9.3 电场 电场强度 教学设计（表格式）

教学设计
课题 电场 电场强度
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
《电场 电场强度》是高中物理必修第三册第九章第3节。本节从力的角度进一步认识电荷，提出电荷间的相互作用是通过电场发生的,引入电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。电场看不见，摸不着，具有抽象性，需要学生理解，并特别分析了点电荷形成的电场的特点；针对电场强度的矢量性，教材分析了电场强度叠加所遵循的规律,本节内容是高中物理对电磁学的初步认识，是学习电磁学的基础，对后续电学的学习起到主导性地位。
学情分析
电场是学生学习本章接触到的第一个比较抽象的概念，而电场是电磁学规律的重要基础，因此掌握电场的概念对于学生将来学习电磁学的其它内容具有重要的意义。学生遇到的最大困难即怎样描述电场的强弱？为何不直接用电场力的大小反应电场的强弱？为何要用比值定义法引入电场强度的概念？为此，教师要创设情境，引导学生认识到电场力的大小与试探电荷的电荷量、位置有关，不能客观描述电场的强弱。学生对力的学习有了一定的基础，因此从力的角度切入，学生容易理解。用类比法引入电场强度的表达式，容易让学生接受。
学习目标
(1)物理观念:知道场与实物是物质存在的两种不同形式，通过电场表现出的力的性质渗透电场的物质观念。 (2)科学思维:通过电场的定义，强化比值定义法等科学思维方法的应用。用可见的电场线描述看不见摸不着的电场，通过实验去展示电场的分布，培养学生模型建构能力。 (3)科学探究:通过观看视频模拟电场线，根据实验现象知道常见的几种电场，理解什么是电场线及其特点。 (4)科学态度与责任:通过学习，认识各种电场线的分布，让学生形成探索自然，增强认识物质世界的多样性的内在动力。
学习重点难点
教学重点： 电场强度概念的建立。 教学难点： 理解电场强度定义的方法和过程。
教学辅助支持
实物、教具、实验设备器材、多媒体设备等
教学活动设计
过程学习内容与教师活动学生活动设计意图及目标达成环节一 内容1.新课导入 【播放视频】范德格拉夫起电机：怒发冲冠。 情景：擦黑板 问1：黑板擦如何受力？ 教师活动：【提问】 ①我们知道弹力和摩擦力都是接触力，但是相隔一定距离的电荷间可以发生力的作用。电荷间的相互作用是通过什么发生的？ ②人的头发会竖起并散开。为什么会出现这种现象？学生任务/活动1. 观看视频，并结合视频思考问题。 思考：弹力、摩擦力都是因为物体相互接触而产生的，那么电荷间没有接触，它们的相互作用力是因为什么而产生的？ 通过视频激发学生的探究兴趣。 第一个问题采用上一节中的探究实验情景，承接库仑定律的知识，引发学生进一步思考。 第二个问题由视频中产生，与第一个问题一脉相承，引发学生对生活现象的思考。承接上一节的知识点，引出本节的内容。 内容2.提出电场概念 教师活动：（1）投影展示安培和法拉第关于电荷间相互作用的观点。 问1：法拉第和安培的观点各是什么？ 2、介绍物理学史： 法拉第把电荷间相互作用的媒介称为电场。由于电场看不见也摸不着，所以法拉第的观点不能被当时的人们所接受，后来他遇到一位英国的物理学家麦克斯韦，他非常赞同法拉第的思想，在此基础上建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。德国的一位物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，法拉第的观点才逐渐被人们所接受。 学生任务/活动2. 阅读材料 回答问题： 安培认为电荷间的相互作用是一种超巨作用，可以跨越空间，直接发生；法拉第认为电荷间的相互作用需要通过媒介发生。 结合“新课导入”环节的第一个问题，思考电荷间发生力的作用的途径。 提出问题，引出概念 让学生了解历史上关于电荷间相互作用力的争论，知道二人所持的不同观点。介绍物理学史上法拉第观点被人接受的漫长历程，让学生学习科学家执着的探索精神和严谨的治学态度。 在解答“新课导入”环节的第一个问题的同时，引出本节课的研究对象。 小结： 【讲述】电场对场中的其它电荷产生力的作用。 【讲述】 电场的定义：电场存在于电荷周围，是一种特殊物质。 电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，即电场力。 静电场：静止电荷产生的电场。 说明：（1）任何带电体，周围都能产生电场。电场最基本的性质就是对放入其中的电荷有力的作用，（2）电场以及磁场已被证明是一种客观存在。场具有能量，也是物质存在的一种形式。 结合牛顿第三定律，体会电荷通过电场发生相互作用。 从带电体通过电场施加相互作用力感受电场的物质性。 通过电场的基本性质初步感受电场的力学属性。 进一步认识电场的性质。 在对电场概念有了初步认识的基础上进行思考。在前面简单分析的基础上给出电场的定义。 由观察到实验现象得出电场的基本性质，便于学生接受和理解。 对电场的基本性质进行介绍。 环节二内容3.电场强度 【提问】电场对电荷有力的作用，怎样描述这种作用呢？ 由于我们看不到、摸不着电场，我们如何研究它呢？类比举例：请同学们看窗外，请问外面是否有风？ 你们怎么知道？ 同学们是用直接还是间接的方式判断风的存在？ 物理学中，人们针对这种不能直接研究的物理事件往往采取的是间接的研究方法。 引导学生类比“风”分析得出：电场对放入其中的电荷有力的作用这一性质，从而提醒我们可以从这一性质入手去研究电场。 【讲述】 试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，叫试探电荷。 试探电荷的特点：体积足够小；电荷量足够小。试探电荷的引入不改变源电荷的电场。 场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷叫场源电荷，或源电荷。 【提问】如图，连接小球的细绳与竖直方向的夹角不同，离电荷Q越远，夹角越小，这说明了什么问题？电场的强弱与哪些因素有关呢？ 【提问】类似的，我们已经知道，在电场中的同一位置，由于小球所带电荷量不同，所受的电场力不同。这又说明了什么？ 【提问】电场对电荷的作用力与电荷的位置、所带的电荷量有关。那么，能否用电场力来反映电场的性质呢？ 【提问】怎样寻找一个只与电场自身有关的不变的量来反映电场的强弱？ 【提问】在下列情况中，电场力是怎样随试探电荷的变化而变化的？ 【提问】由此，我们能不能发现一个去除试探电荷影响的方法？或者说，引入一个与试探电荷无关的不变量来反映电场的强弱？ 【讲述】电场强度的定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值。符号：E。 【提问】根据定义，电场强度的定义式和单位各是什么？ 【提问】能否根据，说电场强度与电场力成正比，与电荷量成反比？ 【讲述】电场强度的物理意义：反映电场强弱的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在该点所受的电场力。 【提问】在下图中，不同电性的试探电荷在同一电场中所受电场力的方向有何区别？ 【提问】电场强度的方向怎样定义呢？ 【讲述】物理学中规定，电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。 →负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的电场强度方向相反。 【讲述】电场强度的两个性质： 1.唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性（形成电场的电荷及空间位置）决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。 2.矢量性：电场强度也描述电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。 学生任务/活动3. 回顾力学部分的知识，对比并思考。 体会试探电荷、场源电荷不同的作用及其特点。 结合上一节的知识，思考并作答： 同一试探电荷在电场中不同位置受力不同。 →电场对电荷的作用力与电荷的位置有关。 继续思考作答： 不同试探电荷受到的电场力与试探电荷的电量有关。 根据试探电荷的特点分析作答： 试探电荷与原电场无关，但试探电荷所受电场力与其位置、电荷量有关。所以，不能用电场力来反映电场的性质。 思考。 结合库仑定律的知识分析作答： 在电场中的同一位置，当试探电荷的电荷量变为原来的2倍、3倍时，其所受电场力也变为原来的2倍、3倍。 进一步思考并作答： 对于电场中的同一点，试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是一定的。 理解电场强度的定义。 根据定义，分析作答： 定义式： 单位：牛每库（N/C） 思考并作答： 比值定义法定义的物理量E，与电场力和电荷量均无关，只等于它们的比值。 体会电场强度的物理意义。 根据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”判断电场力的方向。 对比电流方向的定义方法思考并理解。 结合定义电场强度的方法理解电场强度的唯一性。 结合力的矢量性及矢量的定义理解电场强度的矢量性。用问题引出对电场强度概念的讨论。 与力学部分的知识加以对比，帮助学生理解场源电荷与试探电荷时间的区别。 结合上一节探究实验的情景，在有了场源电荷、试探电荷概念的基础上，通过一系列问题，引导学生认识到，电场力的大小与试探电荷有关，故不能客观反映电场的力的属性。 将问题具体化，要引入的物理量不止能反映电场的强弱，而且需要是只与电场自身有关的不变量。 进而在上一节库仑定律的基础上创设情境，引导学生发现可以将试探电荷所受电场力与其电荷量的比值作为一个新的物理量引入。 以此帮助学生理解电场强度的概念。 借由此处的讨论，帮助学生进一步认识用比值定义法定义的物理量所具有的特点，强化学生的物理思维，提高学生分析解决物理问题的能力。 在具体情境中分析电场强度的方向，帮助学生加强认知。 强调电场强度的性质，为后续的教学做铺垫。环节三 内容4.点电荷的电场 【提问】点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？ 1、点电荷电场的大小怎样计算？ 提示：这既要用到电场的概念，也要用到上一节学习的库仑定律。中各个物理量的含义是什么？ 2、点电荷电场的方向是怎样的？ 【提问】关于场强的两个公式，有何区别？ 学生任务/活动4. 结合库仑定律、电场强度的概念分析、作答： ∵， ∴ 其中，Q表示场源电荷，r表示电场中点到Q的距离。 结合电场方向的定义分析作答： 正点电荷形成的电场中，各点电场强度的方向都是沿半径向外的。 负点电荷形成的电场中，各点电场强度的方向都是沿半径向内的。 思考并作答。结合上一节所学的内容与本节课学习的电场强度的概念，分析点电荷电场的分布规律。一方面便于学生全面掌握知识点，能更顺畅地处理相关问题；另一方面，也能使学生对电场的概念有更加深入的了解，能更加熟练地运用库仑定律解决问题。 对比两个场强公式，帮助学生明确不同公式的适用范围，以更加清晰地掌握知识点。内容5.电场强度 的叠加 【提问】如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？ 提示：电场强度是矢量。 →独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。 【提问】电场强度的叠加遵循什么规律？ 根据矢量求和的方法分析电场强度的叠加方式： 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。 思考并作答： 电场强度的运算遵循平行四边形定则。 结合力学部分所学的关于矢量运算的知识，引导学生分析电场强度的叠加规律。在已有知识的基础上进行学习，便于学生理解和掌握。 结合上一节点电荷的相关知识，帮助学生对电场的分布有更进一步的认识课堂小结这节课主要从知识和方法两方面进行学习。 知识：理解电场和电场强度。 方法：掌握控制变量法、类比法、比值定义法。
板书设计
作业与拓展学习设计
1、当堂训练（8-10分钟） 练1．放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度E，即E=F/q ，下列说法正确的是（ ） A．若将放入该点的电荷从电场中移出，则该点的电场强度变为0 B．若将放入该点的电荷量增加一倍，则该点的电场强度将减少一半 C．放入该点的正点电荷所受的静电力的方向就是该点的电场强度的方向 D．电场强度的国际单位是安培 练2．关于 E=F/q … ①和 … ②，下列说法中正确的是（ ） (1)①式中，F是放入电场中电荷所受的力，q是放入电场中电荷的电量 (2)①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场电荷的电量 (3)②式中，Q是放入电场中的电荷的电量 (4)②式中，Q是产生电场的电荷的电量 A．（1）（3） B．（2）（3） C．（1）（4） D．（2）（4） 练3.如图所示，在O点固定一点电荷Q，在M点放一点电荷
q＝1.0×10－10 C 。测得Q对q的作用力 F＝1.0×10－8 N，方向沿
直线指向O。 （1）求点电荷Q在M点的电场强度的大小、方向。 （2）拿走q，M点的电场强度如何变化？ 2、梳理本节知识点。 3、教材P16“练习与应用”。
教学反思与改进
本节课是本章的核心内容，概念多且重要。 十两章是在大概念——电场（具体说应该是静电场）统领下的主要研究电场的物质性，即力的性质和能的性质。这两种性质对应两大核心概念——电场强度和电势，电场强度描述电场力的性质，电势描述电场能的性质。充分把握电场和电场强度这两个重要概念有利于相互作用观念和物质观念这两种物理观念的渗透和强化。 2.通过生动有趣的创新实验，激发学生的学习兴趣，启发学生的思维。 本节课用教材“怒发冲冠”实验导入，通过生动有趣的实验，激发学生的学习兴趣。“怒发冲冠”让学生直观感受电场、以及描述电场的简化方法。这些有利于启发学生积极主动的思维。 3.注重对学生科学探究能力的培养。 “科学探究”是指提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素。 本节课电场和电场强度概念的得出借助创设情景、提出问题、作出假设、理论探究、数据分析、得出结论的科学探究过程。引导学生得到电场某点的强弱可以用一比值描述，命名为电场强度。这种探究思想突出了教学重点，用比值定义法抓住了概念的本质，培养的学生科学态度和科学探究能力。 4.重视思想方法的渗透，注重对学生科学思维的培养。 本节课通过电场强度的定义，强化比值定义法等科学思维方法的应用，用风力大小描述风的强弱类比用静电力F描述某处电场的强弱，定义场强时将电场与重力场类比，电场线与初中的磁场磁感线进行类比都用到类比法。均匀带电球体与点电荷的等效用到等效的思想方法。在定义电场强度时，先用电场力描述电场发现其局限性后改用电场强度描述，培养学生的科学推理和质疑创新能力。电场线是抽象物理模型，理解难度大，通过实验去展示电场的分布，培养学生模型建构能力。 本节课任务重、难度大，用一课时完成不容易。