1.4 点电荷电场 匀强电场 课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第三册

1.4 《点电荷电场 匀强电场》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 鲁科版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于鲁科版高中物理必修第一册第一章第4节，是静电场概念的深化与具体化。教材通过引入点电荷这一理想模型，建立电场强度的定义式E = kQ/r ，并进一步分析其方向与空间分布特征，为学生理解电场的矢量性与叠加原理打下基础。随后过渡到匀强电场的概念，强调其场强大小方向处处相同的特点，结合平行板电容器的实例帮助学生形成直观认识。本节内容承上启下，既是对库仑定律和电场基本概念的应用延伸，也为后续学习电势、电场线、带电粒子在电场中的运动等知识提供必要的理论支撑。
学情分析
高二学生已具备一定的抽象思维能力和数学运算基础，前期学习了库仑定律和电场的基本概念，对“场”这一非接触作用已有初步认知。但“电场”本身不可见、不可触，学生在理解电场的物质性、矢量性和空间分布时仍存在困难。部分学生容易将电场强度与电场力混淆，难以区分E与F、q的关系。此外，从点电荷电场到匀强电场的认知跃迁需要较强的空间想象能力。针对这些问题，教学中应借助类比法（如重力场）、可视化手段（电场线模拟）和情境建模，引导学生通过合作探究与问题驱动逐步构建清晰的物理图景。
课时教学目标
物理观念
1. 理解点电荷电场强度的计算公式E = kQ/r ，掌握其方向规律，能正确判断空间某点的场强大小与方向。
2. 认识匀强电场的基本特征，知道平行板电容器间的电场可视为匀强电场，理解其场强恒定的物理意义。
科学思维
1. 能运用控制变量法分析点电荷电场中E与Q、r的关系，发展逻辑推理与数学建模能力。
2. 能通过对比分析点电荷电场与匀强电场的差异，提升抽象概括与模型识别能力。
科学探究
1. 能设计简单实验或模拟方案，探究点电荷周围电场分布规律，体验科学探究的过程。
2. 能利用电场线图示工具，描述不同电场的空间分布，提升信息可视化表达能力。
科学态度与责任
1. 在探究电场本质的过程中，养成严谨求实的科学态度，尊重客观规律。
2. 意识到电场知识在现代科技（如示波器、静电除尘）中的广泛应用，增强社会责任感。
教学重点、难点
重点
1. 点电荷电场强度的公式E = kQ/r 及其方向判定。
2. 匀强电场的概念及其典型实例——平行板电容器间的电场。
难点
1. 理解电场强度是描述电场本身性质的物理量，与试探电荷无关。
2. 建立点电荷电场的空间分布图像，理解场强的矢量叠加原理。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、类比法
教具准备
多媒体课件、电场线模拟软件、静电演示仪、平行板电容器模型、小球悬挂装置
教学环节 教师活动 学生活动
情景导入
【5分钟】 一、创设情境，激发认知冲突 （一）、播放闪电与静电吸附视频
教师首先播放一段雷雨天气中闪电划破长空的震撼视频，紧接着展示一个塑料尺摩擦后吸引纸屑的实验录像。引导语：“同学们，刚才我们看到的闪电，是云层间剧烈的放电现象；而尺子吸纸屑，则是我们常见的静电效应。这些现象背后，都隐藏着一种看不见、摸不着的力量——电场。我们在上节课已经知道，电荷周围存在电场，它是一种特殊的物质形态。那么问题来了：同样是电场，为什么有的地方电场强，能击穿空气产生闪电？有的地方却只能轻轻吸起小纸片？电场的强弱是如何描述的？它在空间中又是怎样分布的呢？”
（二）、提出核心问题链
紧接着，教师在黑板上画出两个点电荷：一个+Q，一个+2Q，分别标出距离它们相同距离r的A、B两点。提问：“如果在这两个位置各放一个相同的试探电荷q，它受到的电场力是否相同？如果不同，说明什么？”引导学生思考电场本身的强弱属性。进一步追问：“如果我们把试探电荷拿走，那个位置还有没有电场？电场强弱还存在吗？”通过这一系列问题，引发学生对“电场强度是否依赖于试探电荷”的深度思考，激发探究欲望。
（三）、引出课题并板书
教师总结：“看来，我们需要一个不依赖于试探电荷的物理量来描述电场本身的强弱和方向——这就是我们今天要深入研究的‘点电荷的电场’以及一种特殊的电场——‘匀强电场’。”随即板书课题：1.4 点电荷电场 匀强电场。 1. 观看视频，感受电场的存在与作用。
2. 思考教师提出的问题，尝试回答。
3. 记录课题，明确学习目标。
4. 参与讨论，表达初步想法。
评价任务 观察专注：☆☆☆
问题回应：☆☆☆
思维参与：☆☆☆
设计意图 通过真实而富有冲击力的生活现象引入，迅速吸引学生注意力，建立物理与生活的联系。通过层层递进的问题链，制造认知冲突，激活已有知识，促使学生主动思考电场的本质属性，为新知建构铺设思维台阶。以“是否依赖试探电荷”为核心问题，直指本节课的理解难点，激发探究动机。
新知建构
【15分钟】 一、探究点电荷电场的分布规律 （一）、回顾电场强度定义，建立研究框架
教师引导学生回顾上节课内容：“我们是如何定义电场强度E的？”学生回答后，教师强调E = F/q这一比值定义法的物理意义：它反映的是电场本身的性质，与试探电荷q无关。接着提出：“现在我们聚焦最简单的带电体——点电荷Q，它在距离r处产生的电场强度E应如何计算？”
（二）、推导点电荷电场强度公式
教师在黑板上逐步推导：根据库仑定律，试探电荷q在点电荷Q作用下受力F = kQq/r ；又因E = F/q，代入得E = (kQq/r )/q = kQ/r 。强调：该公式仅适用于真空中静止的点电荷。同时指出：当Q为正电荷时，E方向沿半径向外；Q为负电荷时，E方向指向电荷本身。教师配合手势演示方向规律，并在黑板上绘制+Q和-Q周围的电场方向示意图。
（三）、组织小组合作探究任务
教师下发探究任务单：“请各小组讨论并回答以下问题：（1）若点电荷电量加倍（2Q），在原距离r处的场强如何变化？（2）若距离变为2r，电量不变，场强又如何变化？（3）若同时将电量加倍、距离加倍，场强如何变化？”要求学生用公式E = kQ/r 进行定量分析，并派代表上台展示推理过程。教师巡视指导，关注学生是否理解E与Q成正比、与r 成反比的关系。
二、引入电场线，构建空间图像 （一）、演示电场线模拟软件
教师打开电场线模拟软件，先展示单个正点电荷周围的电场线分布：呈辐射状向外发散。再展示负点电荷：电场线汇聚指向电荷。解释电场线切线方向表示E方向，疏密程度表示E大小。强调电场线不相交、不闭合、起于正电荷止于负电荷的基本性质。
（二）、引导学生归纳点电荷电场特征
提问：“从电场线图中，你能总结出点电荷电场的空间分布特点吗？”引导学生得出：具有球对称性，离电荷越近场强越大，方向沿径向。教师补充：“这种非均匀、方向变化的电场，称为非匀强电场。” 1. 回忆并复述电场强度定义。
2. 跟随教师推导公式，理解物理逻辑。
3. 小组合作完成探究任务，进行定量分析。
4. 观察电场线模拟，归纳分布规律。
评价任务 公式推导：☆☆☆
定量分析：☆☆☆
图像归纳：☆☆☆
设计意图 通过公式推导强化数学与物理的结合，让学生经历从库仑力到电场强度的逻辑转化过程，深化对“场”独立性的理解。设置小组合作探究任务，让学生在讨论中自主发现E与Q、r的数量关系，提升科学思维能力。利用电场线模拟软件将抽象的矢量场可视化，帮助学生建立空间观念，突破“看不见的场”的认知障碍，实现从公式到图像的多模态理解。
对比深化
【12分钟】 一、引入匀强电场概念 （一）、展示平行板电容器模型
教师拿出平行板电容器模型，介绍其结构：两块靠近的金属板，分别带等量异种电荷。提问：“如果我们在这两块板之间某点放置试探电荷，它受到的电场力会随位置改变吗？会不会像点电荷那样越靠近某极板力越大？”引发学生猜想。
（二）、演示实验验证
教师利用静电演示仪，在平行板间悬挂一个轻质小球（带电），缓慢移动其位置，观察丝线偏转角度是否变化。实验显示：在板间中央区域，偏角基本不变。教师解释：“这说明在大部分区域内，电场强度的大小和方向都保持不变——这种电场称为匀强电场。”板书定义：匀强电场是电场强度的大小和方向处处相同的电场。
（三）、分析匀强电场的电场线特征
教师在黑板上绘制平行板电容器的电场线：一组等间距、平行且同向的直线。强调其特点：疏密均匀（E大小相等）、方向一致（E方向相同）、相互平行。指出边缘存在“边缘效应”，但在中央区域可忽略，近似为匀强电场。
二、对比点电荷电场与匀强电场 （一）、组织表格对比活动
教师投影一张对比表格，包含“场源”“场强分布”“电场线特征”“典型实例”等栏目，邀请学生共同填写。学生回答后，教师补充完善：
点电荷电场：场源为孤立点电荷；E随距离平方衰减；电场线呈辐射状；如原子核周围电场。
匀强电场：场源为等量异号平行板；E处处相等；电场线为平行直线；如示波管、匀强电场加速器。
（二）、强调物理模型的意义
教师总结：“点电荷和匀强电场都是理想化模型。现实中不存在真正的点电荷，也难以获得完全理想的匀强电场，但这些模型帮助我们抓住主要矛盾，简化问题分析，是物理学的重要思想方法。” 1. 观察模型，提出猜想。
2. 观看实验，验证假设。
3. 参与表格填写，对比差异。
4. 理解模型思想，形成认知。
评价任务 实验观察：☆☆☆
概念辨析：☆☆☆
模型理解：☆☆☆
设计意图 通过实物模型与实验演示相结合，将抽象概念具象化，让学生亲眼见证“场强不变”的现象，增强感性认识。利用对比表格引导学生系统梳理两类电场的异同，促进知识结构化。强调理想模型的科学价值，渗透物理建模思想，提升学生的科学素养。实验与理论结合，体现“从实验中来，到实验中去”的科学探究路径。
应用迁移
【8分钟】 一、解决实际问题 （一）、出示应用题情境
教师投影题目：“在真空中，有一个带电量为+3.0×10 C的点电荷Q。求：（1）距离它0.3 m处的A点电场强度大小和方向；（2）若在A点放一个+2.0×10 C的试探电荷，它受到的电场力多大？（k = 9.0×10 N·m /C ）”
（二）、引导学生分步解答
教师引导：“第一步，我们要求的是电场本身的性质，与试探电荷无关，直接用E = kQ/r 计算。注意单位统一。”学生计算后，教师板书过程：
E = (9.0×10 × 3.0×10 ) / (0.3) = (2.7×10 ) / 0.09 = 3.0×10 N/C，方向远离Q。
第二步：“现在我们知道了A点的场强E，再用F = qE求力。”计算得F = (2.0×10 ) × (3.0×10 ) = 6.0×10 N，方向与E相同。
（三）、变式训练
教师追问：“如果试探电荷换成-2.0×10 C，电场强度E是否改变？电场力大小方向如何变化？”引导学生明确E由场源决定，与试探电荷无关；而F方向将与E相反。
二、联系科技应用 （一）、拓展知识视野
教师简要介绍：“匀强电场在现代科技中应用广泛。例如，在示波器中，电子束在匀强电场中发生偏转，实现信号显示；在静电除尘器中，带电尘埃在匀强电场中受恒力作用被吸附到极板上。这些都体现了电场知识的巨大价值。” 1. 阅读题目，理解情境。
2. 运用公式进行计算。
3. 回答变式问题，巩固理解。
4. 了解科技应用，拓宽视野。
评价任务 公式应用：☆☆☆
单位换算：☆☆☆
方向判断：☆☆☆
设计意图 通过典型例题训练，强化学生对点电荷电场公式的应用能力，区分E与F的物理意义，巩固“场强与试探电荷无关”的核心观念。设置变式问题，检验学生思维的灵活性与严谨性。联系实际应用，让学生感受到物理知识的现实意义，激发学习兴趣，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。
课堂总结
【5分钟】 一、结构化回顾知识点 （一）、引导学生复述核心内容
教师提问：“今天我们学习了哪两种重要的电场？”学生回答后，教师梳理：“我们首先研究了点电荷产生的电场，其强度由E = kQ/r 决定，方向沿径向，具有球对称性；随后我们认识了匀强电场，其特点是场强处处相同，电场线为平行等距直线，典型代表是平行板电容器间的电场。”
（二）、升华物理思想
教师深情总结：“电场，看不见，摸不着，但它真实存在，影响着宇宙万物。从一个微小的原子核到浩瀚的雷电云层，电场无处不在。我们用E = kQ/r 这样的公式去描述它的强弱，用电场线去描绘它的模样，这正是人类智慧的伟大之处——用数学的语言解读自然的密码。正如法拉第所说：‘电场是物理实在的场’。希望同学们不仅能记住这些公式，更能体会其中蕴含的科学精神：用模型简化世界，用实验验证真理，用思维探索未知。愿你们在未来的学习中，始终保持对物理世界的好奇与敬畏。” 1. 回顾所学知识，形成体系。
2. 思考物理思想，感悟科学精神。
3. 倾听教师总结，升华情感体验。
4. 明确课后任务，做好学习准备。
评价任务 知识梳理：☆☆☆
思想感悟：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 通过结构化回顾，帮助学生梳理知识脉络，构建完整的认知框架。引用法拉第名言进行情感升华，将知识点上升到科学哲学层面，引导学生体会物理学科的本质与魅力。激励学生保持探索精神，培养科学情怀，实现知识、能力与价值观的统一。
作业设计
一、基础巩固
1. 判断下列说法是否正确，错误的请说明理由：
（1）电场强度E与试探电荷q成反比，与电场力F成正比。
（2）点电荷电场中，离电荷越远，电场强度越大。
（3）匀强电场中各点的电场强度大小相等，方向相同。
2. 在真空中，有一个带电量为 -5.0×10 C 的点电荷。求距离它 0.5 m 处的电场强度大小和方向。（k = 9.0×10 N·m /C ）
二、能力提升
3. 有两个点电荷A和B，分别带电+Q和+4Q，相距为L。在它们连线的中点O处，电场强度多大？方向如何？（提示：使用场强叠加原理）
4. 画出一对等量异号点电荷（电偶极子）周围的电场线示意图，并简要描述其分布特点。
三、拓展探究
5. 查阅资料，了解“电场屏蔽”现象（如法拉第笼）。简述其原理，并列举一个生活中的应用实例。
【答案解析】
一、基础巩固
1. （1）错误。E是电场本身的属性，与F、q无关，E = F/q是定义式。
（2）错误。E = kQ/r ，r越大，E越小。
（3）正确。
2. E = k|Q|/r = (9.0×10 × 5.0×10 ) / (0.5) = (4.5×10 ) / 0.25 = 1.8×10 N/C，方向指向电荷（因Q为负）。
二、能力提升
3. O点距A、B均为L/2。
EA = kQ/(L/2) = 4kQ/L ，方向由A指向B；
EB = k(4Q)/(L/2) = 16kQ/L ，方向由B指向A。
因EB > EA，合场强E = EB - EA = 12kQ/L ，方向由B指向A。
4. 电场线从正电荷出发，终止于负电荷；在两电荷连线上，电场线密集且方向一致；在中垂线上，电场线较疏，方向与连线垂直；整体呈轴对称分布。
板书设计
1.4 点电荷电场 匀强电场
【左侧】点电荷电场
公式：E = kQ/r
方向：正电荷→向外；负电荷→向内
电场线：辐射状（+Q）或汇聚状（-Q）
特点：非匀强，球对称
【右侧】匀强电场
定义：E大小方向处处相同
实例：平行板电容器（忽略边缘）
电场线：平行、等距、同向直线
应用：示波器、静电除尘
【中间】对比总结
| 对比项 | 点电荷电场 | 匀强电场 |
|--------|------------|----------|
| 场源 | 孤立点电荷 | 等量异号平行板 |
| E分布 | E ∝ 1/r | 处处相等 |
| 电场线 | 辐射状 | 平行直线 |
教学反思
成功之处
1. 通过闪电与静电的生活情境导入，有效激发了学生兴趣，问题链设计层层递进，成功引发认知冲突，为新知学习做好铺垫。
2. 结合电场线模拟软件与平行板电容器实验，将抽象的电场可视化、可感化，显著提升了学生对电场空间分布的理解，突破了教学难点。
3. 注重科学思维培养，通过公式推导、定量分析、模型对比等活动，学生在探究中主动建构知识，课堂参与度高。
不足之处
1. 小组合作探究时间略显紧张，部分小组未能充分展开讨论，个别学生仍停留在被动接受层面。
2. 对“场强叠加原理”的铺垫不足，导致部分学生在解决双电荷问题时感到困难，应在后续课程中加强训练。
3. 科技应用部分讲解较简略，可增加短视频或实物演示，进一步增强学生的现实感知。