法拉第提出新的观点,认为在带电体周围存在着电场,其他带电体 受到的电力是电场给予的,即②场观点:电荷→场→电荷,近代物理学证明后者是正 确的。 电场力:放到电场中的电荷要受到电场力。 电场力作功:电荷在电场中移动时,电场力要作功。 从静电场的力的表现出发,利用试验电荷来引出电场强度概念来描述电场的性质。 引入的试验电荷需满足以下要求: A. 几何线度足够小 B. 电荷量足够小 为了叙述方便,在接下来的讨论中均使用正电荷作试验电荷。试验电荷�0(点电 荷且 �0 很小),放入 A 点,它受的电场力为�,试验发现,将�0加倍。则受的电场力 也增加为相同的倍数,即 实验电荷: 0 0 0 0 q 2q 3q nq ,受力: F 2F 3F nF 可见,这些比值都为 0F q ,该比值与试验电荷无关,仅与 A 点电场性质有关,因此, 可以用 0F q 来描述电场的性质, 定义 0 F E q (1.3.1) 为电荷�的电场在 A 点处的电场强度,单位:牛/库仑。在电场某点处,场强的大小等 于单位正电荷在该点所受的电场力的大小,场强的方向与该单位正电荷在该点处所受 电场力的方向相同。 M.法拉第