Kiến thức: Học sinh nắm được khái niệm và tính chất cơ bản về điện trường, khái niệm từ phổ; Định nghĩa cường độ điện trường, đường sức điện trường, điện trường đều; Tính chất của đường
Trang 1Bài 3 : ĐIỆN TRƯỜNG
I MỤC TIÊU:
1 Kiến thức: Học sinh nắm được khái niệm và tính chất cơ bản về điện trường, khái
niệm từ phổ; Định nghĩa cường độ điện trường, đường sức điện trường, điện trường đều; Tính chất của đường sức điện trường; nguyên lí chồng chất điện trường
2 Kĩ năng: Vận dụng thành thạo các công thức E =
q
F
, E M = E 1 + E 2 + + E n,
F= qE, E = 9.109
2
r
Q
để giải một số bài tập định lượng liên quan;
3 Giáo dục thái độ:
II CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH:
1 Giáo viên: Những kiến thức về đường sức từ, từ phổ đã học ở lớp 9; dụng cụ để làm
thí nghiệm về từ phổ
2 Học sinh: Xem lại kiến thức đã học ở lớp 9 về đường sức từ trường từ phổ.
III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề.
* Trình bày những nội dung cơ bản của thuyết
electron;
* Giải thích hiện tượng nhiễm điện do hưởng
ứng
* Trong bài 1, chúng ta biết được rằng hai các
điện tích điểm tương tác với nhau Vậy nguyên
nhân nào gây ra hiện tương tác đó?
* Trong bài này chúng ta nghiên cứu nguyên nhân
gây ra hiện tượng trên
*Học sinh tái hiện lại kiến thức để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên
*Học sinh chú ý lắng nghe, nhận thức nọi dung và vấn đề cần nghiên cứu
Hoạt động 2: Nghiên cứu khái niệm điện trường.
*Chúng ta biểt răng các vật có khối lượng tương
tác hấp dẫn với nhau, vì xung quanh nó tồn tại
trường hấp dẫn
* Vậy xung quanh điện tích có tồn tại trường nào
để các điện tích tương tác với nhau?
* Giáo viên thông báo: Vật lí học hiện đại đã
chứng minh được rằng xung quanh hạt mang
điện (đứng yên) tồn tại một dạng vật chất, gọi
là điện trường.
* Vậy điện trường là gì?
*Vậy có phải khi nào thì các điện tích cũng tương
tác với nhau hay không?
* Giáo viên dẫn dắt học sinh nắm được tính chất
cơ bản của điện trường: Tác dụng lực điện lên
*Học sinh tái hiện lại kiến thức;
*Học sinh thảo luận để tìm câu trả lời theo yêu cầu của giáo viên;
*Học sinh tiếp thu và ghi nhận thông tin;
*Dựa trên cơ sở phân tích và dẫn dắt của giáo viên, học sinh có thể trình bày đựoc
khái niệm điện trường: Là dạng vật chất
tồn tại khách quan xung quanh hạt mang điện (đứng yên);
*Học sinh thảo luận và trả lời câu hỏi theo
Trang 2hạt mang điện đặt trong nó.
* Vậy dựa trên cơ sở khoa học nào để khẳng định
điện trường là một dạng vật chất?
* Giáo viên thông báo sơ lược là điện trường có
năng lượng => điện trường là một dạng của vật
chất (phần này sẽ nghiên cứu sâu ở bài 8)
*Đến đây, giáo viên phân tích để chứng tỏ rằng
tương tác điện là tương tác gần.
*Giáo viên thông báo khái niệm điện tích thử
yêu cầu của giáo viên;
Câu trả lời có thể là:
- Các điện tích luôn tương tác với nhau;
- Các điện tích chỉ tương tác với nhau khi khoảng giữa chúng không lớn lắm
*Học sinh nắm được tính chất cơ bản của điện trường
* Vậy, các điện tích chỉ tương tác với nhau khi điện tích này nằm trong điện trường do điện tích kia gây ra và ngược lại
*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức
Hoạt động 3: Nghiên cứu khái niệm cường độ điện trường.
* Như trên ta biết răng xung quanh điện tích tồn
tại điện trường, chính điện trường gây ra tác dụng
lực điện lên điện tích khác đặt trong nó Vậy tại
một điểm M trong điện trường, lực điện tác dụng
lên các điện tích khác nhau đặt tại M có giống
nhau không?
*Giả sử tại M trong điện trường đặt các điện tích
q1, q2,….,qn thì lực điện tác dụng lên các điện tích
tương ứng là F 1 , F 2 , F n có độ lớn cũng khác
nhau Thực nghiệm chứng tỏ rằng thương số qF
thì luôn luôn bằng nhau tại một điểm xác định
trong điện trường xác định.Nếu xét cả phương,
chiều thì thương số qF không đổi
+ Nếu tiến hành thí nghiệm tại các điểm khác
nhau thì thương số trên cũng khác nhau
* Giáo viên nhấn manh: Thương số qF đặc trưng
cho điện trường về phương diện tác dụng lực và
được gọi là cường độ điện trường Kí hiệu là E
*Vậy cường độ điện trường là gì?
* Giáo viên yêu cầu học sinh rút ra định nghĩa
cường độ điện trường
*Như vậy, cường độ điện trường là một đại lượng
hữu hướng Vậy làm thế nào để xác định được
hướng của vector cường độ điện trường tại một
điểm bất kì trong điện trường khi biết hướng của
lực điện tác dụng lên điện tích đặt tại điểm đó?
* Giáo viên yêu cầu học sinh xác định hướng của
*Học sinh thảo luận và trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;
* Câu trả lời có thể là khác nhau vì theo định luật về tương tác tĩnh điện Coulomb
*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức;
*Học sinh làm việc cá nhân, hình thành định nghĩa cường độ điện trường:
Cường độ điện trường tại một điểm trong điện trường là một đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực điện của điện trường và được xác định bằng thương số giữa lực tác dụng và điện tích đặt tại điểm đó Kí hiệu là E
E = qF
Từ biểu thức định nghĩa về cường độ điện
Trang 3vector cường độ điện trường.
*Làm thế nào để xác định được đặc điểm của
vector cường độ điện trường do một điện tích
điểm gây ra
* Giáo viên trình tự phân tích và dẫn dắt học sinh
xây dựng đặc điểm của vector cường độ điện
trường tại một điểm trong điện trường do điện
tích điểm Q gây ra
*Giáo viên yêu cầu học sinh rút ra đơn vị từ định
nghĩa;
* Giáo viên thông báo: Trong hệ SI, đơn vị của
cường độ điện trường là V/m , đơn vị này được
rút ra từ biểu thức E =
d
U
(học ở bài 3)
trường ta suy ra: F= qE
+ Nếu q > 0: Thì F ↑↑E; + Nếu q < 0: Thì F ↑↓E;
* Học sinh thảo luận theo nhóm dựa vào định nghĩa về cường độ điện trường và định luật tương tác tĩnh điện Coulomb để xác định được đặc điểm của vector cường
độ điện trường E tại điểm M trong điện trường do điện tích điểm Q gây ra:
+ Điểm đặt: Tại điểm M;
+ Phương: Trùng với đường thẳng nối điểm M với điện tích đang xét;
+ Chiều:
- Hướng ra xa điện tích Q nếu Q>0;
- Hướng vào điện tích Q nếu Q < 0
*Học sinh ghi nhận đơn vị của cường độ điện trường là V/m (vôn trên mét)
Hoạt động 4: Nghiên cứu đường sức điện
*Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại khái niệm
đường sưc từ đã học ở lớp 9;
*Giáo viên thông báo khái niệm đường sức điện:
Đường sức điện là đường do ta vạch ra trong
điện trường sao cho tại mọi điểm trên đường
sức điện thì vector cường độ điện trường tại
điểm đó có phương trùng với phương của
đường sức tại điểm đó.
* Giáo viên nhấn mạnh: Định nghĩa đường sức
điện trường xây dựng như trên chưa được chặt
chẽ, tuy nhiên ta xây dựng như thế để xây dựng
các tính chất của đường sức điện trường Để nắm
định nghĩa đường sức điện trường một cách chặt
chẽ thì ta sẽ nghiên cứu ở bài 4
Vậy làm thế nào để xác định đường sức điện
trường của hệ hai điện tích điểm, điện trường do
điện tích điểm gây ra
*Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm
để trả lời theo yêu cầu của giáo viên;
*Giáo viên trình tự dẫn dắt học sinh các tính chất
của đường sức điện trường:
+Tính chất 1: Tính duy nhất của đường sức điện
trường tại một điểm
*Học sinh tái hiện lại kiến thức để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;
*Học sinh ghi nhận định nghĩa của đường sức điện trường
*Học sinh ghi nhận định nghĩa đường sức điện trường;
*Học sinh tiếp thu và ghi nhận thông tin;
*Học sinh làm việc theo nhóm để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên:
+ Đối với điện trường do điện tích Q > 0 gây ra thì các đường sức xuất phát từ điện tích ra xa vô cùng; nếu Q < 0 thì đường xxức từ vô cùng kết thúc ở điện tích âm;
*Học sinh ghi nhận các tính chất của đường sức điện trường
+ Tính chất 1: Tại mỗi điểm trong điện
trường, ta có thể vẽ được duy nhất một
Trang 4Giáo viên dùng phương pháp phản chứng để
chứng minh
Giả sử tại M trong điện trường có thể vẽ được hai
đường sức khác nhau, khi đó theo định nghĩa của
đường sức điện trường ta cũng có thể xác định
được tại có hai vector cường độ điện trường khác
nhau Điều này mâu thuẫn với định nghĩa với
cường độ điện trường;
+ Tính chất 2:
Giáo viên thông báo;
+ Tính chất 3: Giáo viên yêu cầu học sinh sử
dụng phương pháp chúng minh phản chứng để
chứng minh;
+ Tính chất 4: Giáo viên thông báo, phân tích để
làm rõ
*Giáo viên tiến hành thí nghiệm, yêu cầu học sinh
quan sát và rút ra nhận xét
* Giáo viên nhấn mạnh: Hình ảnh các đường hạt
bột thu được gọi là điện phổ
*Giáo viên nhấn mạnh: Hình ảnh điện phổ cho
ta xác định được hình dạng và sự phân bố các
đường sức điện.
đường sức đi qua;
+ Học sinh theo dõi và nắm được phương
pháp chứng minh;
+ Tính chất 2: Các đường sức điện
(trường tĩnh điện) là những đường cong không kín Nó xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm;
+ Tính chất 3: Các đường sức không
bao giờ cắt nhau;
* Học sinh dùng phương pháp phản chứng để chứng minh
Giả sử tồn tại hai đường sức cắt nhau tại
M, vậy tại M có hai đường sức đi qua, điều này vô lý (từ tính chất 1);
+ Tính chất 4: Nơi nào cường độ điện
trường lớn hơn thì các đường sức điện
ở đó được vẽ dày hơn và ngược lại.
+Học sinh quan sát và nhận xét kết quả thu được
*Học sinh ghi nhận khái niệm điện phổ
*Học sinh ghi nhận vấn đề
Hoạt động 5: Điện trường đều.
* Giáo viên yêu cầu học sinh nhận xét về hình
dạng các đường bột (hay các đường sức điện) tại
miền trong hai bản kim loại trong thí nghiệm đã
trình bày ở phần trên;
* Giáo viên nhấn mạnh: Điện trường mà có các
đường sức điện là những đường thẳng song
song cách đều được gọi là điện trương đều;
* Vậy điện trường đều là gì?
*Giáo viên gợi ý học sinh so sánh cảm ứng từ tại
mọi điểm bên trong điện trường đều để rút ra định
nghĩa
* Giáo viên yêu cầu học sinh rút ra được định
nghĩa về điện trường đều
*Giáo viên nhấn mạnh: Khi nói đến điện trường
*Học sinh nhận xét được: Tại miền giữa hai bản kim loại thì các đường bột là những đường thẳng song song cách đều hay các đường sức là những đường thẳng song song cách đều
*Học sinh làm việc cá nhân, rút ra định nghĩa điện trường đều:
Điện trường đều là điện trường có vector cường độ điện trường tại mọi điểm bằng nhau (cùng phương, cùng chiều, cùng độ lớn).
*Học sinh tiếp thu và ghi nhận thông tin
Trang 5đều E ta hiểu rằng đó là điện trường đều có
vector cường độ điện trường E.
Hoạt động 6: Điện trường của một điện tích điểm.
*Từ kết quả trên, giáo viên yêu cầu học sinh xác
định độ lớn của cường độ điện trường tại điểm M
trong điện trường do điện tích Q gây ra;
* Giáo viên yêu cầu học sinh nhăc lại đặc điểm
của vector cường độ điện trường do điện tích
điểm gây ra tại một điểm M trong điện trường;
*Từ biểu thức về độ lớn của cường độ điện trường và định luật tương tác tĩnh điện Coulomb, học sinh làm việc theo nhóm xây dựng biểu thức xác định độ lớn của vector cường độ điện trường tại một điểm trong điện trường do điện tích điểm
Q gây ra:
E = 9.109
2
r Q
* Học sinh tái hiện kiến thức để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;
Câu trả lời đúng:
+ Điểm đặt: Tại điểm M đang xét;
+ Phương: Trùng với đường thẳng nối điểm đang xét và điện tích Q;
+ Chiều:
- Hướng ra xa điện tích Q nếu Q > 0;
- Hướng về điện tích Q nếu Q < 0 + Độ lớn: E = 9.109
2
r Q
IV RÚT KINH NGHIỆM
……… …………
………
………
………
………
…
………
……… …… …………
V BỔ SUNG ……… …………
………
………