(精品課件)電場教材分析和教學建議03

1、選修3-1教材分析遂昌中學 2007.8教學指導意見解讀 新第一章 1 電荷及其守恒定律2 庫侖定律3 電場強度 4 電勢能和電勢5 電勢差 6 電勢差與電場強度的關(guān)系 7 靜電現(xiàn)象的應用 8 電容器與電容9 帶電粒子在電場中的運動 原第十三章 一、電荷庫侖定律 二、電場電場強度 三、電場線 四、靜電屏蔽 五、電勢差電勢 六、等勢面 七、電勢差與電場強度的關(guān)系 八、電容器的電容 九、帶電粒子在勻強電場中的運動*十、靜電的利用和防止電勢能、電勢、電勢差的知識線索不同電勢能、電勢、電勢差的知識線索不同靜電復印其它更改 新第二章 恒定電流 1 電源和電流2 電動勢 3 歐姆定律4 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

2、 5 焦耳定律 6 電阻定律 7 閉合電路歐姆定律 8 多用電表 9 實驗：測定電池電動勢和內(nèi)阻 10 簡單的邏輯電路 原第十四章恒定電流一、歐姆定律二、電阻定律電阻率三、半導體及其應用四、超導及其應用五、電功和電功率六、閉合電路歐姆定律七、電壓表和電流表 伏安法測 電阻增加 新第三章 磁場1 磁現(xiàn)象和磁場 2 磁感應強度3 幾種常見的磁場4 磁場對通電導線的作用力5 磁場對運動電荷的作用力6 帶電粒子在勻強磁場中的運動 原第十五章 磁場一、磁場磁感線二、安培力磁感應強度三、電流表的工作原理四、磁場對運動電荷的作用五、帶電粒子在磁場中的運動質(zhì)譜儀六、回旋加速器總的感覺 一、結(jié)構(gòu)方面：大體繼承了

3、原教材的基本結(jié)構(gòu)和線索。 二、內(nèi)容方面：新增加的知識內(nèi)容不多（門電路）。并在編寫教材時，注重可讀性、基礎(chǔ)性、連貫性和科學性。 三、理念方面： 新教科書重視“過程”目標的落實，重視“情感”目標的體現(xiàn)，重視聯(lián)系學生生活、社會實踐和現(xiàn)代科技。進一步強調(diào) 物理學的研究思想和方法按照章節(jié)的順序第一章 靜電場本章的特點：1、整個電磁學的開篇，有許多基礎(chǔ)的概念，對后續(xù)知識的學習起著鋪墊的作用.2、概念多、規(guī)律多、結(jié)論多.學生容易混淆.3、知識抽象，學生的感性認識很少.所以本章的學習是整個教材的重點也是教學中的難點.第一章 靜電場一、新教材進一步完善了靜電學中的知識鏈。從而體現(xiàn)了新教科書更重視“過程”目標的落

4、實的理念。實踐中我們可以感覺到：其線索更加符合人的認知過程，更有利于學生對知識網(wǎng)絡的建構(gòu)。新教材的特點電 場 力電場強度電 勢 差電 勢電 勢 能電場力的功電場力做功與路徑無關(guān)試探電荷在場中某點受的電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān)EF/q和重力與重力勢能類比WABEpAEpB試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān)Ep /q電場中兩點電勢之差叫電勢差UABABE數(shù)值等于沿場強方向單位距離的電勢差UEd電 場 力電場強度電 勢 差電 勢電 勢 能電場力的功試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān)電場力做功與路徑無關(guān)電場中兩點電勢之差叫電勢差試探電荷在場中某點受的

5、電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān)E數(shù)值等于沿場強方向單位距離的電勢差EF/qWABEpAEpBEp /qUABABUEd和重力與重力勢能類比WABEpAEpB電場力做功與電勢差的關(guān)系wABUABq電 場 力電場強度電 勢 差電 勢電 勢 能電場力的功電勢定義：單位正電荷由該點移到參考點（零電勢）電場力所做的功定義: UABWAB / q電 勢電 勢 差電 勢 能和重力與重力勢能類比電場強度電 場 力靜電力做功與路徑無關(guān)沒有證明原教材中的有關(guān)知識鏈電場力的功原教材要求更低不涉及正負電荷形成的電場中電勢正負問題不涉及電勢能的正負問題沒有建立電勢與電勢能的關(guān)系式結(jié)合EPA Aq及電場力做功與電勢能

6、變化關(guān)系二、重視科學方法的教學 教師在本章中應重視科學方法的教學，其中最突出的科學方法是類比法。新教材知識線索的設計也非常有利于學生知識的類比。利用類比建立電場強度的概念說明物質(zhì)性：場風看不見、摸不著看不見、摸不著（天空中的風）它們都存在（不能說我們看不見就沒有）如何描述？利用它的性質(zhì)將你帶上電，放入電場中，會受力讓你處在風中，會受力它們都有力的性質(zhì)電場有強弱之分嗎？不同處強弱方向相同嗎？風有強弱之分嗎？不同處強弱方向相同嗎？它們都有強弱、方向如何反映強弱引入物理量放入試探電荷放入試探物體受力與電量的多少？形狀有關(guān)嗎？受力與物體的面積有關(guān)嗎？（電量和尺寸盡可能?。〧/qF/S比值法引入EF/q

7、某一處風的強弱與試探物有關(guān)嗎？某一處電場的強弱與試探物有關(guān)嗎？電場強度是描述電場本身的物理量利用類比建立電勢能的概念功：WFScos 力乘以力的方向上的位移B+MAFq+GCAB重力做功與路徑無關(guān)電場力做功也與路徑無關(guān)力的方向位移相同做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程重力做功，引起重力勢能的變化。那么電場力做功引起什么能量的變化？在重力場中，我們稱之為重力勢能。 在電場中，我們稱之為電勢能。W重 = EP1-EP2W電 = EPA-EPB電場力做正功，電勢能就減少電場力做負功，電勢能就增加電場力作功，電勢能改變重力做功，重力勢能改變重力做正功，重力勢能就減少重力做負功，重力勢能就增加類比電場強度的定

8、義式得出電勢的定義式電場力E=F/q電勢能Ep /q比較相似聯(lián)想試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān)試探電荷在場中某點受的電場力與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān)課本其它一些比較典型的類比：等勢面與等高線的類比；電容器和盛水容器，電容和盛水容器的截面積的類比；帶電粒子垂直進入電場后的偏轉(zhuǎn)運動與平拋運動的類比。等除類比之外，本章還滲透了比較、等效、對稱和反證法等思維方法，也需要引起老師們的重視。學習的過程中，為了精確地把握知識，比較幾乎在無時不刻地進行著，深層次的比較要比較出同中之異和異中之同，幫助我們認識自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。電場特性力能電場強度電場力電功電勢能電勢電勢差E=

9、F/qkQ/r2UAB/dF=EqKQq/r2W=FSCosUABqEPA=AqWA0EPA/qUAOUAB=A-BA=WAB/qEd(N)(N)(普適）(J eV)(J)(普適）(普適）(V)(V)(普適）(普適）(V)(V)(V)(普適）(普適）(勻強）(N/C)(N/C)(V/m)(普適）(點電荷）(勻強）(點電荷）(J)(J eV)(普適）(勻強）正負含義的比較：電荷量的正負電勢能的正負電勢的正負電勢差的正負電場力做功的正負本章的比較教學有：點電荷和質(zhì)點的比較，萬有引力與庫侖定律的比較，電場力和電場強度的比較，電勢與電勢能的比較，帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動和平拋運動的比較等。量性的比較：

10、矢量，標量？絕對量，相對量？（E，F(xiàn)）（其他）（E ，F(xiàn)，W，U）（EP，）特征量，共有量？（E ， ，U）（EP，F(xiàn)， W ）教學指導意見解讀知道電荷的種類和相互作用了解原子呈中性的原因理解電荷守恒定律建議補充：接觸起電、電中和不要求具體記住正、負電荷產(chǎn)生的方式。例：用_摩擦過_棒帶的是正電。不要求了解正負電子湮滅現(xiàn)象和光子概念知道電荷量概念及其單位，知道元電荷二、庫侖定律知道庫侖定律的內(nèi)容及適用條件，會用庫侖定律進行簡單的計算了解點電荷概念，體會科學研究中的理想模型方法點電荷概念應當在定律形成之初建立探究電荷相互作用規(guī)律問題：電荷之間的相互作用力究竟跟哪些因素有關(guān)呢？猜想：可能跟兩個帶電體

11、的電荷量有關(guān)； 可能跟兩個帶電體之間的距離有關(guān)； 可能跟兩個帶電體的形狀有關(guān)； 可能跟空間的介質(zhì)有關(guān)。簡單化：不考慮形狀：點電荷； 不考慮介質(zhì)：真空。情景：圖1.2-1的實驗現(xiàn)象二、庫侖定律知道庫侖定律的內(nèi)容及適用條件，會用庫侖定律進行簡單的計算了解點電荷概念，體會科學研究中的理想模型方法了解電荷在兩個相同金屬球之間等量分配的原理 解決涉及庫侖力的靜力學問題，只限于可用直角 三角形知識解決的情形；運用庫侖定律公式與其他動力學規(guī)律，求解力學與電學綜合的問題，只要求所受各力在同一直線的情形可以用對稱性解釋用處：解決一類問題；理解庫侖扭秤實驗三、電場強度了解試探電荷的作用，理解對試探電荷對電荷量和尺

12、寸的要求經(jīng)歷場強概念的建立的過程，進一步認識用比值定義物理量的方法不要求了解電磁場的產(chǎn)生機理，本節(jié)不要求了解 電磁場反映量度方法對量度結(jié)果的影響 變化的電磁場以有限的速度光速，在空間傳播。它和分子、原子組成的實物一樣具有能量、質(zhì)量和動量，因而場和實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。四、電勢能和電勢了解電勢概念及單位，知道它的定義式，理解與p、q無關(guān)理解電場線的方向與電勢變化的關(guān)系三個類比電場力做功與重力做功的類比電勢能與重力勢能的類比電勢定義與電場強度定義的類比等勢面與電場線的類比 不要求用等勢面去推斷電場的強弱和方向 例 根據(jù)圖所示的電場線和等勢面分布（同一圖中相鄰的等勢面之間的電勢變化量相同），

13、判斷A、B兩點的電場強度的大小 AB六、電勢差與電場強度的關(guān)系掌握電勢差與場強的關(guān)系式，知道其適用條件不要求了解電場強度的方向就是電勢降低最快的方向U=Ed與WFS七、靜電現(xiàn)象的應用不要求計算感應電荷的場強和靜電力不要求應用“處于靜電平衡的導體是個等勢體”解決有關(guān)問題 例如圖所示，在真空中把一絕緣導體向帶負電的小球A緩慢地靠近(不相接觸)時，下列說法中正確的是 A.導體兩端的感應電荷越來越多 B.導體內(nèi)部場強越來越大 C.導體上的感應電荷在B點產(chǎn)生 的場強大于在C點產(chǎn)生的場強 D.導體上的感應電荷在B、C兩 點產(chǎn)生的場強相等 例 在上題中，如果用一根導線將B、C相連，則A有電流從B通過導線流向

14、CB有電流從C通過導線流BC導線上沒有電流通過D無法確定導線上有無電流通過 例 如圖所示，一個不帶電的球形導體放在一個正點電荷附近。在下面的四個圖中，電場線分布的畫法沒有明顯錯誤的是 +八、電容器與電容經(jīng)歷影響平行板電容器電容因素的探究過程，體會其中蘊含的控制變量等思想方法 九、帶電粒子在電場中的運動解決帶電粒子偏轉(zhuǎn)運動問題只限于偏轉(zhuǎn)電極加恒定電壓的情形 例在真空中速度為v=6.4107 m/s的電子束連續(xù)地射入兩平行極板之間，極板長度為l=8.010-2 m，間距為d=5.010-3 m，兩極板不帶電時，電子束將沿兩極板之間的中線通過，如圖所示。在兩極板上加一50 Hz的交變電壓u=U0si

15、nt，如果所加電壓的最大值U0超過某一值Uc時，開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子束有時能通過兩極板，有時間斷，不能通過。 （1）求Uc的大??； （2）求U0為何值時才能使通 過的時間 (t)通 跟間斷的時 間 (t)斷 之比為(t)通：(t)斷=2：1。ld第二章 穩(wěn)恒電流更加重視靜電場和恒定電流之間的內(nèi)在聯(lián)系，對知識的線索進行了進一的優(yōu)化，使知識更加具有系統(tǒng)性、連續(xù)性和科學性。主要教學思想教學中突出能量觀點，強調(diào)功能關(guān)系注重對物理概念、物理規(guī)律的深刻理解。教材在通過實驗探究得出規(guī)律的基礎(chǔ)同時，重視用理論推導的方式得出物理。即重視知識建構(gòu)的“過程”全電路歐姆定律ab電源與電流的關(guān)系電源：電動勢電壓、電阻

16、、電流三者之間的關(guān)系：歐姆定律串、并聯(lián)電路中電壓、電阻、電流之間的關(guān)系電阻定律焦耳定律知識鏈新教科書本章教材的第一節(jié)課，便在靜電場知識的基礎(chǔ)上，通過分析，引入恒定電場的概念，建立了恒定電場跟恒定電流之間的內(nèi)在聯(lián)系。建立起第一、第二兩章的聯(lián)系，消除困惑。為串、并聯(lián)電路的電流關(guān)系提供理論分析基礎(chǔ)06年的教材花了大量的篇幅，分析了導體內(nèi)形成電場恒定的原因：導體內(nèi)電荷的分布是穩(wěn)定的（沒有淤積）導體內(nèi)電場的分布也是穩(wěn)定的導體內(nèi)的電場沿著導線，與導線平行（靜電平衡）大量的分析表明：導體內(nèi)電場是穩(wěn)定，因而在導體內(nèi)形成了穩(wěn)定的電流。關(guān)于串、并聯(lián)電路的主要知識線索串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系串、并聯(lián)電路的電阻關(guān)系根據(jù)

17、電勢差的概念理論分析串、并聯(lián)電路的電流關(guān)系A(chǔ)BCDabcdb1c1d1a1根據(jù)“電荷分布穩(wěn)定”分析得出導線上堆積電荷分布穩(wěn)定導線內(nèi)恒定電場的形成過程電流表和電壓表（及量程改變）建立電流表和電壓表的電路模型AV第三節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電壓表和電流表一個電壓可讀的大電阻一個電流可讀的小電阻建立聯(lián)系，優(yōu)化知識線電池化學反應層E I t內(nèi)電路 I2 r t外電路I2R t第2節(jié)課文非靜電力移送電荷做的功等于其電勢能的增加量。電動勢與非靜電力做功的關(guān)系 EW/q練習題：根據(jù)電動勢計算非靜電力做功根據(jù)“電場力做功，電勢能減小；非靜電力做功，電勢能增”分析閉合電路各點的電勢高低關(guān)系。一個沿電流方向電勢高低變

18、化的直觀圖在圖中分清哪是內(nèi)電路、哪是外電路在內(nèi)、外電路電勢降落處應用焦耳定律根據(jù)能量守恒推導出閉合電路歐姆定律通過路端電壓跟負載的關(guān)系理解歐姆定律本節(jié)課的結(jié)構(gòu)和線索鏈建立聯(lián)系，深化對知識的理解把理論探討和實驗探究結(jié)合起來關(guān)于決定金屬導體電阻大小的因素的探究a 和 b ：長度不同探究方案一aVVVVbcda 和 c ：橫截面積不同a 和 d ：材料不同五、把理論探討和實驗探究結(jié)合起來關(guān)于決定金屬導體電阻大小的因素的探究1. 理論分析導體電阻跟長度的關(guān)系；探究方案二一個導體，可以把它看成是由n段相同長度、橫截面積的同樣導體串聯(lián)而成的。2. 理論分析導體電阻跟橫截面積的關(guān)系；一個導體，可以把它看成是

19、由n股相同長度、橫截面積的同樣導體并聯(lián)而成的。3. 實驗探究導體電阻跟材料的關(guān)系；可以取不同長度、橫截面積、不同材料的導體進行實驗。（探究不同材料比例常數(shù)）一、電源和電流了解電源使電路形成電流的機制不要求計算液體導電時的電流不要求解決與導線內(nèi)部自由電子定向運動速率相聯(lián)系的問題 不要求細致討論導線上的電荷分布和導線內(nèi)的電場分布特點三、歐姆定律通過實驗認識小燈泡的伏安特性本節(jié)教學不要求討論小燈泡電阻隨溫度的變化四、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路會推導串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的總電阻公式，并會用來進行有關(guān)計算了解簡單的混聯(lián)電路及其簡化方法能定性分析電流表和電壓表的內(nèi)阻對電路測量的影響不要求解決無窮網(wǎng)絡等復雜電路問題

20、例 如圖所示的電路中，R0是已知的，要使AB間的總電阻恒等于R0，則R1的電阻值是多大？ABR1R1R1R1R1R1R0四、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路會推導串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的總電阻公式，并會用來進行有關(guān)計算了解簡單的混聯(lián)電路及其簡化方法能定性分析電流表和電壓表的內(nèi)阻對電路測量的影響不要求解決無窮網(wǎng)絡等復雜電路問題電表改裝只限于改裝成單量程電壓表和電流表六、電阻定律 會通過實驗探究導體的電阻與長度、橫截面積、材料的關(guān)系會推導導體的電阻與長度、橫截面積的關(guān)系領(lǐng)會“探究導體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”實驗控制變量的思想dVVVVabcR七、閉合電路歐姆定律能夠結(jié)合其他電學知識解決簡單的綜合性問題 與能量的

21、綜合 與電場的綜合 與磁場的綜合能夠分析外電路為簡單的串、并聯(lián)電路的動態(tài)電路問題不要求分析外電路為混聯(lián)電路的動態(tài)電路問題七、閉合電路歐姆定律不要求分析外電路為混聯(lián)電路的動態(tài)電路問題 例 如圖所示，當電路中的滑動變阻器R4的滑動頭P 向下移動時，消耗功率隨之增大的電阻是A電源的內(nèi)阻rBR1CR2DR4R1R2R3R4E，r七、閉合電路歐姆定律例 在如圖所示電路中，閉合開關(guān)S，四個理想電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示。當滑動變阻器的滑動觸頭P 向下滑動時，四個電表示數(shù)的變化量（絕對值）分別為I、U1、U2和U3 ，則下列敘述正確的是 AU1/I不變，U1/I不變BU2/I變大，U2/I變大

22、 CU2/I變大，U2/I不變DU3/I變大，U3/I不變 能夠分析外電路為簡單的串、并聯(lián)電路的動態(tài)電路問題八、多用電表不要求了解多用電表的電路結(jié)構(gòu)九、實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻領(lǐng)會利用圖象求電源電動勢、內(nèi)電阻的優(yōu)點 I/A U/V了解測定電源電動勢和內(nèi)電阻的其他方法不要求分析測量電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗的誤差十、邏輯電路不要求分析由多個門電路組合的問題不要求利用門電路進行實際控制電路的設計注重滲透STS思想，聯(lián)系生活實際，在教材中的靈活性和開放性作了較多的嘗試。第三章 磁場注重物理實驗，為學生形成物理概念、掌握物理規(guī)律奠定堅實的基礎(chǔ)。注重學生的自主學習，培養(yǎng)學生積極思考，拓展學生思維，引導

23、學生深入研究相關(guān)問題。教材在背景材料方面介紹了人們對磁現(xiàn)象的認識過程、我國古代對磁現(xiàn)象的研究、指南針的發(fā)明和鄭河下西洋等知識。重視在教學中滲透STS教育思想一、磁現(xiàn)象和磁場教材詳細的介紹了電流的磁效應的發(fā)現(xiàn)過程，體現(xiàn)了物理思想（電與磁有聯(lián)系）和研究方法（奧斯特實驗）。 p.85寫道：安培:“奧斯特先生以永遠把他的名字和一個新紀元聯(lián)系在一起了。”法拉第則評價說：“他突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域的大門”， 這樣安排的目的在于讓學生充分體會這種過程與方法，同時也是對學生進行情感態(tài)度價值觀的教育。1、生活中的用電器，很多都應用了磁的知識，請列舉一些并作簡單的分析。2、現(xiàn)在市場上有很多磁保健品，如磁化杯

24、、磁療枕頭等，選擇其中的一種了解其中是否有一定的科學道理，也可以做關(guān)于目前使用人群與效果的調(diào)查。一、磁現(xiàn)象和磁場了解電流的磁效應，領(lǐng)會發(fā)現(xiàn)電流磁效應現(xiàn)象的意義知道磁體和通電導體周圍都有磁場，磁體與磁體、磁體與通電導體、通電導體與通電導體之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的二、磁感應強度通過探究，了解影響通電導線受力的因素磁場有強弱，需要描述磁場強度磁感應強度電場有強弱，需要描述電場強度如何研究？ 小磁針但N極不能單獨存在，也不可能測量N極受力的大小，怎么辦？ 通電直導線磁場不一定是均勻的！電流元孤立的電流元是不存在的 在勻強磁場中對較長導線進行實驗，從而推知一小段電流元的情況。 如何研究？ 檢驗電

25、荷磁場電場定義的方式 比值定義 定義的方式 比值定義 通過什么研究？ 通電導線受力通過什么研究？ 檢驗電荷受力 注意兩種場的區(qū)別。如電場力的方向總是與電場強度E的方向相同或相反；而磁場力的方向恒與磁感應強度B的方向垂直。 磁場電場三、幾種常見的磁場了解直線電流周圍的磁場分布，并會用磁感線描繪 磁感線所在的平面； 磁感線的形狀； 磁感線的疏密。 認識直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的統(tǒng)一性會定性分析平面內(nèi)具有相反方向磁場的磁通量問題三、幾種常見的磁場 例 如圖，矩形線框從直線電流的左邊移到右邊的過程中，通過線框的磁通量如何變化？一、引導學生觀察演示實驗：1、磁場對放入其中的鐵管有作用力2、磁場對放入其中的銅導線沒有作用力3、如果銅導線中通以電流，它便受力引導學生觀察并總結(jié)：磁場對電流有作用力。二、提出問題：磁場對電流的作用力與哪些因素有關(guān)？（學生回答：導線長度、電流、磁場強弱、材料等等）三、實驗驗證：改變電流的大小方向、磁感應強度的大小方向，改變導體