Plan de lección en el aula de intensidad de campo eléctrico y campo eléctrico de física de secundaria

1. Objetivos de enseñanza

1. Objetivos:

(1) A través de esta lección, profundizaremos aún más nuestra comprensión del concepto de campos eléctricos y haremos Tener claras las características, describir el campo y ser capaz de construir modelos e imágenes del campo en la mente.

(2) Profundice su comprensión de los conceptos de carga de campo y carga de prueba, y comprenda y domine profundamente el concepto de intensidad de campo eléctrico.

(3) Capacidad para realizar cálculos sencillos utilizando la fórmula de intensidad de campo eléctrico de cargas puntuales.

(4) Comprender y dominar mejor el principio de superposición de campos eléctricos y ser capaz de calcular los campos eléctricos generados por grupos de carga puntuales simples.

2. Objetivo:

Ser capaz de utilizar conceptos y fórmulas aprendidos para realizar operaciones sencillas y desarrollar determinadas habilidades de resolución de problemas.

2. Enfoque y dificultades de la enseñanza

1. El enfoque de esta lección es comprender mejor los conceptos de campo eléctrico e intensidad del campo eléctrico.

2. La dificultad de esta sección es aplicar hábilmente el concepto de intensidad del campo eléctrico y el principio de superposición de campos para resolver problemas relacionados.

3. Métodos de enseñanza:

Combinación de exposición y práctica, enseñanza heurística

4. Medios didácticos:

Diapositivas, última lección Material didáctico utilizado

5. Proceso de enseñanza:

(1) Preguntas de repaso

1. ¿Qué es un campo eléctrico? ¿Cuáles son las características más básicas de un campo eléctrico? campo?

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2. ¿Qué cantidad se utiliza para describir la intensidad del campo eléctrico? ¿Cómo se define? ¿Es una cantidad vectorial o escalar? 3. ¿Cómo se define la dirección de la intensidad del campo eléctrico? ¿Conoce la fórmula de cálculo? ¿A qué se debe prestar atención al aplicar?

4.

Guíe a los estudiantes para que respondan:

1. El concepto de campo eléctrico:

(1) El campo eléctrico es una sustancia especial que existe en el espacio alrededor de la electricidad. cargos.

Mientras hay una carga eléctrica, hay un campo eléctrico alrededor de la carga eléctrica.

(2) Propiedades básicas del campo eléctrico: El campo eléctrico tiene un poderoso efecto sobre las cargas colocadas en él.

(Esta fuerza se llama fuerza de campo eléctrico)

2. Intensidad del campo eléctrico:

(1) Utilice la intensidad del campo eléctrico para describirlo. Definición: En física, la relación entre la fuerza del campo eléctrico sobre una carga de prueba colocada en un determinado punto del campo eléctrico y su carga se denomina intensidad del campo eléctrico en ese punto. Conocido como intensidad de campo.

(2) Fórmula de definición:

(Aplicable a cualquier campo eléctrico)

(3) Dirección de E:

E y fuerza Al igual que F, también es un vector. Estipulamos que la dirección de la intensidad del campo en un cierto punto del campo eléctrico es la misma que la dirección de la fuerza del campo eléctrico ejercida por la carga positiva en ese punto, entonces la dirección de la fuerza del campo eléctrico ejercida por la carga negativa es opuesta a la dirección de la intensidad del campo eléctrico.

(4) La unidad de E: La unidad de E en el Sistema Internacional de Unidades: Niu/ku (N/C)

(5) El significado físico de E:

① Describe la fuerza y ​​la dirección del campo eléctrico en un punto determinado. Es una cantidad física que describe la naturaleza de la fuerza del campo eléctrico y es un vector.

②La magnitud y dirección de la intensidad del campo E en un determinado punto depende del campo eléctrico y no tiene nada que ver con la cantidad eléctrica positiva y negativa de la carga de prueba y la fuerza del campo eléctrico F recibida. .

③ Solo se puede utilizar para medir la fuerza del campo eléctrico, pero no puede determinar la fuerza del campo eléctrico.

④ es la fórmula de definición, aplicable a todos los campos eléctricos.

3. La intensidad del campo eléctrico de carga puntual:

Expresión: (Esto. la fórmula es el determinante, solo aplicable al campo eléctrico de cargas puntuales en el vacío)

b. Dirección: Si Q es una carga positiva, la dirección de E es alejada de Q; , la dirección de E apunta a Q.

c.Superposición de campos eléctricos en un espacio donde existen varias cargas puntuales al mismo tiempo (principio de superposición de campos)

Si un campo eléctrico es excitado por n cargas puntuales simultáneamente, entonces el campo eléctrico La intensidad total del campo en cualquier punto será igual a la suma vectorial de las intensidades de campo producidas por n cargas puntuales en ese punto.

(Aplicar la regla del paralelogramo)

4. Fuerza del campo eléctrico F:

(1) Concepto: La fuerza del campo eléctrico es la fuerza ejercida por el campo eléctrico sobre la carga en el campo eléctrico.

(2) Relación: La fuerza del campo eléctrico F que experimenta una carga en un determinado punto del campo eléctrico está determinada por dos factores: la cantidad q transportada por la carga y la intensidad del campo eléctrico E de la campo eléctrico en ese punto. Es decir:

① Tamaño: F = qE (el determinante de la fuerza del campo eléctrico, F está relacionado con q y E)

② Dirección: La dirección de la fuerza del campo eléctrico sobre la carga positiva es la misma que E, la dirección de la fuerza del campo eléctrico sobre la carga negativa es opuesta a E.

5. La intensidad del campo eléctrico E y la fuerza del campo eléctrico F son dos conceptos diferentes

Nota:

1 Objetos diferentes

2. , Diferentes factores determinantes

3. Las direcciones no son necesariamente las mismas

4. Diferentes unidades

(2) Realización de nuevas lecciones

1. Revisión de tareas

Hacer comentarios y análisis apropiados en base a los problemas ocurridos en las tareas de los estudiantes en la clase anterior.

2. Ejemplos

Ejemplo 1: Las bolas cargadas A y C están separadas 30 cm, ambas están cargadas positivamente Cuando una bola B cargada negativamente se coloca entre A y C En línea recta. que conecta la línea, y cuando B y C están separados por 20 cm, C puede equilibrarse mediante la fuerza del campo eléctrico. A, B y C pueden considerarse cargas puntuales.

①Las cargas eléctricas de A y. B debe satisfacer ¿Cuál es la relación?

② Si se requiere que las fuerzas del campo eléctrico sobre las tres bolas A, B y C estén equilibradas al mismo tiempo, ¿qué relación deben satisfacer sus cantidades eléctricas? /p>

Los estudiantes leen las preguntas, piensan y encuentran estudiantes Dime la solución

Al analizar y resolver este problema, puedes profundizar tu comprensión del concepto de intensidad de campo y superposición de intensidad de campo.

Análisis y solución:

①C. en equilibrio, lo que en realidad requiere que C esté en el campo eléctrico formado por A y B. El lugar donde la intensidad es cero

Dado que la intensidad total del campo donde se encuentra C es cero, entonces el positivo o. la carga negativa, más o menos carga, no tiene ningún efecto en su equilibrio

② Luego tome la bola cargada A o B como objeto de investigación, utilice el método anterior para analizar y resolver

Ejemplo 2 Como se muestra en la figura, un anillo de goma dura con semimeridiano r tiene uniformemente cargas positivas distribuidas. La carga por unidad de longitud es q. Ahora el anillo está cortado. La longitud de AB es (lt;lt;). ¿Cuál es la dirección?

Los estudiantes pueden pensar y discutir. Puede pedirles que hablen.

A través de la solución de esta pregunta, los estudiantes pueden fortalecer su capacidad de aplicación. y profundizar su comprensión de la superposición de la intensidad del campo eléctrico.

Análisis y solución:

Una de las soluciones es utilizar la simetría del anillo para obtener el resultado de que la intensidad del campo eléctrico. generado por cualquier segmento pequeño del anillo en el centro del círculo es igual a la intensidad del campo generado por el segmento pequeño correspondiente. Son iguales en tamaño y de dirección opuesta, y son cero después de superponerse entre sí. cortado, la intensidad del campo generado por el pequeño segmento que originalmente es simétrico a AB se convierte en la intensidad del campo combinado del campo eléctrico generado por todo el anillo.

Debido a que hay una condición lt;lt; en la pregunta, esta breve sección puede considerarse como una carga puntual y la respuesta se puede encontrar utilizando la fórmula de intensidad de campo de la carga puntual.

Solución 2: Trate la sección AB como una pequeña sección. El anillo cargado positivamente y una pequeña sección del anillo cargado negativamente están apilados, lo que aún es consistente con las condiciones de la pregunta. La pequeña sección del anillo cargado positivamente completa el anillo y la intensidad del campo eléctrico. generado por todo el anillo cargado en el centro del círculo es cero; la intensidad de campo generada por un pequeño segmento cargado negativamente en el centro del círculo se puede calcular utilizando la fórmula de intensidad de campo de una carga puntual. Esta es la respuesta requerida por. la pregunta

Respuesta: , la dirección apunta a AB

Ejercicio: Como se muestra en la figura, la longitud de los lados del triángulo equilátero ABC es a, y sus vértices B y C. cada uno tiene cargas puntuales con carga Q (gt; 0). Intente encontrar la magnitud de la intensidad del campo E en el centro del triángulo y la dirección.

Los estudiantes practican resolviendo por sí mismos para consolidar los conceptos. /p>

Al resolver este problema, se puede consolidar aún más la comprensión de la vectorialidad de la intensidad del campo y la comprensión de la superposición de la intensidad del campo

　3. Ejercicio

　(1. ) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

　A. Mientras haya una carga eléctrica, debe haber un campo eléctrico alrededor de la carga eléctrica.

B. El campo eléctrico es un tipo de sustancia. Como otras sustancias, existe objetivamente y no depende de nuestros sentimientos.

C. La interacción entre cargas es provocada por el campo eléctrico.

D. La propiedad más básica del campo eléctrico es su poderoso efecto sobre las cargas que contiene.

(2) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

A. La intensidad del campo eléctrico refleja las propiedades de fuerza del campo eléctrico. Por lo tanto, la intensidad del campo en un determinado punto del. El campo está relacionado con la posición de la carga de prueba en ese punto. Proporcional a la fuerza del campo eléctrico.

B. La intensidad del campo en un determinado punto del campo es igual a , pero no tiene nada que ver con la fuerza y ​​la carga de la carga de prueba.

C. La dirección de la intensidad del campo en un determinado punto del campo es la dirección de la fuerza de la carga de prueba en ese punto.

D. La fórmula y son aplicables a cualquier campo electrostático

(3) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

A. En la definición de intensidad de campo , , F es la fuerza sobre la carga colocada en el campo eléctrico y q es la cantidad de carga colocada en el campo eléctrico.

B. Definición de intensidad de campo En la fórmula, F es la fuerza sobre la carga colocada en el campo eléctrico, y q es la cantidad de carga que genera el campo eléctrico.

C. En la expresión de la ley de Coulomb, es la intensidad del campo eléctrico generado por la carga puntual Q2 en Q1.

D. No importa cómo cambie el valor de q en la fórmula de definición

, en el mismo punto del campo eléctrico, la relación entre F y q siempre permanece sin cambios.

(4) Discuta la diferencia entre la fuerza del campo eléctrico y la intensidad del campo eléctrico.

Cantidades físicas

Contenido de comparación Fuerza de campo eléctrico Intensidad de campo eléctrico

Diferencia Significado físico La fuerza experimentada por una carga en un campo eléctrico refleja las propiedades de la fuerza del campo eléctrico

El factor determinante está determinado por la carga y el campo eléctrico. Sólo está determinado por el propio campo eléctrico

Tamaño F=qE E=F/q <. /p>

La dirección de la fuerza sobre la carga positiva es en la misma dirección que E

La fuerza sobre la carga negativa es en la misma dirección que E. La dirección de E es la dirección de la fuerza sobre la carga positiva en ese punto

Unidad N N/C o V/m

Contacto F=qE (universalmente aplicable)

(3). ) Ejercicios de resumen y retroalimentación:

(1) No se puede decir que E sea proporcional a F, o que E sea proporcional a 1/q.

(2) Compruebe si la carga q genera un campo eléctrico a su alrededor. ¿Tiene el campo eléctrico algún efecto sobre la carga de alimentación Q? Si es así, ¿cuál es la magnitud de la fuerza? ¿Intensidad del campo en este punto?

(3) Al encontrar la intensidad del campo eléctrico, no solo se debe calcular el tamaño de E, sino que también se debe enfatizar la dirección de E.

(4) Disposición de la tarea:

1. Para determinar la intensidad del campo eléctrico en el punto P del campo eléctrico, use un cable delgado para colgar una bola cargada negativamente para su detección. . Cuando la pelota se detiene en el punto P, se mide que el ángulo entre la línea de suspensión y la dirección vertical es de 37°. Se sabe que la dirección de la intensidad de campo del punto P es en dirección horizontal y que la gravedad de la pelota es 4,0 × 10-3N. La carga eléctrica es 0,01 C, suponiendo que Sin37°=0,6, ¿cuál es la intensidad del campo eléctrico en el punto P?

2. En el vacío, cargas puntuales diferentes Q1 y Q2 se colocan en los puntos A y B respectivamente. Se sabe que la fuerza gravitacional entre dos cargas puntuales es 1N, Q1=1×10-5C, Q2=-1×10-6C. Si se aleja Q1, la intensidad de campo generada por Q2 en A es ___________N/C y la dirección es ___________; si se aleja Q2, la intensidad de campo generada por Q1 en B es ____________N/C y la dirección es ___________

3. Hay dos cargas puntuales en el eje x, una tiene carga positiva Q1, la otra tiene carga negativa -Q2 y Q1=2Q2. Utilice E1 y E2 para representar las intensidades de campo generadas por el. dos cargas respectivamente El tamaño de, luego en **Hay dos lugares: un lugar donde la intensidad del campo combinado es 0 y el otro lugar donde la intensidad del campo combinado es 2E2

　C.E1=. Punto E2 ***Hay tres lugares: dos de los cuales la intensidad de campo combinada es 0, el otro lugar tiene una intensidad de campo combinada de 2E2

Hay tres puntos donde D.E1=E2: uno de ellos tienen una intensidad de campo combinada de 0 y los otros dos lugares tienen una intensidad de campo combinada de 2E2

Nota: cuestiones que requieren atención en esta lección

1. Cantidad física que representa la fuerza del campo eléctrico. Por lo tanto, al introducir el concepto de intensidad del campo eléctrico, los estudiantes deben comprender cuál es la fuerza del campo eléctrico, la magnitud de la fuerza del campo eléctrico que experimenta una misma carga en diferentes puntos. en el campo eléctrico es diferente. El punto donde la fuerza del campo eléctrico es mayor tiene un campo eléctrico más fuerte.

2. Los estudiantes deben entender por qué la relación F/q se puede utilizar para expresar la intensidad del campo eléctrico. Saben que esta relación no tiene nada que ver con la carga q y es una cantidad física que refleja. la naturaleza del campo eléctrico.

La definición de una nueva cantidad física mediante una proporción es un método comúnmente utilizado en física. Debe combinarse con métodos de definición similares que los estudiantes hayan aprendido antes para permitirles comprender la definición de intensidad del campo eléctrico.