电场教材分析与教学探讨

1、2022-4-261南京市第十二中学南京市第十二中学 王志耀王志耀2022-4-2622022-4-2632022-4-2642022-4-2652022-4-2662022-4-2672022-4-268本章特点是概念教学，新教材突出“功和能的关系”，进一步完善了静电学中的知识链电电 势势 能能电场力的功电场力的功 电电 势势 电场力电场力 电场强度电场强度电电 势势 差差电场力做功电场力做功与路径无关与路径无关试探电荷在场中试探电荷在场中某点受的电场力某点受的电场力与电荷量的比值与电荷量的比值跟试探电荷无关跟试探电荷无关EF/q和重力与重和重力与重力势能类比力势能类比WABEpAEpB试探

2、电荷在电场试探电荷在电场中某点的电势能中某点的电势能与电荷量的比值与电荷量的比值跟试探电荷无关跟试探电荷无关Ep /q电场中两点电势电场中两点电势之差叫电势差之差叫电势差UABABE E数值等于沿数值等于沿场强方向单位场强方向单位距离的电势差距离的电势差EU/d2022-4-269了解摩擦起电和感应起电，知道元电荷了解摩擦起电和感应起电，知道元电荷了解静电现象及其在生活和生产中的应用了解静电现象及其在生活和生产中的应用认识电荷守恒定律。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象认识电荷守恒定律。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象1电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律学学习习目目标标教教材材分分析析

3、内容：电荷内容：电荷电荷守恒定律电荷守恒定律元电荷元电荷单列一节单列一节: :凸显基础、尊重发展和认知规律凸显基础、尊重发展和认知规律 新教材突出守恒思想新教材突出守恒思想 “ “自然界电荷只有两种自然界电荷只有两种”,“,“整个原子对外界较远位置表现为电中整个原子对外界较远位置表现为电中 性性”-表述严谨表述严谨-科学态度的教育科学态度的教育做好做好“摩擦起电摩擦起电”和和“感应起电感应起电”两实验两实验起电的实质：带电粒子（例如电子）的转移起电的实质：带电粒子（例如电子）的转移电中性：电荷种类：异种；电荷数量：相等电中性：电荷种类：异种；电荷数量：相等定律两种表述定律两种表述-尤其是第二种

4、：尤其是第二种：“一个与外界没有电荷交换的系一个与外界没有电荷交换的系 统统, ,电荷的代数和保持不变电荷的代数和保持不变”-认识是不断发展的认识是不断发展的 电的转移过程有最小单位且不可分割电的转移过程有最小单位且不可分割-不连续性不连续性-“量子化量子化”萌芽萌芽 19091909密立根的油滴实验密立根的油滴实验-每个油滴都有一个最大公约数每个油滴都有一个最大公约数-元电荷元电荷“问题与练习问题与练习”4 4：进一步突出守恒思想：进一步突出守恒思想2022-4-26101电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律三种起电方式三种起电方式:1、摩擦起电（、摩擦起电（初中已知道初中已知道）物质结构电中性

5、物质结构电中性电子的转移与得失电子的转移与得失 2、感应起电（、感应起电（高中才知道高中才知道）从吸引与排斥的角度解释感应带电从吸引与排斥的角度解释感应带电(为后续电场中的导体作铺垫为后续电场中的导体作铺垫)3、接触起电（、接触起电（可能会猜到可能会猜到）思考题思考题有三个完全一样的绝缘金属球，有三个完全一样的绝缘金属球，A球带的电荷量球带的电荷量为为q，B、C均不带电。现要使均不带电。现要使B球带的电荷量为球带的电荷量为3q/8，应，应该怎么办？该怎么办？功能功能 体现方法：对称性。也为下一节体现方法：对称性。也为下一节“库仑的实验库仑的实验”做准备。做准备。介绍第三种起电方式：接触起电。介

6、绍第三种起电方式：接触起电。【STSSTS】 负电荷使人愉快负电荷使人愉快 实验证明：悬浮在空气中的较大水滴带正电，实验证明：悬浮在空气中的较大水滴带正电，而较小的带负电，由于大水滴沉降较小水滴快，故而较小的带负电，由于大水滴沉降较小水滴快，故雨后空气中充满带负电的小水滴。雨后空气中充满带负电的小水滴。 负电荷可以增强人体某些细胞的机能，对健康负电荷可以增强人体某些细胞的机能，对健康有益。在瀑布、喷泉、溪流、海滨等附近的空气中有益。在瀑布、喷泉、溪流、海滨等附近的空气中有大量的负离子。因而那里的人们会感到精神气爽有大量的负离子。因而那里的人们会感到精神气爽舒服惬意。舒服惬意。电荷守恒定律单列一

7、节的意图是？电荷守恒定律单列一节的意图是？各种守恒定律都是物理学的基本定律，它们不是在盲各种守恒定律都是物理学的基本定律，它们不是在盲目摸索中得来的副产品，它是物理学家追求的目标。新教目摸索中得来的副产品，它是物理学家追求的目标。新教科书突出了守恒的思想，例如，力学中学习功和能的时候科书突出了守恒的思想，例如，力学中学习功和能的时候就是从就是从“追寻守恒量追寻守恒量”开始的。这里把电荷守恒定律作为开始的。这里把电荷守恒定律作为一节，目的就在于此。一节，目的就在于此。摩擦起电和感应起电从属于电荷守恒定律。要通过对摩擦起电和感应起电从属于电荷守恒定律。要通过对这两个现象的分析，使学生想到：电荷可能

8、是守恒的。这两个现象的分析，使学生想到：电荷可能是守恒的。对于元电荷的概念，最重要的是产生电荷量子化的思对于元电荷的概念，最重要的是产生电荷量子化的思想，这是学生第一次接触想，这是学生第一次接触“量子化量子化”，做铺垫而不展开。，做铺垫而不展开。2022-4-26112库仑定律库仑定律 学习目标学习目标了解点电荷的概念。了解点电荷的概念。通过点电荷概念的建立过程，体会建立理想化通过点电荷概念的建立过程，体会建立理想化物理模型的方法。物理模型的方法。通过实验探究影响电荷间相互作用通过实验探究影响电荷间相互作用力的因素力的因素,了解库仑定律的建立过程了解库仑定律的建立过程认识库仑定律，知道静电力常

9、量，认识库仑定律，知道静电力常量，用库仑定律进行有关计算。用库仑定律进行有关计算。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性的多样性与统一性。2022-4-26122库仑定律库仑定律 教教材材分分析析普遍和谐是众美之源普遍和谐是众美之源-庞加莱庞加莱( (Jules Henri Poincar ) ) 内容内容:探究实验探究实验定律建立的历史背景定律建立的历史背景库仑定律库仑定律库仑的实验库仑的实验教学中突出教学中突出“类比类比”：点电荷：点电荷/质点；库仑定律质点；库仑定律/万有引力定律万有引力定律定律教学关注条件：真空中定律教学关注条件

10、：真空中(不考虑介质不考虑介质)/静止静止(不考虑运动不考虑运动)/点电荷点电荷(不考虑形状不考虑形状)-理想化理想化库仑扭秤实验库仑扭秤实验:控制变量法、对称法控制变量法、对称法一种重要的思维：一种重要的思维：“都是二分之一都是二分之一”来自来自“同样的两个金属小球同样的两个金属小球”例题：正负号的处理例题：正负号的处理微观粒子间的库仑力远大于万有引力微观粒子间的库仑力远大于万有引力一一“前前”一一“后后”：1、点电荷概念应当在定律形成之前建立、点电荷概念应当在定律形成之前建立2、建立后我们有认识到：万有引力公式和库仑定律、建立后我们有认识到：万有引力公式和库仑定律的公式的公式在形式上很相似

11、，体现了科学的一种对称美。在形式上很相似，体现了科学的一种对称美。它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，没有相排斥的力；其次，我们看能是相互吸引的力，没有相排斥的力；其次，我们看到，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力到，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但可忽略主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但可忽略2022-4-26133电场强度电场强度知道电荷间的相互作用是通过电场发生的。

12、知道电荷间的相互作用是通过电场发生的。初步了解场是物质存在的形式之一。初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度，根据电场强度定义式进行计算理解电场强度，根据电场强度定义式进行计算认识匀强电场和点电荷的电场认识匀强电场和点电荷的电场（电场的叠加只限于两个场强叠加的情形）（电场的叠加只限于两个场强叠加的情形）知道什么是电场线，会用电场线描述电场知道什么是电场线，会用电场线描述电场了解常见电场的电场线分布。了解常见电场的电场线分布。“经历用实验的方法模拟电场线的过程经历用实验的方法模拟电场线的过程”已删已删,改为选学改为选学,命题中不作要求命题中不作要求学习目标学习目标2022-4-26143电

13、场强度电场强度教教材材分分析析内容：电场内容：电场电场强度电场强度点电荷的电场点电荷的电场 电场的叠加电场的叠加 电场线电场线 匀强电场匀强电场 场是一种客观存在，是物质的存在形式之一。场是一种客观存在，是物质的存在形式之一。存在能被感知：电场的基本性质存在能被感知：电场的基本性质电场力电场力电场电场力的性质力的性质电场强度概念教学：电场强度概念教学： 做好实验，显示：电场的强弱和方向与试探电荷的位置及场源做好实验，显示：电场的强弱和方向与试探电荷的位置及场源 电荷本身（电量及正负）有关（电荷本身（电量及正负）有关（了解试探电荷的作用了解试探电荷的作用）。）。 比值法定义比值法定义“电场强度电

14、场强度”的过程。的过程。 电场强度的矢量性，方向的规定。电场强度的矢量性，方向的规定。点电势的电场点电势的电场 电场强度的叠加：电场强度的叠加：体现了场与实物不同的体现了场与实物不同的“个性个性”电场线电场线-形象描述抽象形象描述抽象-法拉第创举法拉第创举-静电场静电场的电场线的特点的电场线的特点- “ “脚手架脚手架”拆除拆除-作用犹在作用犹在匀强电场匀强电场-电场中电场中 E 处处相同处处相同-在两板外面几乎没有电场在两板外面几乎没有电场一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。-迈克尔迈克尔法拉第法拉第(Michael Faraday，1791-18

15、67) 从哲学角度：物质是不依赖于主观意志为转移的客观存在；从从哲学角度：物质是不依赖于主观意志为转移的客观存在；从数学角度：如果某量是空间各点的函数，这个空间也可以定义为一数学角度：如果某量是空间各点的函数，这个空间也可以定义为一个场，但该矢量场可以不涉及任何物质实体。个场，但该矢量场可以不涉及任何物质实体。高中阶段，我们只能通过试探电荷检测到电场的存在，我们可高中阶段，我们只能通过试探电荷检测到电场的存在，我们可以就此强调电场的物质性了吗？以就此强调电场的物质性了吗？且慢！从物理学角度：承认场的物质性，存在是不够的，更重且慢！从物理学角度：承认场的物质性，存在是不够的，更重要的是场应与实物

16、一样具有质量、能量和动量。要的是场应与实物一样具有质量、能量和动量。科学前辈告诉我们：变化的电磁场以光速在空间传播时与实物科学前辈告诉我们：变化的电磁场以光速在空间传播时与实物一样具有质量、能量和动量，也就是只有在研究了电磁波的能量流一样具有质量、能量和动量，也就是只有在研究了电磁波的能量流动，特别是研究了电磁波的动量之后动，特别是研究了电磁波的动量之后,我们才有充分的理由说我们才有充分的理由说,电磁场电磁场是一种物质是一种物质-我们现在还不能给学生更多的解释。我们现在还不能给学生更多的解释。-教材的表述体现了科学严谨的态度教材的表述体现了科学严谨的态度教材为什么说教材为什么说“只有在研究运动

17、电荷特别是运动变化只有在研究运动电荷特别是运动变化快的电荷时，电场的实在性才凸显出来快的电荷时，电场的实在性才凸显出来”和和“静电场静电场只是描述电荷相互作用的一种有效且方便的方法只是描述电荷相互作用的一种有效且方便的方法”？2022-4-2615ABC脚手架脚手架-电场线电场线1、解决疑难、解决疑难2、快速判断、快速判断3、展示图景、展示图景电场强弱看电场强弱看 疏密，电势疏密，电势 高低视走向高低视走向p15、x 轴上那些地方的轴上那些地方的 E 沿沿 x 方向？方向？2022-4-26164电势能和电势电势能和电势学习目标学习目标经历电势能概念建立的过程，了解电场力做功的特经历电势能概念

18、建立的过程，了解电场力做功的特点。点。知道电势能的相对性。知道电势能的相对性。知道电场力做功与电势能改变的关系。知道电场力做功与电势能改变的关系。了解电势的概念。体验用比值定义物理量的方法。了解电势的概念。体验用比值定义物理量的方法。了解等势面，知道电场线与等势面之间的关系。了解等势面，知道电场线与等势面之间的关系。了解几种典型静电场的等势面的形状与特点。了解几种典型静电场的等势面的形状与特点。2022-4-26174电势能和电势电势能和电势教材分析教材分析内容：静电力做功的特点内容：静电力做功的特点电势能电势能电势电势等势面等势面可以可以从从类比类比重力做功重力做功 理论理论 或从或从“等离

19、子球点亮日光灯等离子球点亮日光灯”、“89“89年山东黄岛油库招雷击起火年山东黄岛油库招雷击起火”等实验或事例等实验或事例 情境情境 开始开始雷击是强电场中电荷放电的结果，电场中的电荷有能量吗雷击是强电场中电荷放电的结果，电场中的电荷有能量吗重力做功重力做功重力势能重力势能功是能量变化的量度功是能量变化的量度静电力做功的特点静电力做功的特点静电力做功与电荷所经路径无关静电力做功与电荷所经路径无关对一切电场都适用对一切电场都适用 不深究不深究 引入电势能的概念引入电势能的概念/ /意义意义 方便计算电场力方便计算电场力( (特别是变力特别是变力) )的功的功/性性质质 系统性，相对性系统性，相对

20、性 电场能的性质：类比电场强度的定义电场能的性质：类比电场强度的定义引入电势的概念引入电势的概念 设定零电势能点设定零电势能点/ /比值法比值法 类比地图中的等高线类比地图中的等高线引入等势面引入等势面形象描述电场的另一方式形象描述电场的另一方式 和电场线比较和电场线比较 常见等差等势面的形状和分布常见等差等势面的形状和分布 等势面相比电场线更为实用等势面相比电场线更为实用 电场力做功与重力做功的类比电场力做功与重力做功的类比-引出势能引出势能电势定义与电场强度定义的类比电势定义与电场强度定义的类比-比值法比值法等势面与电场线的类比等势面与电场线的类比-形象描述的方法形象描述的方法 ：、正电荷

21、沿电场线方向移动，电场力做正功，电势能减、正电荷沿电场线方向移动，电场力做正功，电势能减 小，电势降低；逆电场线方向移动小，电势降低；逆电场线方向移动, ,-电势升高电势升高负电荷沿电场线方向移动，电场力做负功，电势能增负电荷沿电场线方向移动，电场力做负功，电势能增 大，电势降低；大，电势降低；逆电场线方向移动逆电场线方向移动,-,-电势升高电势升高、若取无穷远处为零电势点，则正电荷电场的电势均为、若取无穷远处为零电势点，则正电荷电场的电势均为 正负电荷电场的电势均为负正负电荷电场的电势均为负为什么研究电场能的性质，必先研究电场力做功？为什么研究电场能的性质，必先研究电场力做功？势能又称位能。

22、势能又称位能。各种势能都是空间点的函数，即各种势能都是空间点的函数，即一个点对应一个确定的一个点对应一个确定的值值，如果做不到，就不可能定义某种势能。，如果做不到，就不可能定义某种势能。例如，在有摩擦的平面上把一个物体从基点例如，在有摩擦的平面上把一个物体从基点O移到某点移到某点A，沿不同路径运，沿不同路径运动时摩擦力做的功不一样，这种情况下就不能在动时摩擦力做的功不一样，这种情况下就不能在A点定义所谓的点定义所谓的“摩擦势能摩擦势能”。分析某种力做功的特点，就能知道是否分析某种力做功的特点，就能知道是否“一个点对应一个确定的一个点对应一个确定的势能势能值值”。强调这些，目的是使学生对于势能有

23、个清晰的认识。学习重力势能时教科书强调这些，目的是使学生对于势能有个清晰的认识。学习重力势能时教科书这样做了，学习电势能时还要这样做。教科书在这里以自己的行动渗透了科这样做了，学习电势能时还要这样做。教科书在这里以自己的行动渗透了科学态度的教育：说话、做事要讲道理，要合乎逻辑。学态度的教育：说话、做事要讲道理，要合乎逻辑。有这样一个疑问：分析静电力做功的特点要用掉一些时间，尽管这样有有这样一个疑问：分析静电力做功的特点要用掉一些时间，尽管这样有利于科学方法和科学态度的教育，但是会不会影响学生解题的训练？利于科学方法和科学态度的教育，但是会不会影响学生解题的训练？其实两者可以兼顾。分析做功特点时

24、的主要运算是功的计算，还有就是其实两者可以兼顾。分析做功特点时的主要运算是功的计算，还有就是“用不变的量代替变化的量用不变的量代替变化的量”的方法。这些都是解题所需要的非常基本的技的方法。这些都是解题所需要的非常基本的技能能.教学时不仅要想着目标教学时不仅要想着目标得到做功与路径无关的结论；更要想着过程得到做功与路径无关的结论；更要想着过程功的计算。功的计算。2022-4-26181、电势是从能的角度描述电场性质的又一重要物理量、电势是从能的角度描述电场性质的又一重要物理量2、明确电势（标量）和电场强度（矢量）的区别与联系、明确电势（标量）和电场强度（矢量）的区别与联系3、电势是相对的，电势零

25、点的选取：、电势是相对的，电势零点的选取： 电势零点的选取一般来说是任意的，以处理问题方电势零点的选取一般来说是任意的，以处理问题方 便简洁为原则。便简洁为原则。 当电荷分布局限在有限空间（例如实验室）时，一当电荷分布局限在有限空间（例如实验室）时，一 般选择无穷远处为电势零点。般选择无穷远处为电势零点。 在实际应用时，习惯上取大地电势为零。在实际应用时，习惯上取大地电势为零。4、某点的电势实际上就是该点与参考点的电势差。、某点的电势实际上就是该点与参考点的电势差。5、用好两个用好两个“思考与讨论思考与讨论”：前者有助于建立电势能的前者有助于建立电势能的概概 念；后者可加深对念；后者可加深对“

26、电势与试探电荷无关，而电势能电势与试探电荷无关，而电势能与与 试探电荷有关试探电荷有关”的理解。的理解。2022-4-2619神来笔神来笔-等势面等势面1、等差等势面：两相邻等势面间的电势差相等。、等差等势面：两相邻等势面间的电势差相等。2、电场线描述场强分布规律，等势面描述电势分布规律、电场线描述场强分布规律，等势面描述电势分布规律3、在等势面上：电势处处相等、在等势面上：电势处处相等移动电荷，电场力不做移动电荷，电场力不做 功功等势面和场强处处垂直。等势面和场强处处垂直。4、电场线处处与等势面垂直，且总是由较高的等势面指、电场线处处与等势面垂直，且总是由较高的等势面指 向较低的等势面。向较

27、低的等势面。5、电场线密处等势面也密。、电场线密处等势面也密。6、静电平衡的导体，其表面是一个等势面。、静电平衡的导体，其表面是一个等势面。2022-4-26205电势差电势差学学习习目目标标理解电势差的概念及其定义式，进行有关计算。理解电势差的概念及其定义式，进行有关计算。了解电势差、电势、电势能之间的区别和联系。了解电势差、电势、电势能之间的区别和联系。教教材材分分析析线索：类比高度差线索：类比高度差电势差电势差将高度差和电势差类比。将高度差和电势差类比。 电势差电势差( (绝对绝对) )比电势比电势( (相对相对) )更重要。更重要。定义定义: :电场中两点间电势的差值叫电势差电场中两点

28、间电势的差值叫电势差 电压电压 定义定义:单位正电荷从单位正电荷从A到到B电场力所做的功电场力所做的功 两定义的统一性两定义的统一性 导出电场力做功和电势差的关系：导出电场力做功和电势差的关系： 不需考虑路径不需考虑路径, ,计算计算W变得十分简便变得十分简便, ,注意下标的表达注意下标的表达 用好课本例题，注意正负号的应用。用好课本例题，注意正负号的应用。ABABWqUABpApBABWEEqU2022-4-2621电势、电势差电势、电势差电势能电势能1反映电场能的性质的物理量反映电场能的性质的物理量电荷在电场中某点时所具电荷在电场中某点时所具有的势能有的势能2电场中某一点的电势的大小，电场

29、中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷只跟电场本身有关，跟点电荷无关无关电势能的大小是由点电荷电势能的大小是由点电荷和该点电势共同决定的和该点电势共同决定的3电势差指电场中两点间的电势电势差指电场中两点间的电势之差，之跟电场本身有关，跟之差，之跟电场本身有关，跟点电荷无关点电荷无关电势能的改变量是指点电电势能的改变量是指点电荷在电场中两点间的电势荷在电场中两点间的电势能之差能之差4单位：单位：V单位：单位：J5联系：联系：ABABU ppBpAEEEppBpABABAABEEqqUqU 2022-4-2622思考：按电势能电势电势差的思考：按电势能电势电势差的 逻辑关系展开教学有何缘

30、由？逻辑关系展开教学有何缘由？首先，新教科书欲突出科学思想，其中重要的一条首先，新教科书欲突出科学思想，其中重要的一条是通过做功研究能量。是通过做功研究能量。其次，分析了静电力做的功特点之后，可自然地和其次，分析了静电力做的功特点之后，可自然地和重力做功和重力势能的类比，得到电势能的概念，随后，重力做功和重力势能的类比，得到电势能的概念，随后，由于电势能与检验电荷成正比，于是又得到了电势由于电势能与检验电荷成正比，于是又得到了电势-也也可视为电势差可视为电势差-电势差自然得出电势差自然得出-便于落实便于落实“通过通过做功研究能量做功研究能量”和突出和突出“类比类比”思想。思想。再者再者能量能量

31、一章刚学完，能量对学生不是陌生的一章刚学完，能量对学生不是陌生的概念，但电势和电势差则相对抽象，先学电势能再学电概念，但电势和电势差则相对抽象，先学电势能再学电势差也符合从具体到抽象的原则。势差也符合从具体到抽象的原则。2022-4-26236电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系学习目标学习目标认识匀强电场中电势差与电场强度的关系，认识匀强电场中电势差与电场强度的关系，进行有关简单计算。进行有关简单计算。教材分析教材分析内容重点：匀内容重点：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两 点沿电场方向的距离的乘积。点沿电场方向的距离的乘积。内容难点：

32、在匀强电场中，电场强度的大小为什么等于两点内容难点：在匀强电场中，电场强度的大小为什么等于两点 间的电势差与两点沿电场强度方向上距离的比值间的电势差与两点沿电场强度方向上距离的比值教学思考：教学思考：、从两个层面来认识从两个层面来认识“场强和电势场强和电势”的联系：的联系： 定性关系：对电场中某点，场强的方向为电势定性关系：对电场中某点，场强的方向为电势 降落最快的方向；对不同点，场强越大，电势降落最快的方向；对不同点，场强越大，电势 变化越快变化越快-场强是电势差对空间位置的变化率场强是电势差对空间位置的变化率 定量关系：在匀强电场中：定量关系：在匀强电场中： 、全面认识电场：场强和电势差之

33、间的关系反、全面认识电场：场强和电势差之间的关系反 映的是电场的力的性质和能的性质之间的关系映的是电场的力的性质和能的性质之间的关系 -用联系的观点审视用联系的观点审视。UEd2022-4-26247 学习包学习包 静电现象的应用静电现象的应用学习包学习包是一种新颖的学习方式的尝试，它将需要学习的某些内容是一种新颖的学习方式的尝试，它将需要学习的某些内容整整“包包”地呈现在学生面前，大致包括地呈现在学生面前，大致包括“问题问题任务任务”、“实验实验探探索索”、“资料资料信息信息”三部分。三部分。学习包学习包要求做到：打开学习包，问题自己想，实验自己做，资料要求做到：打开学习包，问题自己想，实验

34、自己做，资料自己找。学习过程在老师指导下自主活动、协作交流、完成小结、自己找。学习过程在老师指导下自主活动、协作交流、完成小结、展示成果展示成果-体验到主动获取知识的乐趣。体验到主动获取知识的乐趣。第一阶段：问题探讨第一阶段：问题探讨利用网上检索和课本中所提供的资料，整理利用网上检索和课本中所提供的资料，整理归纳，探讨下述问题，并进行交流：什么是归纳，探讨下述问题，并进行交流：什么是静电平衡静电平衡/静电平衡下的导体的电场的特点静电平衡下的导体的电场的特点/什么是尖端放电什么是尖端放电/如何实现静电屏蔽等如何实现静电屏蔽等第二阶段：实验探索第二阶段：实验探索法拉第圆筒法拉第圆筒/屏蔽手机等屏蔽

35、手机等第二阶段：课题研究第二阶段：课题研究选择一个课题进行研究，完成后在班级展示选择一个课题进行研究，完成后在班级展示和交流和交流2022-4-26258电容器与电容电容器与电容教材分析教材分析电容器的构造，常用电容器电容器的构造，常用电容器 最好展示实物最好展示实物 电容的充放电电容的充放电运用类比法得出电容运用类比法得出电容 又一个比值定义的物理量又一个比值定义的物理量 经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，体会其中蕴含经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，体会其中蕴含 的的控制变量控制变量等思想方法等思想方法 实验：认为电容器所带电荷量不变；偏角实验：认为电容器所带电荷量不变；偏角

36、归纳：给出电容器电容的决定式归纳：给出电容器电容的决定式 知道：知道：定性层面定性层面 用传感器观察电容器的充电和放电用传感器观察电容器的充电和放电( (有条件的话演示一下有条件的话演示一下) ) 举例或实验：电容器的应用：举例或实验：电容器的应用：摄影闪光灯、环保手电筒摄影闪光灯、环保手电筒 学习目标学习目标 了解电容器的构造和常用电容器。了解电容器的构造和常用电容器。知道电容器充电和放电过程是能量转化过程。知道电容器充电和放电过程是能量转化过程。了解电容器的电容了解电容器的电容（电容器的计算不作要求）（电容器的计算不作要求）经历影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，经历影响平行板电容器电

37、容因素的实验探究过程， 知道决定平行板电容器电容大小的因素。知道决定平行板电容器电容大小的因素。通过具体事例了解电容器在技术中的应用。通过具体事例了解电容器在技术中的应用。U2022-4-2626+ 静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差静电计静电计2022-4-26279带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动学学习习目目标标认识带电粒子在匀强电场中的运动认识带电粒子在匀强电场中的运动（讨论带电粒子在匀强电场中运动，只限于带电粒

38、（讨论带电粒子在匀强电场中运动，只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况）子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况）了解示波管的基本原理了解示波管的基本原理了解示波器面板开关与旋纽的作用，并会使用示波器观了解示波器面板开关与旋纽的作用，并会使用示波器观察直流电与交流电的波形察直流电与交流电的波形:已删已删,改为选学改为选学,命题中不作要求命题中不作要求教教材材分分析析内容：带电粒子的加速内容：带电粒子的加速带电粒子的偏转带电粒子的偏转示波管的原理示波管的原理带电粒子的加速：用动能定理的好处，带电粒子的加速：用动能定理的好处，W=qU 适用于任何电场适用于任何电场带电粒子的偏转：和平抛运

39、动类比。带电粒子的偏转：和平抛运动类比。带电粒子的平衡：科学足迹带电粒子的平衡：科学足迹密立根实验密立根实验 示波管的原理。示波管的原理。2022-4-26281.在在YY电极上不加电压，在电极上不加电压，在XX电极上加如图所示电极上加如图所示Ux，荧光屏上出现什，荧光屏上出现什么图形？么图形？ UxU-U0Tt2T设置台阶设置台阶2.在在XX电极上不加电压，在电极上不加电压，在YY电极上加如图所示正弦规律变化的电压电极上加如图所示正弦规律变化的电压Uy，又会出现什么图形？，又会出现什么图形？UyU-U0T2Tt拾级而上拾级而上2022-4-2629水到渠成水到渠成3.在在YY电极上加上如图电

40、极上加上如图1所示的正弦规律变化的电压，在所示的正弦规律变化的电压，在XX电极上加如图所示从电极上加如图所示从-U2到到U2均匀变化的电压，两电压同时开均匀变化的电压，两电压同时开始，周期相同，在荧光屏上出现什么图形？始，周期相同，在荧光屏上出现什么图形？UxU2-U20TtUyU1-U10tT2022-4-26301 1、在本章学习中，为什么要强调静电场？、在本章学习中，为什么要强调静电场？ 点电荷相对观察者静止，其产生的场为静电场。运动电荷周围不仅有电场而点电荷相对观察者静止，其产生的场为静电场。运动电荷周围不仅有电场而且还有磁场；另外，变化的磁场产生的涡旋电场与静且还有磁场；另外，变化的

41、磁场产生的涡旋电场与静电场也不同，例如其电场线是闭合的。电场也不同，例如其电场线是闭合的。2 2、电荷、元电荷、场源电荷、试探电荷、点电荷、电荷、元电荷、场源电荷、试探电荷、点电荷 电荷：是使物质之间产生电相互作用的一种属性电荷：是使物质之间产生电相互作用的一种属性 元电荷：电荷多少是可以量度的，但电荷量是不能连续变化的，元电荷：电荷多少是可以量度的，但电荷量是不能连续变化的，最小的电荷量叫元电荷。最小的电荷量叫元电荷。场源电荷：激发电场场源电荷：激发电场被检验被检验的电荷称为场源电荷。的电荷称为场源电荷。试探电荷：这是一个理想化的模型。用试探电荷研究电场的性质的过程，实试探电荷：这是一个理想

42、化的模型。用试探电荷研究电场的性质的过程，实际上是一个思想实验的过程，因为所有利用试探电荷的操作都只是在思想中进行的。际上是一个思想实验的过程，因为所有利用试探电荷的操作都只是在思想中进行的。试探电荷是量度电场强弱的工具，跟其他量度工具一样，它的引入可能会对量度的试探电荷是量度电场强弱的工具，跟其他量度工具一样，它的引入可能会对量度的对象产生影响。教学时可以利用类比的方法帮助学生认识这一道理。对象产生影响。教学时可以利用类比的方法帮助学生认识这一道理。点电荷：这又是一个理想化的模型。不考虑其尺寸、形状和电荷分布情况的点电荷：这又是一个理想化的模型。不考虑其尺寸、形状和电荷分布情况的带电体。在研

43、究带电体间的相互作用时，若带电体的尺寸远小于它们之间的距离时，带电体。在研究带电体间的相互作用时，若带电体的尺寸远小于它们之间的距离时，就可把带电体看成点电荷。就可把带电体看成点电荷。 3 3、验电器和静电计：、验电器和静电计：P3P3和和P30P30两小栏目内容的比较。两小栏目内容的比较。 2022-4-2631一、正确理解一、正确理解1、矢量的正负号：矢量的正负号：在解决共线的矢量运算时，先规定正方向，分出正在解决共线的矢量运算时，先规定正方向，分出正 负，此时矢量运算简化为代数运算，可见矢量的正负完全是为了运算负，此时矢量运算简化为代数运算，可见矢量的正负完全是为了运算 简便，其正负表示

44、方向。简便，其正负表示方向。2、标量的正负号：标量的正负号：表示与某一参考值相比的相对大小（如表示与某一参考值相比的相对大小（如Ep）、高低）、高低 (如如)、增减、增减(如如E)。区分动力做功还是阻力做功。区分动力做功还是阻力做功.表示方向的表示方向的 同异，例如电流和电动势，但与矢量形似而质不同。特定含义：电同异，例如电流和电动势，但与矢量形似而质不同。特定含义：电 荷的正负，虚实像等。荷的正负，虚实像等。二、具体应用二、具体应用1、库仑力或电场强度的矢量运算：库仑力或电场强度的矢量运算：当在一条直线上或正交分解时，要用当在一条直线上或正交分解时，要用 到，但注意求库仑力时并不需带正负号。

45、到，但注意求库仑力时并不需带正负号。2、求电势差、电势、电势能、电场力做的功：求电势差、电势、电势能、电场力做的功： 不带正负号：只求其值，符号由物理过程及正负意义来判断。不带正负号：只求其值，符号由物理过程及正负意义来判断。 带正负号：严格按符号法则计算，答案包含数值和有反映物理意义带正负号：严格按符号法则计算，答案包含数值和有反映物理意义 的符号。的符号。2022-4-2632一：概念教学一：概念教学一、本章电学概念举足轻重，贯穿始终，是学好电磁学的一、本章电学概念举足轻重，贯穿始终，是学好电磁学的 基础，而且始终不离两条主线：力和能。基础，而且始终不离两条主线：力和能。 二、概念教学的二

46、、概念教学的一般一般程序：程序： 1 1、概念的导入：为什么要引入新的概念？、概念的导入：为什么要引入新的概念？ 2 2、概念的形成：怎么描述和定义新概念？、概念的形成：怎么描述和定义新概念？ 3 3、概念的剖析：内涵和外延概念的结构、概念的剖析：内涵和外延概念的结构 概念的特征概念的联系概念的特征概念的联系 4 4、概念的巩固：、概念的巩固：有效有效的保证理解的标准的保证理解的标准 概念的辨析形成概念图概念的辨析形成概念图 5 5、概念的反思：、概念的反思：批判性思维（假如不是这样呢）批判性思维（假如不是这样呢） 2022-4-2633科学设置问题，及时反馈巩固科学设置问题，及时反馈巩固为什

47、么说电场中的电场强度反映了电场本身的力的性质？为什么说电场中的电场强度反映了电场本身的力的性质？在电场中的在电场中的P点放一个点放一个2.010-8库仑的点电荷，它受到的电场力是库仑的点电荷，它受到的电场力是 410-10牛顿，牛顿，P点的场强是多大？假定在点的场强是多大？假定在P点改放一个点改放一个810-8库仑库仑 的点电荷，的点电荷，P点的场强是多大？如果在点的场强是多大？如果在P点不放电荷；点不放电荷；P点的场强是点的场强是 多大，为什么？多大，为什么？关于电场强度的概念，下列说法中正确的是：关于电场强度的概念，下列说法中正确的是：A .由由EFq可知，电场中某点处的电场强度跟放在该点

48、的试探电荷可知，电场中某点处的电场强度跟放在该点的试探电荷 所受的电场力成正比。所受的电场力成正比。B .由由EFq可知，电场中某点处电荷所受电场力跟电荷电量成反比可知，电场中某点处电荷所受电场力跟电荷电量成反比C .放入电场中某点处的电荷所受的电场力越大。则该点处的电场越强放入电场中某点处的电荷所受的电场力越大。则该点处的电场越强D .放入电场中某处的单位电荷所受电场力越大，则该点处的电场越强放入电场中某处的单位电荷所受电场力越大，则该点处的电场越强E .由公式由公式EFq可知，可知，E与与q成反比；由公式成反比；由公式EKq r2可知，可知，E与与 q成正比。可见这两个公式是不相容的。成正

49、比。可见这两个公式是不相容的。F .放入电场中某点的试探电荷的电量改变时，电场强度也随之改变；放入电场中某点的试探电荷的电量改变时，电场强度也随之改变； 将试探电荷拿走，该点的电场强度就是零。将试探电荷拿走，该点的电场强度就是零。话题一：电场话题一：电场强度概念反馈强度概念反馈澄清模糊认识，形成正确概念澄清模糊认识，形成正确概念2022-4-2634理清关系，加深理解理清关系，加深理解一无、二看、三联系一无、二看、三联系一无：电场强度与电势并无直接的联系。一无：电场强度与电势并无直接的联系。二看：电场强弱看二看：电场强弱看（电场线）（电场线）疏密，电势高低看疏密，电势高低看（电场（电场 线）线

50、）走向。走向。三联系：三联系：电场强度和电势变化的联系：电场强度和电势变化的联系：场中某点电场强场中某点电场强 度的方向就是电势降落最快的方向。场中的不度的方向就是电势降落最快的方向。场中的不 同点，场强大处，在场强方向上电势变化也快同点，场强大处，在场强方向上电势变化也快 电势高低与电势能大小关系：电势高低与电势能大小关系：对某正电荷，电对某正电荷，电 势高时电势能大；对某负电荷，电势高时电势势高时电势能大；对某负电荷，电势高时电势 能小；能小； 电场力做功与电势能的变化关系：电场力做功与电势能的变化关系：电场力做正电场力做正 功，电势能减小；电势能做负功（功，电势能减小；电势能做负功（电荷

51、克服电电荷克服电 场力做功场力做功）,电势能增加电势能增加话题二：从力和话题二：从力和能的角度看静电能的角度看静电学物理量间关系学物理量间关系2022-4-2635二：规律教学二：规律教学一个物理定律律建立本身就是物理学取得很大进展的标志一个物理定律律建立本身就是物理学取得很大进展的标志物理定律具有丰富、深刻的内涵和外延物理定律具有丰富、深刻的内涵和外延回顾或重现定律的建立过程对理解和掌握定律非常重要回顾或重现定律的建立过程对理解和掌握定律非常重要物理定律建立的一般过程：物理定律建立的一般过程： 观察现象观察现象 提出问题提出问题 猜测答案猜测答案 设计实验测量设计实验测量 归纳寻找关系、发现

52、规律归纳寻找关系、发现规律 形成定理、定律（常常需要引进新的物理量和物理模型，形成定理、定律（常常需要引进新的物理量和物理模型， 找出新的内容，正确科学表述）找出新的内容，正确科学表述） 考察成立条件、适用范围、精度、理论地位及现代含义等考察成立条件、适用范围、精度、理论地位及现代含义等2022-4-2636观察现象观察现象-Franklin首先发现首先发现金属小杯内的软木小球金属小杯内的软木小球完全不受杯上电荷的影响；完全不受杯上电荷的影响；Priestel做了实验，做了实验，提出问题提出问题现象与万有引力有相同规律现象与万有引力有相同规律-由牛顿力学：球壳对放置在球壳内由牛顿力学：球壳对放

53、置在球壳内的物体作用为零的物体作用为零-类比：电力与距离平方反比类比：电力与距离平方反比1766-1766-猜测答案猜测答案设计实验测量设计实验测量17691769Robison首先测量首先测量-17721772Cavendish实验实验-17851785Coulomb测出结果测出结果 不是大量的精确的实验不是大量的精确的实验-就几个数据就几个数据 归纳寻找关系、发现规律归纳寻找关系、发现规律得到：得到：表述：在真空中，两个静止的点电荷表述：在真空中，两个静止的点电荷形成定理、定律形成定理、定律 常常需常常需要引进新的物理量和物理模型，找出新的内容，正确科学表述要引进新的物理量和物理模型，找出

54、新的内容，正确科学表述 成立条件：真空成立条件：真空/ /静止静止/ /点电荷；点电荷；在在10-15m107m的尺度范围内是的尺度范围内是可靠的。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律，决定了静电场的可靠的。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律，决定了静电场的性质，开启了电磁学的定量研究，为整个电磁学奠定了基础性质，开启了电磁学的定量研究，为整个电磁学奠定了基础-考察考察成立条件、适用范围、精度、理论地位及现代含义等成立条件、适用范围、精度、理论地位及现代含义等例说：库仑定律的发现例说：库仑定律的发现22(10 )fr 科学定律的建立需要实验事实，也需要归纳，但不一科学定律的建立需要实验事实，也需

55、要归纳，但不一定符合定符合“大量数据大量数据归纳归纳结论结论”这样简单的模式。科学这样简单的模式。科学家以广泛的知识和深刻的洞察力为基础进行的猜想，才是家以广泛的知识和深刻的洞察力为基础进行的猜想，才是最有创造力的思维活动。最有创造力的思维活动。现代人看库仑的原始资料，实验数据与反平方规律之现代人看库仑的原始资料，实验数据与反平方规律之间有很大的差距，根据这样的数据写出静电力的表达式，间有很大的差距，根据这样的数据写出静电力的表达式，的确需要的确需要“勇气勇气”-猜测、类比、实验和理性思维的胜利猜测、类比、实验和理性思维的胜利所以说：所以说： 库仑定律不是由大量实验归纳得到的，是在事实基础库仑

56、定律不是由大量实验归纳得到的，是在事实基础上理性思维的结果。上理性思维的结果。2022-4-2637一、比值法一、比值法: :1、定义一个物理量的时候采取比值的形式定义。、定义一个物理量的时候采取比值的形式定义。2、两类比值法：、两类比值法： 定义物质或物体属性特征，如：电场强度定义物质或物体属性特征，如：电场强度E 对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义，如对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义，如:加速度加速度a 3、比值法的教学：、比值法的教学： 来龙去脉：为什么要研究这个问题从而引入比值法来定义物理来龙去脉：为什么要研究这个问题从而引入比值法来定义物理 量？怎样进行研究？通过研究得

57、到怎样的结论？物理量的物理意量？怎样进行研究？通过研究得到怎样的结论？物理量的物理意 义是什么？这个物理量有什么重要的应用？义是什么？这个物理量有什么重要的应用？ 类比想象：通过展开类比与想象，进行逻辑推理、抽象思维等类比想象：通过展开类比与想象，进行逻辑推理、抽象思维等 活动，从而引起思维的飞跃，知识的迁移，在类比中加深理解。活动，从而引起思维的飞跃，知识的迁移，在类比中加深理解。 物理内涵：理解它们的物理过程与物理符号的真实内容，切忌物理内涵：理解它们的物理过程与物理符号的真实内容，切忌 被数学符号形式化。另外，在数学形式上用比例表示的式子，不被数学符号形式化。另外，在数学形式上用比例表示

58、的式子，不 一定就应用比值法。如公式一定就应用比值法。如公式 a =F/m。2022-4-2638定义式决定式电场强度F / q（点电荷）E=KQ/r2电 势E / q（点电荷）=KQ/r电 容Q / U（平行板电容器）/4rCSkd2022-4-2639三：思想方法三：思想方法二、类比法二、类比法1 1、类比法是从一项特定事物推断另一项特定事物的推论方法类比法是从一项特定事物推断另一项特定事物的推论方法若若A和和B具备若干相似的属性具备若干相似的属性,而而A具备另一种特性具备另一种特性W,我们则我们则可以推断可以推断B也具备也具备W特性特性类比法是我最好的老师类比法是我最好的老师-开普勒开普

59、勒2、在科学研究中，常用类比法寻找不同事物变化中所具有的共性，、在科学研究中，常用类比法寻找不同事物变化中所具有的共性，同时了解事物变化的个性，更好地认识事物及其规律。同时了解事物变化的个性，更好地认识事物及其规律。3、在库仑之前，普里斯特利就曾将静电力与万有引力进行类比，猜在库仑之前，普里斯特利就曾将静电力与万有引力进行类比，猜想静电力与距离平方成反比。库仑研究电力和磁力时把它们与万有引想静电力与距离平方成反比。库仑研究电力和磁力时把它们与万有引力类比，建立起平方反比的概念。但库仑在具体的实验过程中发现，力类比，建立起平方反比的概念。但库仑在具体的实验过程中发现，无论实验怎么做，静电力与距离

60、的关系总是介于与之间。如果库伦不无论实验怎么做，静电力与距离的关系总是介于与之间。如果库伦不坚信自己的猜想，如果万有引力定律不是发现在先，单靠实验具体数坚信自己的猜想，如果万有引力定律不是发现在先，单靠实验具体数据的积累，不知要到何年才能得到严格的库仑定律的表达式。据的积累，不知要到何年才能得到严格的库仑定律的表达式。4、教师用书教师用书p41 “重力场和静电场重力场和静电场”的类比恰到好处。的类比恰到好处。 匀强电场匀强电场重力场（局部）重力场（局部）力的性质力的性质各点场强相等：各点场强相等：E=F/q电场线平行等距电场线平行等距各点场强相等：各点场强相等：g =F/m场线平行等距场线平行