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

1、高中物理教案：電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析靜電場(chǎng)是整個(gè)高中物理電磁學(xué)的基礎(chǔ)，教材分別從電荷在電場(chǎng)中受力和電場(chǎng)力做功兩個(gè)角度研究靜電場(chǎng)力和能的基本性質(zhì)。而電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，用比值法定義電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)以后學(xué)習(xí)電勢(shì)、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(guò)磁場(chǎng)，在高中階段已具備前概念場(chǎng)力：萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力，并且已學(xué)習(xí)過(guò)用比值法定義密度、速度、加速度、電阻，同時(shí)本章第二節(jié)已學(xué)習(xí)過(guò)理想模型點(diǎn)電荷，這樣有利于學(xué)生進(jìn)行電場(chǎng)和電場(chǎng)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(shí)與技能：（1）知道電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)實(shí)

2、現(xiàn)的，知道電場(chǎng)是物質(zhì)客觀存在的形式之一；（2）理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算；（3）知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，知道電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的；（4）能根據(jù)庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式，并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算；（5）知道電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理，并能應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。2.過(guò)程與方法：（1）通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度的建立過(guò)程，體會(huì)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(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算和場(chǎng)強(qiáng)的疊加，提高學(xué)生的理解和分析問(wèn)題的能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：（1）通過(guò)對(duì)電場(chǎng)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(chǎng)，提高對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)層次；（2）從電場(chǎng)強(qiáng)

3、度概念的建立過(guò)程，體會(huì)物理學(xué)的簡(jiǎn)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(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度概念的建立過(guò)程。2、教學(xué)難點(diǎn)：電場(chǎng)的物質(zhì)性，場(chǎng)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(guò)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(dòng)起來(lái)揭秘：通過(guò)一根透明的繩子提出：現(xiàn)實(shí)中有沒(méi)有不通過(guò)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(gè)魔術(shù)：魔術(shù)1：手指不接觸就可以帶動(dòng)小物體轉(zhuǎn)動(dòng)。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(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的。提出：磁場(chǎng)是

4、一種看不見的物質(zhì)。魔術(shù)2：拿在手中的“菊花”自動(dòng)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(méi)有接觸，是通過(guò)什么發(fā)生相互作用的呢？電場(chǎng)。這節(jié)課我們就來(lái)認(rèn)識(shí)電場(chǎng)、研究電場(chǎng)。（二）新課教學(xué)1.3-1 電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)（Electric field）1.歷史簡(jiǎn)介最初，大部分物理學(xué)家認(rèn)為，靜電力不通過(guò)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(guó)物理學(xué)家法拉第提出了“場(chǎng)”的模型，“場(chǎng)”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(duì)電場(chǎng)的認(rèn)識(shí)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(wèn)：金屬球周圍看起來(lái)什么也沒(méi)有，為什么能讓小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變呢？學(xué)生回答后老師總結(jié)：（1）電場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。這種力叫電場(chǎng)力（Electric field force）。（2）電場(chǎng)的物質(zhì)性：電場(chǎng)能對(duì)放入其中的電荷有力的作用，說(shuō)明它是客觀存在的物質(zhì)；電場(chǎng)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(chǎng)力等非接觸力都是通過(guò)場(chǎng)這種特殊的物質(zhì)產(chǎn)生的。（3）研究電場(chǎng)的方法：通過(guò)放入電場(chǎng)中的電荷的受力來(lái)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(chǎng)強(qiáng)度(Electric field strength）1.建立模型場(chǎng)源電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷（范氏起電

6、機(jī)的金屬球）；試探電荷研究電場(chǎng)的電荷（帶電泡泡球）。為了不影響原電場(chǎng)，并能對(duì)電場(chǎng)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(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)不同位置處絲線的偏轉(zhuǎn)角度或方向不同，說(shuō)明不同位置處受力的大小或方向不同?？偨Y(jié)：同一個(gè)試探電荷所受電場(chǎng)力的大小和方向不同，反映了電場(chǎng)有強(qiáng)弱和方向。那么我們?cè)撊绾蚊枋鲭妶?chǎng)的強(qiáng)弱呢？猜想1：用電場(chǎng)力來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱。3.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模弘妶?chǎng)的強(qiáng)弱與試探電荷所受電場(chǎng)力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材：范氏起電機(jī)的金屬球（作為場(chǎng)源電荷），鐵架臺(tái)，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?cè)囂?/p>

7、電荷的電荷量）。實(shí)驗(yàn)方案由學(xué)生分小組設(shè)計(jì)，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(jì)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(chǎng)力來(lái)描述電場(chǎng)是不準(zhǔn)確的。4.圖表分析問(wèn)題：在真空中點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中, 距離場(chǎng)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(chǎng)力為F，將A、B兩點(diǎn)放入不同電荷時(shí)所受電場(chǎng)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(chǎng)中的不同點(diǎn)A、B時(shí)，電場(chǎng)力的大小反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱；（2）不同試探電荷放入電場(chǎng)中的同一點(diǎn)A時(shí)，電場(chǎng)力并不相同，但電場(chǎng)力和電荷量的比值確定。猜想2：用電

8、場(chǎng)力F與電荷量q的比值來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱。（3）不同試探電荷放入電場(chǎng)中的同一點(diǎn)B時(shí)，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(gè)比值的特點(diǎn)與電場(chǎng)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(chǎng)中的同一點(diǎn)這個(gè)比值是確定的，說(shuō)明可以用這個(gè)比值來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱，叫做電場(chǎng)強(qiáng)度。5.得出結(jié)論定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F與它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)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(shuō)某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E與電場(chǎng)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(duì)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(dòng)的速度、導(dǎo)體的電阻等。思考討論2：場(chǎng)強(qiáng)是矢量，它的方向是否與試探電荷所受電場(chǎng)力的方向是一致的？學(xué)生分析電場(chǎng)中某點(diǎn)放入正電荷和負(fù)電荷時(shí)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(chǎng)強(qiáng)方向。場(chǎng)強(qiáng)的矢量性：物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同。按照這個(gè)規(guī)定，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相反。展示：電場(chǎng)中的同一點(diǎn)放入正電荷、負(fù)電荷時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)方向。提問(wèn)：如果這一點(diǎn)不放電荷，場(chǎng)強(qiáng)的方向該如何確定呢？不變。說(shuō)明：電場(chǎng)強(qiáng)度是電場(chǎng)的固有性質(zhì)，與試探電荷無(wú)關(guān)。延伸：一旦在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入試探電荷，它將受到電場(chǎng)力的作用，大小可

10、由F=Eq來(lái)計(jì)算。三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1.點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)的大小和方向?？偨Y(jié)：場(chǎng)強(qiáng)的定義式E=F/q，適用于任意電場(chǎng)；場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式E= k（Q/r），它是否也適用于任意電場(chǎng)？（只適用于真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)）思考：若電場(chǎng)中某點(diǎn)不放試探電荷，則該點(diǎn)是否還存在場(chǎng)強(qiáng)？場(chǎng)強(qiáng)由哪些因素決定？通過(guò)空間某點(diǎn)的溫度與測(cè)量工具溫度計(jì)關(guān)系的類比，說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量，取決于場(chǎng)源電荷的電量、電性

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

12、上各點(diǎn)場(chǎng)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(shí)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(shí)。關(guān)于電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度的說(shuō)法，下列正確的是：A、_；B、_；C、_；D、_ 。一組學(xué)生設(shè)計(jì)選項(xiàng)，由另一組做出分析，展開對(duì)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(wàn)有引力是通過(guò)引力場(chǎng)發(fā)生相互作用的，地球附近的引力場(chǎng)稱為重力場(chǎng)。請(qǐng)仿照電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣定義重力場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向？試寫出重力場(chǎng)強(qiáng)度的定義式。（2）地球表面附近通常還存在一個(gè)豎直方向的電場(chǎng)，一帶負(fù)電的微粒在此電場(chǎng)中受到一個(gè)向上的力，

13、判斷該電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。2.書面作業(yè)：教材選修3-1第14-15頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)（1）、（2）、（7）題。3.課外閱讀：美國(guó)高中主流理科教材科學(xué)發(fā)現(xiàn)者物理：原理與問(wèn)題（P.W. Zitzewitz，Physics: Principles and Problems）下冊(cè)（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(jì)1.3-1 電場(chǎng)強(qiáng)度一電場(chǎng)二電場(chǎng)強(qiáng)度1.定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)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(chǎng)力的方向5.電場(chǎng)力：F=Eq三點(diǎn)電荷的電場(chǎng)1. 點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式：E=KQ/r2. 適用條件：真空中的點(diǎn)電荷四電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加疊加原理：電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為各