2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第三册9.3.1电场 电场强度 教学设计（word版教案）

课题：《电场 电场强度》教学设计
部别： 高中 年级： 高一 班级： 组别： 物理 教师：
日期：202 年 月 日 第 节
一、课标要求与解读
【课标要求】
知道电场是一种物质。了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。
【课标解读】
1.知道电场的概念，理解电场强度的概念及定义，知道电场强度是矢量以及场强方向的规定。
2.掌握点电荷的场强及电场的叠加。
3.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的。
4.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。
5.知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。
二、教学内容与分析
【教材分析】
本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第9章第3节的内容, 教科书从电荷在电场中受力入手，引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强 度的叠加”“电场线”“匀强电场”几部分内容组成。
本节我们共分为二课时完成，第一课时我们主要讲 “电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强 度的叠加”这部分内容。
教书定义电场强度的设计思路是:在一个电荷附近的任何一点，检验电荷会受到静电力的作用，静电力与检验电荷的电荷量的比值与该检验电荷的电荷量无关，说明比值反映了空间的某种性质，于是就定义了电场强度。
从某种意义上说，电场强度概念引入的同时也定义了电场。教学中可以提出电场的物质性，但不必过分强调，原因是学生对电场的存在还缺乏感性认识，他们必须通过一段时间的学习后，才能逐步认识。这里只要求学生通过电场对电荷的作用来检验其存在，了解电场是物质存在的形式之一，知道电场具有确定的性质，它对位于电场中的电荷施加作用力。其他方面不要求做进一步的拓展。
另外，对电场强度的理解需要明确的还有:它不依赖于电场中是否有检验电荷，也不依赖于检验电荷的性质。学生应该知道电场强度的定义式，理解其矢量性和叠加性，并会用电场线描述电场。
【学情分析】
电场是一种看不见、摸不着的,以特殊形态存在的特殊物质,与学生的传统物质观不同,需要顺应学习方式构建电场概念,电场、电场强度概念很抽象,需要用对比、类比、逻辑推理、模型想象、思维实验等方法,让学生理解电场、电场强度的引入过程、定义方法、物理意义、初步掌握点电荷电场强度决定式和电场强度叠加原理。
三、核心素养
物理观念：在电场强度概念建立的过程中，比较的是相同电荷量的试探电荷受静电力的大小，采用的是用物理量之比定义新物理量的方法，让学生体会比值定义包含“比较”的思想这一物理观念。
科学思维：领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。
科学探究：经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。
科学态度与责任：使学生初步认识场是一种客观存在的物质，培养学生对物质的认识观。发展对物理学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，树立科学的价值观。
四、教学重点与难点
【教学重点】
1.探究描述电场强弱的物理量。
2.理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。
【教学难点】
电场强度的叠加、点电荷的电场的理解与应用。
五、教学方法
讲授、讨论、谈话、练习
六、教学准备
多媒体课件
七、课时安排
2课时
八、教学过程（第1课时）
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 上一节课我们学习了库仑定律，请回忆库仑定律的内容是什么？ 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这个规律叫作库仑定律。 思考讨论：在真空中两个静止点电荷它们又没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？ 通过本节课的学习相信同学们对库仑定律将有一个更深层的认识。 回忆库仑定律的内容，并思考讨论 为本节的学习埋下伏笔，引起学生学习的兴趣
讲授新课 一、电场 出示图片:法拉第 19 世纪30年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场。电荷之间通过电场相互作用。 1.电场 在电荷的周围存在着一种特殊物质，这种物质看不见、摸不着，我们把这种物质叫作电场。 注意：电场以及磁场已被证明是一种客观存在的物质，场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式。不过只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，上述场的物质性才突显出来。本章只讨论静止电荷产生的电场。 2.电场的基本性质 电场对放入其中的电荷有力的作用，电荷之间的相互作用就是通过电场来实现的。 电荷之间通过电场相互作用 3.电场力 电场对电荷有力的作用叫电场力。 二、电场强度 电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的。因此，在研究电场的性质时，应该将电荷放入电场中，从电荷所受的静电力入手。 1.试探电荷 电荷量和体积都很小的点电荷，这样的电荷常常叫作试探电荷。 电荷量很小，是为了使它放入后——————原来要研究的电场。 体积很小，是为了便于用它来研究————————————. 答案：不影响；电场各点的性质。 2.场源电荷 激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。 注意：试探电荷是为了研究源电荷电场的性质而引入的，它的引入不改变源电荷的电场。 思考讨论1：我们能不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱呢？ 我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱。 试探电荷q2q3q···静电力 F12F13F1···
思考讨论2：那么，用什么物理量能够描述电场的强弱呢？ 由上面的表格我们推测试探电荷在电场中某点受到的静电力F 与试探电荷的电荷量q 成正比。或者说，试探电荷在电场中某点受到的静电力F与试探电荷的电荷量q 之比是一个常量。所以可以用F/q这个物理量来描述电场的强弱。 思考讨论3：你认为这样的推测是否正确？怎样来验证呢？ 如图，在点电荷Q的电场中的P点，放一个试探电荷q1 ，它在电场中受到的静电力是F1 ，根据库仑定律： (1) 同理，如果把试探电荷换成q2 ，它在电场中受到的静电力是 F2 ，有 (2) 由（1）（2）两式可以看出 结论：比值 F/q 由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q及P点与场源电荷之间的距离r有关它才是反映电场性质的物理量。 3.电场强度 （1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。 （2）定义式： （3）电场强度的单位：牛每库，符号： N/C。 如果1 C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1 N，那么该点的电场强度就是1N/C，即: （4）矢量性：物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，跟负电荷在该点所受的电场力的方向相反。 注意：电场中某一点的电场强度的大小和方向由电场本身决定，与放入的电荷无关 。 （5）物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。 例题：在真空中A点有一正电荷Q=2.0×10-4C，把检验电荷q=2.0×10-6C的负电荷置于B点，他们相距离r=2m，如图所示。 求：q所在点的电场强度； 解：方法一：根据库仑定律得：q受到的电场力 根据电场强度的定义得：q所在点的电场强度 方法二： 答：q所在点的电场强度的大小为4.5×105N/C 两个电场强度公式的比较 适用范围式中电荷的意义定义式，适用于一切电场q是试探电荷的电荷量，但E与q无关仅适用于点电荷在真空中的电场Q是场源电荷的电荷量，E与Q成正比
特别提醒 可以由及来推导，而E仅由电场本身因素决定，与F、q无关。 三、点电荷的电场 电场强度的叠加 1.点电荷的电场 思考：点电荷是最简单的场源电荷，一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度怎样表示？ 电场强度 根据上式可知，如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。 （1）正点电荷的电场 当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径向外。 （2）负点电荷的电场 当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径向内。 2.电场的叠加原理 （1）电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这种关系叫做电场强度的叠加原理。 电场强度的叠加 （2）一个半径为R的均匀带电球体（或球壳） 在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即 球形带电体与点电荷的等效 式中的r是球心到该点的距离（r > R） ，Q为整个球体所带的电荷量。 针对练习：关于场强公式E=F/q ①和公式E=kq/r2 ②下列说法正确的是(　 )　 A．①式中的E不是电荷q所产生电场的场强，②式中的场强E是电荷q所产生电场的场强 。 B．①式中的F是放入某电场中的电荷所受的力，q是产生这个电场的电荷 。 C．②式中的场强E是某电场的场强，q是放入此电场中的电荷 D．①②两式都只对点电荷产生的电场才成立。 答案： A 课堂练习 1．关于电场，下列说法中正确的是（　） A．电场是电荷周围空间假想的特殊物质 B．电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型 C．场源电荷必须是点电荷 D．电荷间的相互作用是通过电场产生的 答案：D 2.关于电场强度,下列说法正确的是( ) A.E=F/q，若q减半，则该处的场强变为原来的2倍。 B.E=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r2成反比 C. 由E=F/q知，电场强度E跟电场力F成正比，跟放入电场中的电荷的电量q成反比 D.电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向 答案：B 3.A为已知电场中的一固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则（　　） A．若在A点换上-q，A点的场强方向发生改变 B．若在A点换上电量为2q的电荷，A点的场强将变为2E C．A点场强的大小、方向与q的大小、方向、有无均无关 D．若在A点移去电荷q，A点的场强变为零 答案：C 4.关于电场强度的说法中，正确的是（　　） A．根据定义式E=F/q ，说明E与放在该点的点电荷q有关 B．电场强度方向总是跟电荷所受到电场力方向一致 C．如果电量为q的负电荷，在电场中某点受到的电场力大小为F，则该点的场强大小等于F/q，但场强方向与F和方向相反 D．如果取走放在电场中某点的检验电荷，则该点场强也相应变为零。 答案：C 5.在电场中的A、B两处分别引入不同的试探电荷q，得到试探电荷所受的电场力随电荷量变化的关系如图所示，则（　　） A．EA＞EB B．EA＜EB C．EA=EB D．不能判定EA、EB的大小 答案：A 拓展提高 1.如图甲所示，直线AB是某点电荷电场中过点电荷的一条直线。图乙是放在该直线上a、b两点的电荷所受静电力大小与电荷量间的函数图像。 由此可以判定 (　　) A.场源可能是正电荷，位置在点A左侧 B.场源可能是正电荷，位置在点B右侧 C.场源可能是负电荷，位置在点A左侧 D.场源可能是负电荷，位置在点B右侧 答案：AC 2.点电荷A和B，分别带正电和负电，电荷量分别为4Q和Q，在A、B连线上,如图所示，电场强度为零的地方在(　　) A.B的左侧 B.A的右侧 C.A和B之间 D.A的右侧及B的左侧 答案：A 3.在如图所示的负点电荷的电场中，A、B两点到点电荷的距离相等，则（　） A．A点电场强度方向为图中E1方向 B．A点电场强度方向为图中E2方向 C．A、B两点电场强度方向相同 D．A、B两点电场强度大小相等 阅读课文了解电场的概念、基本性质并听老师讲解 阅读课文了解试探电荷和场源电荷 学生思考讨论我们能不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱呢？那么，用什么物理量能够描述电场的强弱呢？ 阅读课文，在老师的引导下推导决定比值 F/q的物理量 阅读课文记忆 电场强度定义、公式以及物理意义 学生阅读例题并按照老师要求用两种方法解答 阅读课文掌握正点电荷的电场和负点电荷的电场 阅读课文了解电场的叠加原理 学生练习 让学生掌握电场是真实存在的一种看不见、摸不着的一种特殊物质 锻炼学生的自主学习能力 让学生对试探电荷在电场中某点受到的静电力F与试探电荷的电荷量q 之比是一个常量有一个初步认识。 锻炼学生的自主学习能力和逻辑思维能力 为下面的学习打下基础 拓展学生的思路了解场强的公式 锻炼学生的自主学习能力 了解电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和 巩固本节知识
课堂小结 1.电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。 2.试探电荷：电荷量和体积都很小的点电荷。 3.场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。 4.电场强度:定义式 点电荷的电场强度：Q:场源电荷 5.电场的叠加原理：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书 一、电场 1.电场 在电荷的周围存在着一种特殊物质，这种物质看不见、摸不着，我们把这种物质叫作电场 2.电场的基本性质 电场对放入其中的电荷有力的作用，电荷之间的相互作用就是通过电场来实现的。 二、电场强度 1.试探电荷：电荷量和体积都很小的点电荷。 2.场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。 3.电场强度:定义式 点电荷的电场强度 电场强度的单位：牛每库，符号： N/C。 三、点电荷的电场 电场强度的叠加