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文本内容:
电磁学一极化电荷学习目标与任务
(一)学习目标描述知识目标
1.区分极化电荷与“自由”电荷;
2.极化电荷与电极化强度矢量P的关系;
3.练习和应用技能目标
1.通过做题熟练掌握极化电荷的应用,培养自主概括归纳能力;
2.在交互的网络环境中,通过找规律,培养探索新知、自主学习、合作学习的能力;
3.初步培养学生搜集信息和处理信息的能力情感目标
1.在丰富、直观的学习资源中,生动、活泼、主动地探究教学;
2.体验学习的成功,学会与人合作与交流;3,养成勤于发现问题、敢于解决问题的好习惯(-)学习内容与学习任务说明学习内容《普通物理学教程电磁学》第二版95页一98页的内容学习任务完成准备知识的铺垫,自主尝试推导极化体电荷体密度与电极化强度矢量P的关系式和界面上极化电荷面密度与电极化强度矢量P的关系式,并解决相应得题
二、学习重点、难点重点掌握推导方法,及应用难点推导方法
三、学习者特征分析学生刚升上一年级,在一年级已适应大学的教学方法与模式,能够跟上老师的教学方法与模式;在课堂上积极学习,敢于发现问题、提出问题、在问题情境中合作探究
四、学习环境诜择与学习盗源设计
(二)学习资源内容简要说明这堂课的学习资源主要是95页一98页《极化电荷》,主要的内荣有学习主题、学习目标、学法指导、准备知识、重点难点、学习盗源、练习测试、展示讨论、学习拓孱
五、课堂教学过程结构设计
(一)协作学习设计相关内分组情内型使用资源学生活动教师活动容况
1.讨论尝试推让同学独立推导出极化体电荷体密度与电极课本及以前的基础巡视指导,小结点评V导化强度矢量P的关系式和界面上极化电荷面独立密度与电极化强度矢量P的关系式
2.伙伴V总结各自推导结果及理论小组汇总推导结果,总结规律巡视指导,小结点评
3.点评V讲解老师讲解,总结归纳班级听课课堂讲解,归纳总结
一、极化电荷与“自由”电荷极化电荷(束缚电荷)一一电介质极化而出现的宏观电荷,符号为p、、q,自由电荷(束缚电荷)一一非极化引起的宏观电荷,符号为a
二、极化电荷与电极化强度矢量P的关系
1、极化体电荷体密度与电极化强度矢量P的关系如图为一被极化的电介质,电极化强度矢量P逞空间分布,在介质内任取一闭合曲面S,求P对闭合曲面S的通量为此
(1)在S上取面元AS,外法矢为n,过AS作一个两底与AS平行、侧面与P平行、斜高为【的斜柱面,△S又为斜柱面的中切面;
(2)求电矩穿过AS的分子数通过分析可知,凡电矩中心在斜柱体内的分子电矩均穿过AS,设电介质单位体积内的分子数为n,则斜柱体内的分子数为dN=ndV=nA S{cos式中e为AS的外法矢为n与该处电极化强度矢量P的夹角
(3)求穿出△S的极化电荷的电量dq=q dN=q nASJcose=q[nA Scose=PA Scose=P•dS留在AS内的极化电荷的电量为:留在s内的总极化电荷的电量为dq z=-P•dS上式说明,电极化强度矢量P对任意闭合曲面的通量等于面内极化电荷量的负值,这是一般情况当介质均匀极化时,只在介质表面有极化电荷,这时需求出介质表面的极化电荷面密度将曲面S包围的体积趋向于无限小,则得被极化介质内的极化电荷体密度为=一少AVTO即介质内某点的极化电荷体密度等于该点的极化强度的散度
2、界面上极化电荷面密度与电极化强度矢量P、如右图的介质右表面,面外为空气,由于极化均匀,极化电荷实际分布在厚度为1cos的表面层内,取底面为△$、左底包含极化电荷层、右底在介质外的斜柱闭合高斯面S,则极化强度P对该面的通量为病「族病+・病=-户.无△S+On-PSAS2右则引入介质表面层的极化电荷面密度’,则闭合高斯面s内的总电量为q=oAS,P^n,=应用上面P的高斯定理得o=Pcos
00、若
1、2区域为两种不同的介质,极化强度分别为P和P,n为从介质1到介质2的单位法矢,12e、e分别为P、P与n的夹角根据上面相同的方法可得12i
2.病=-.心+dS=JJ D+p0p./=在国S A所以「尸b=p n-n=Pi cos02cos02y课后作业一半径为R,厚度为d的均匀介质圆板(R»d)被均匀极化,其极化强度为P,且P平行与板面(如图所示),求极化电荷在圆板中心产生的电场疆度.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(三)教学结构流程设计开始u复习上节知识,电场是电介质极化的原因,极化则反过来影响电场引出极化电荷3P在老师的指导下,学生自主独立推导极化体电荷体密度与电极化强度矢量的关系3分组讨论U学生交流拓展学习的情况U5老师课堂讲螂」纳总冷U
(四)知识迁移,启发探究补充题一平行板电容器面积为S,两极板间距离为d,中间充满均匀的电介质,已知当一板自由电荷Q时,整块介质的总偶极矩为求电容器中的电场强度p,
1、复习、预习情况;
2、独立推导极化体电荷体密度与电极化强度矢量P的关系式的情况;
3、课堂反应和思考情况。