高中物理優(yōu)秀教案：《電場強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計

1、高中物理教案：電場強(qiáng)度教學(xué)設(shè)計教材分析靜電場是整個高中物理電磁學(xué)的基礎(chǔ)，教材分別從電荷在電場中受力和電場力做功兩個角度研究靜電場力和能的基本性質(zhì)。而電場強(qiáng)度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，用比值法定義電場強(qiáng)度對以后學(xué)習(xí)電勢、電容和磁感應(yīng)強(qiáng)度等概念有著重要的意義，將直接影響到學(xué)生認(rèn)知能力的發(fā)展和思維能力的培養(yǎng)。學(xué)情分析學(xué)生在初中階段已學(xué)習(xí)過磁場，在高中階段已具備前概念場力：萬有引力和庫侖力，并且已學(xué)習(xí)過用比值法定義密度、速度、加速度、電阻，同時本章第二節(jié)已學(xué)習(xí)過理想模型點(diǎn)電荷，這樣有利于學(xué)生進(jìn)行電場和電場強(qiáng)度的上位學(xué)習(xí)，建構(gòu)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能：（1）知道電荷間的相互作用是通過電場實(shí)

2、現(xiàn)的，知道電場是物質(zhì)客觀存在的形式之一；（2）理解電場強(qiáng)度的定義，會根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計算；（3）知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的；（4）能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計算式，并能進(jìn)行有關(guān)的計算；（5）知道電場強(qiáng)度的疊加原理，并能應(yīng)用這個原理進(jìn)行簡單的計算。2.過程與方法：（1）通過電場強(qiáng)度的建立過程，體會間接研究法、控制變量法、比值定義法等重要的研究方法；（2）通過電場強(qiáng)度的計算和場強(qiáng)的疊加，提高學(xué)生的理解和分析問題的能力。3.情感態(tài)度與價值觀：（1）通過對電場概念的學(xué)習(xí)，知道自然界有兩種物質(zhì)實(shí)物粒子和場，提高對客觀世界的認(rèn)識層次；（2）從電場強(qiáng)

3、度概念的建立過程，體會物理學(xué)的簡潔與應(yīng)用之美；（3）培養(yǎng)討論交流、合作探究的的習(xí)慣。教學(xué)重難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)：電場、電場強(qiáng)度概念的建立過程。2、教學(xué)難點(diǎn)：電場的物質(zhì)性，場強(qiáng)的定義、理解及疊加。3、重點(diǎn)難點(diǎn)突破方法：演示實(shí)驗(yàn)、自主研究與理論分析相結(jié)合。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)分析法、引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)法、設(shè)疑探究法等。教學(xué)過程(一)新課引入1、欣賞大衛(wèi)的魔術(shù)表演：手不接觸就讓小紙團(tuán)運(yùn)動起來揭秘：通過一根透明的繩子提出：現(xiàn)實(shí)中有沒有不通過實(shí)物接觸就可以發(fā)生的相互作用呢？2、老師表演另外兩個魔術(shù)：魔術(shù)1：手指不接觸就可以帶動小物體轉(zhuǎn)動。揭秘：小物體是包有白紙的小磁針，手里藏有小磁鐵，它們通過磁場發(fā)生相互作用的。提出：磁場是

4、一種看不見的物質(zhì)。魔術(shù)2：拿在手中的“菊花”自動開放。揭秘：讓站在橡膠墊上的人體帶電，使手中的絲線因帶同種電荷而排斥。提出：散開的花瓣也沒有接觸，是通過什么發(fā)生相互作用的呢？電場。這節(jié)課我們就來認(rèn)識電場、研究電場。（二）新課教學(xué)1.3-1 電場強(qiáng)度一、電場（Electric field）1.歷史簡介最初，大部分物理學(xué)家認(rèn)為，靜電力不通過任何介質(zhì)就立即發(fā)生作用，并被稱為“超距作用”。19世紀(jì)30年代，英國物理學(xué)家法拉第提出了“場”的模型，“場”的模型從基本概念上突破了經(jīng)典力學(xué)的框架，為建立近代物理開創(chuàng)了新的起點(diǎn)。2.對電場的認(rèn)識實(shí)驗(yàn)：讓泡泡球靠近起電機(jī)的金屬球，小球先被吸引，接觸帶電后又被排斥開

5、。設(shè)問：金屬球周圍看起來什么也沒有，為什么能讓小球的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變呢？學(xué)生回答后老師總結(jié)：（1）電場的基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用。這種力叫電場力（Electric field force）。（2）電場的物質(zhì)性：電場能對放入其中的電荷有力的作用，說明它是客觀存在的物質(zhì)；電場不是由分子，原子組成的實(shí)體物質(zhì)，而是一種特殊的物質(zhì)；重力、磁力、電場力等非接觸力都是通過場這種特殊的物質(zhì)產(chǎn)生的。（3）研究電場的方法：通過放入電場中的電荷的受力來研究，這是物理學(xué)中一種常用的研究方法間接研究法。二、電場強(qiáng)度(Electric field strength）1.建立模型場源電荷產(chǎn)生電場的電荷（范氏起電

6、機(jī)的金屬球）；試探電荷研究電場的電荷（帶電泡泡球）。為了不影響原電場，并能對電場中的各點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的研究，要求試探電荷的電荷量足夠小，體積足夠小，試探電荷是一種理想化模型。2.演示實(shí)驗(yàn)把試探電荷放入電場中，發(fā)現(xiàn)不同位置處絲線的偏轉(zhuǎn)角度或方向不同，說明不同位置處受力的大小或方向不同?？偨Y(jié)：同一個試探電荷所受電場力的大小和方向不同，反映了電場有強(qiáng)弱和方向。那么我們該如何描述電場的強(qiáng)弱呢？猜想1：用電場力來描述電場的強(qiáng)弱。3.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模弘妶龅膹?qiáng)弱與試探電荷所受電場力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材：范氏起電機(jī)的金屬球（作為場源電荷），鐵架臺，用絲線懸掛的帶細(xì)銅環(huán)的泡泡球（作為試探電荷），絲綢和玻璃棒（改變試探

7、電荷的電荷量）。實(shí)驗(yàn)方案由學(xué)生分小組設(shè)計，老師演示實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并提出自己的分析（如上表）。在兩種方案的設(shè)計中我們用到了控制變量法這種重要的研究方法，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析可知，僅用試探電荷所受電場力來描述電場是不準(zhǔn)確的。4.圖表分析問題：在真空中點(diǎn)電荷Q的電場中, 距離場源電荷為2r和r處分別有A、B兩點(diǎn)。設(shè)電荷量為q的試探電荷在B點(diǎn)所受電場力為F，將A、B兩點(diǎn)放入不同電荷時所受電場力填入表格并畫出A、B兩點(diǎn)的F-q圖象（1）同一試探電荷放入電場中的不同點(diǎn)A、B時，電場力的大小反映電場的強(qiáng)弱；（2）不同試探電荷放入電場中的同一點(diǎn)A時，電場力并不相同，但電場力和電荷量的比值確定。猜想2：用電

8、場力F與電荷量q的比值來描述電場的強(qiáng)弱。（3）不同試探電荷放入電場中的同一點(diǎn)B時，完成表格并畫出A、B兩點(diǎn)的F-q圖象。展示學(xué)生的作圖情況，分析得出這個比值的特點(diǎn)與電場強(qiáng)弱的特點(diǎn)相吻合。精確的實(shí)驗(yàn)也表明：在任意電場中的同一點(diǎn)這個比值是確定的，說明可以用這個比值來描述電場的強(qiáng)弱，叫做電場強(qiáng)度。5.得出結(jié)論定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F與它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)。定義式：E=F/q單位：N/C6.延伸拓展思考討論1：能否可以說某一點(diǎn)的場強(qiáng)E與電場力F成正比，與電荷量q成反比？學(xué)生回答后老師總結(jié)出比值定義法。比值定義法：物理學(xué)中，把用比值定義物理量表示研究對象的某種

9、性質(zhì)的方法。比如：物質(zhì)的密度、勻速直線運(yùn)動的速度、導(dǎo)體的電阻等。思考討論2：場強(qiáng)是矢量，它的方向是否與試探電荷所受電場力的方向是一致的？學(xué)生分析電場中某點(diǎn)放入正電荷和負(fù)電荷時的受力方向不同，只有人為地做出規(guī)定才能確定某一點(diǎn)的場強(qiáng)方向。場強(qiáng)的矢量性：物理學(xué)中規(guī)定，電場強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)所受的電場力的方向相同。按照這個規(guī)定，電場強(qiáng)度的方向與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的電場力的方向相反。展示：電場中的同一點(diǎn)放入正電荷、負(fù)電荷時的場強(qiáng)方向。提問：如果這一點(diǎn)不放電荷，場強(qiáng)的方向該如何確定呢？不變。說明：電場強(qiáng)度是電場的固有性質(zhì)，與試探電荷無關(guān)。延伸：一旦在電場中某點(diǎn)放入試探電荷，它將受到電場力的作用，大小可

10、由F=Eq來計算。三、點(diǎn)電荷的電場 電場強(qiáng)度的疊加1.點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)練習(xí)：真空中有一點(diǎn)電荷Q1=+3.0（10的-8次方）C，在距此點(diǎn)電荷r=10cm處的A點(diǎn)放入點(diǎn)電荷q=+5.0（10的-10次方）C，已知靜電力常量k=9.0（10的9次方）Nm/C，求這一點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向。總結(jié)：場強(qiáng)的定義式E=F/q，適用于任意電場；場強(qiáng)的計算式E= k（Q/r），它是否也適用于任意電場？（只適用于真空中點(diǎn)電荷的電場）思考：若電場中某點(diǎn)不放試探電荷，則該點(diǎn)是否還存在場強(qiáng)？場強(qiáng)由哪些因素決定？通過空間某點(diǎn)的溫度與測量工具溫度計關(guān)系的類比，說明電場強(qiáng)度是描述電場本身性質(zhì)的物理量，取決于場源電荷的電量、電性

11、和相對位置，與該點(diǎn)是否放置試探電荷無關(guān)。拓展：描述點(diǎn)電荷周圍空間的電場強(qiáng)弱、方向分布情況。畫出正、負(fù)點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向，展示電場中很多點(diǎn)的場強(qiáng)方向，體會其基本規(guī)律：正電荷光芒四射；負(fù)電荷萬箭穿心。2.電場強(qiáng)度的疊加提問：若真空中同時存在兩個點(diǎn)電荷，某一點(diǎn)A的場強(qiáng)方向該怎樣表示呢？矢量合成。設(shè)問：若真空中同時存在三個或更多的點(diǎn)電荷呢？（遵守平行四邊形定則）電場強(qiáng)度的疊加原理：如果有幾個點(diǎn)電荷同時存在，它們電場就互相疊加，形成合電場，這時空間某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和。練習(xí)：若兩個電荷為等量異種電荷，在它們的連線中垂線上，試畫出某點(diǎn)O的場強(qiáng)示意圖。演示：中垂線

12、上各點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向變化情況。（三）鞏固反饋根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)的反饋原理，應(yīng)及時進(jìn)行反饋練習(xí)。反饋練習(xí)要突出基本概念和基本規(guī)律的理解。讓學(xué)生自編一道選擇題，診斷、鞏固所學(xué)的知識。關(guān)于電場和電場強(qiáng)度的說法，下列正確的是：A、_；B、_；C、_；D、_ 。一組學(xué)生設(shè)計選項，由另一組做出分析，展開對抗，合作交流，思悟提升。（四）布置作業(yè)1.課后討論：（1）物體間的萬有引力是通過引力場發(fā)生相互作用的，地球附近的引力場稱為重力場。請仿照電場強(qiáng)度的定義，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣定義重力場強(qiáng)度的大小和方向？試寫出重力場強(qiáng)度的定義式。（2）地球表面附近通常還存在一個豎直方向的電場，一帶負(fù)電的微粒在此電場中受到一個向上的力，

13、判斷該電場強(qiáng)度的方向。2.書面作業(yè)：教材選修3-1第14-15頁問題與練習(xí)（1）、（2）、（7）題。3.課外閱讀：美國高中主流理科教材科學(xué)發(fā)現(xiàn)者物理：原理與問題（P.W. Zitzewitz，Physics: Principles and Problems）下冊（浙江教育出版社，2008）相關(guān)內(nèi)容。4.物理在線：/；/（五）板書設(shè)計1.3-1 電場強(qiáng)度一電場二電場強(qiáng)度1.定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電量q的比值2.定義式：E=F/q3.單位：N/C4.方向：正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向5.電場力：F=Eq三點(diǎn)電荷的電場1. 點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式：E=KQ/r2. 適用條件：真空中的點(diǎn)電荷四電場強(qiáng)度的疊加疊加原理：電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)為各