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电场
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9月26日
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概述
这一章讲授静电学，从电荷在电场中受力和电场力做功两个 角度 研究电场的基本性质．库仑定律是本章的基本规律，电场强度、电势和电势差、电容是本章 的基本概念．本章内容是电学的基础知识，也是学习以后各章的准备知识．
基本概念多而且抽象，是本章的一个特点．教材注意从具体事实出发引入概念，讲清其中的 道理，以便于学生接受．
许多知识要在力学知识的基础上学习或运用，这是本章的又一特点．教学中应注意复习必要 的力学知识，以期学生能够自然地把力学和电学知识密切联系起来．
本章的另一特点是知识在实际中有很多应用．教材在编写中注意理论联系实际，并编有五个 阅读材料，即密立根实验、尖端放电和避雷针、范德格拉夫起电机、电容式传感器、静电复印，希望指导学生阅读．
单元划分
本章可分为六个单元:
第一单元：第一、二两节，讲述电荷和库仑定律．
第二单元：第三、四两节，讲述有关场强的知识．
第三单元：第五至第七节，讲述电势、电势差的知识，以及电势差与电场强度的关系．
第四单元：第八、九两节，讲述有关电容的知识．
第五单元：第十节，介绍静电的防止和应用．
第六单元：第十一节专题：带电粒子在匀强电场中的运动．
具体说明
1本书关于电势和电势差的讲法，与以前的教材有所不同，说明如下：
本书先引入电势差的概念，然后引入电势的概念，并得出二者的关系式，以便于具体运用．
电势和电势差可以用电场力做功来引入，也可以用电势能来引入，考虑到用电场力做功来引入比较具体，且可与力学中做功的概念直接联系起来，所以本书中电势差是用电场力做功定义的，在得出ＷＡＢ＝qＵＡＢ＝q（ＵA－ＵＢ）后具体分析电场力 做功与电势能改变的关系．本书没有把电势能的概念作为重点．不要求分析点电荷电场中正 (负)电荷的电势能的大小和正负．
做功有正负之分，因而电势差也有正负之分，所以本书没有把电势差都取正值．至于用公式ＷＡＢ＝qＵＡＢ时，既可以取式中的三个量的代数值(有正负)，也可以取绝对值．取绝对值时功的正负由电荷所受电场力的方向和电荷移动方向来判断．
2为了把电学知识与力学知识联系起来应用，本章设“专题”带电粒子在匀强电场中的运 动，有重点地提高学生的能力．这个“专题”以示波管为例讲述带电粒子的加速和偏转，结 合原理的讲述，将练习使用示波器的学生实验一并安排在此专题中．荧光屏上显示正弦曲线 的原理即示波管的“同步”是一个难点，本书不作一般要求，希望有兴趣的同学自己去钻研 ．
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二、教学要求和教学建议
全章教学要求
1理解电荷守恒定律，掌握库仑定律，并能用库仑定律的公式进行有关的计算．
2了解电场的概念，理解电场强度和电场线的概念，知道匀强电场的特点．
3理解电势和电势差的概念，理解等势面的概念，理解电场力做功和电势能改变的关系． 理解匀强电场中电势差与电场强度的关系．
4理解导体处于静电平衡时的特点．
5理解电容器电容的概念，知道平行板电容器的电容与哪些因素有关．了解电容器的串并联．
6掌握带电粒子在匀强电场中的运动规律，并能分析、解决加速和偏转方面的问题．
7知道示波管的构造和基本原理，并练习使用示波器．
（一）两种电荷 电荷守恒定律
教学要求
●理解电荷守恒定律．
1知道摩擦起电并不是创造电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体．
2知道静电感应现象，知道静电感应也不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另 一部分．
3知道电荷既不能创造，也不能被消灭，电荷是守恒的．
教学建议
1复习初中学过的有关内容，在此基础上，重点说明同种电荷放在一起互相增强，异种电 荷放在一起互相减弱，以及中和现象．
2静电感应的原理将在本章第四节讲述，这里只说明感应起电现象．
3可在归纳各种起电方法(接触带电、摩擦起电、感应起电)的基础上，说明电荷守恒定律 ，并使学生清楚地认识到各种起电方法以至电源，都是把正负电荷分开，而不是创造电荷． 中和，是等量异种电荷的作用相互抵消，而不是电荷被消灭．
（二）库仑定律
教学要求
●掌握库仑定律．
1知道点电荷的概念．
2理解库仑定律的含义，理解库仑定律的公式表达，知道静电力常量．
3知道库仑扭秤的实验原理．
4会用库仑定律的公式进行有关的计算．
教学建议
库仑扭秤的实验，教材中是以“阅读”的形式出现的，希望学生自己阅读，但考虑到这个实 验的重要，以及有的学生自己阅读可能有困难，教师可利用模型或挂图，对学生加以辅导．
（二）电场 电场强度
教学要求
●理解电场强度的概念．
1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的．
2知道电场强度的定义和定义式Ｅ＝Ｆ／q，并能用此公式进行有关的计算．
3能由电场强度的定义式和库仑定律推导出点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算．
4知道电场强度矢量的叠加，并能进行简单的计算．
●理解电场线的概念．
1知道什么是电场线，以及电场线始于正电荷，终于负电荷．
2知道用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱．
●知道匀强电场的概念．
1知道什么是匀强电场以及匀强电场中电场线的分布．
2知道两块互相靠近、带等量异种电荷的平行金属板之间电场(除边缘附近)是匀强电场．
教学建议
1在引入电场强度的概念时，可补充说明在电场中的某一点，比值Ｆ／q与q无关，只与该点电场有关，因而可以用来描述电场的强弱．
2用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法，可结合学生前面学过的类似的定义 方法，让学生领会．
3教学中应当要求学生清楚地理解Ｅ＝Ｆ／q和Ｅ＝kＱ／r２这两个公式的含义，以及它们的区别和联系．
4讲解电场线时，要注意使学生清楚地认识到，电场线是为形象描述电场而引入的，并非真实存在的线．显示电场线分布的实验，只是一种模拟电场线分布，而不是证实电场线的存在．
学生容易将电场线与点电荷在电场中的运动轨迹相混， 可通过讨论弄清这个问题．
所有的电场线都不相交，可要求学生自己证明，必要时教师可给予指点．
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（四）电场中的导体
教学要求
●理解导体处于静电平衡时的特点．
1知道静电感应产生的原因，知道什么是静电平衡状态．
2知道静电平衡时，导体内部场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上．
3知道静电屏蔽及其应用．
（五）电势和电势差
教学要求
●理解电势和电势差的概念．
1知道电势差的定义和定义式ＵＡＢ＝ＷＡＢ／q，会根据电荷在电场中移动时电场力所做的功计算电势差ＵＡＢ．
2知道电势的定义，即ＵＡ＝ＵＡ０．知道电势与电势差的关系式ＵＡＢ ＝ＵＡ－ＵＢ，且此式与零电势的选择无关．
3知道在电场中沿着电场线的方向，电势越来越低．
●理解电场力做功和电势能改变的关系．
1知道什么是电势能，知道电场力做正功(负功)时，电势能减小(增加)．
2理解公式ＷＡＢ＝qＵＡＢ＝qＵＡ－qＵＢ的含义，会用这个公式或公式Ｗ＝qＵ计算电场力所做的功．
教学建议
1电场力做功与电荷移动的路径无关，可以直接告诉学生，并要求学生以后逐步会用这个 结论分析和计算．
2要求学生能够根据电场力方向、电荷移动方向和功的公式来判断电场力做功的正负，这是确切理解电势差定义的关键，也是利用公式Ｗ＝qＵ进行计算时必须考虑的．
3电势能的概念不是本章的重点，但要求学生清楚地知道，不论正电荷还是负电荷，只要 电场力对它们做正功(负功)，电势能就减小(增加)．这一点可与重力做功的情形作对比，帮 助学生来理解．
（六）等势面
教学要求
●理解等势面的概念．
1知道什么是等势面，知道在同一等势面上移动电荷时电场力不做功，知道电场线跟等势 面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面．
2知道处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面．
教学建议
可与地图上的等高线作对比，使学生形象地理解等势面．
（七）电势差跟电场强度的关系
教学要求
●理解匀强电场中电势差跟电场强度的关系．
1知道匀强电场中电势差跟电场强度的关系式Ｕ＝Ｅd，能够推导出这一关系式，并能用来 进行有关的计算．
2知道电场中等势面越密集的地方(相邻等势面间的电势差相等)，电场强度越大．
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(八) 电容器电容
教学要求
●理解电容器电容的概念．
1知道什么是电容器以及常用的电容器．
2知道电容器电容的定义和定义式Ｃ＝Ｑ／Ｕ，并能用来进行有关的计算．
●知道平行板电容器的电容与哪些因素有关．
1知道平行板电容器的电容跟哪些因素有关，有什么关系．
2知道公式Ｃ＝εＳ／（４πkd），但不要求用这个公式进行计算．
教学建议
1讲述电容的概念时，可借助水容器作比喻，说明电容是表示电容器容纳电荷本领的物理 量．
2应使学生明确地知道，如果电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源的两极相连 接，则电容器两极板的电压保持不变；如果充电后切断与电源的连接，则电容器的电量保持 不变．
3本节的“思考与讨论”，意在使学生把这节学过的知识与前面学过的知识联系起来，综 合加以运用， 以提高学生综合分析问题的能力． 最好让学生独立地思考，辅之以教师的引 导， 把问题弄清楚．这比都由教师讲给学生，效果会更好．
＊（九）电容器的连接
教学要求
●了解电容器的串并联．
1知道电容器的串联和并联，以及在什么情况下采用串联，在什么情况下采用并联．
2知道串联时总电容的公式，知道并联时总电容的公式．
（十）静电的防止和应用
教学要求
1通过实例知道静电的危害及其防止办法．
2知道静电应用的实例．
（十一）专题 带电粒子在匀强磁场中的运动
教学要求
●掌握带电粒子在匀强电场中的运动规律，并能分析、解决加速和偏转方面的问题．
●知道示波管的构造和基本原理，并练习使用示波器．
教学建议
1这部分内容要综合运用力学和电学知识，最好先复习一下有关的知识．
2要使学生掌握解决问题的思路和方法，以利于提高他们分析解决问题的能力，而不要单 纯地记住结论．
3在荧光屏上显示正弦曲线即“同步”的原理，本书不作一般要求，教师可根据学生的情 况，或者讲解，或者鼓励有兴趣的同学自己钻研．
4练习使用示波器的实验，可先让学生跟随老师的示范练习使用，然后自己练习使用
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