《电场》教材分析

《电场》教材分析与教学探讨南京市第十二中学王志耀njwzy@2023/10/151地位作用

《电场》是选修3-1模块的三个二级主题之一，是电学的开始，其概念和规律是进一步学习物理（尤其是电磁学和光学等）的基础，也是整个高中物理的基础内容和核心内容之一。本章处于承上（力）启下（电）的重要位置。力电联系紧密，例如我们就是从力和能两角度来研究静电场的性质的。电学较力学更为抽象，用联系的观点、类比等方法进行教学有利于学生在巩固已有所学的基础上学习、理解新知。场是除实物以外物质存在的另一种形式。学生将通过场的学习加深对于世界的物质性和物质运动的多样性的认识。2023/10/152《考试说明》内

容要求说

明27.电荷

电荷守恒定律

点电荷I28.库仑定律Ⅱ29.静电场

电场线I30.电场强度

点电荷的场强Ⅱ电场的叠加只限于两个电场强度叠加的情形31.电势能

电势

等势面I32.电势差Ⅱ33.匀强电场中电势差与电场强度的关系I34.带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ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35.电容

电容器I36.示波管I2023/10/153《高考真题》2023/10/154

《高考真题》2023/10/155《内容标准》①、了解静电现象及其在生活和生产中的应用。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。

②、知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。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。

③、了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述电场。

④、知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。

⑤、观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例说明电容器在技术中的应用。2023/10/156教材结构层面单元节次课题认识一、从力的角度看电场1电荷及其守恒定律2库仑定律3电场强度二、从能的角度看电场4电势能和电势5电势差6电势差与电场强度的关系应用三、拓展和应用7静电现象的应用8电容器的电容9带电粒子在电场中的运动2023/10/157内容特点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势能电场力的功电势电场力电场强度电势差电场力做功与路径无关试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关E＝F/q和重力与重力势能类比WAB＝EpA－EpB试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关φ＝Ep

/q电场中两点电势之差叫电势差UAB＝φA－φBE数值等于沿场强方向单位距离的电势差E＝U/d2023/10/158教材分析■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■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．电荷及其守恒定律学习目标教材分析

内容：电荷→电荷守恒定律→元电荷

单列一节:凸显基础、尊重发展和认知规律[新教材突出守恒思想]

“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性”-----表述严谨-----科学态度的教育

做好“摩擦起电”和“感应起电”两实验

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

定律两种表述----尤其是第二种：“一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变”-----认识是不断发展的

电的转移过程有最小单位且不可分割--不连续性--“量子化”萌芽

1909密立根的油滴实验--每个油滴都有一个最大公约数--元电荷

“问题与练习”4：进一步突出守恒思想2023/10/159教材分析1．电荷及其守恒定律三种起电方式:1、摩擦起电（初中已知道）①物质结构②电中性③电子的转移与得失

2、感应起电（高中才知道）

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)3、接触起电（可能会猜到）[思考题]有三个完全一样的绝缘金属球，A球带的电荷量为q，B、C均不带电。现要使B球带的电荷量为3q/8，应该怎么办？[功能]

①体现方法：对称性。也为下一节“库仑的实验”做准备。

②介绍第三种起电方式：接触起电。【STS】

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，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。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大量的负离子。因而那里的人们会感到精神气爽舒服惬意。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就是从“追寻守恒量”开始的。这里把电荷守恒定律作为一节，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想，这是学生第一次接触“量子化”，做铺垫而不展开。2023/10/1510教材分析2．库仑定律

学习目标■了解点电荷的概念。■通过点电荷概念的建立过程，体会建立理想化物理模型的方法。■通过实验探究影响电荷间相互作用力的因素,了解库仑定律的建立过程■认识库仑定律，知道静电力常量，用库仑定律进行有关计算。■通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。2023/10/1511教材分析2．库仑定律

教材分析普遍和谐是众美之源-------------庞加莱(JulesHenriPoincaré

)

内容:探究实验→定律建立的历史背景→库仑定律→库仑的实验

教学中突出“类比”：点电荷/质点；库仑定律/万有引力定律

定律教学关注条件：真空中(不考虑介质)/静止(不考虑运动)/点电荷(不考虑形状)---理想化

库仑扭秤实验:控制变量法、对称法[一种重要的思维：“都是二分之一”来自“同样的两个金属小球”]

例题：①正负号的处理②微观粒子间的库仑力远大于万有引力一“前”一“后”：1、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的公式在形式上很相似，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2023/10/1512教材分析3．电场强度■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。■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（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．■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”已删,改为选学,命题中不作要求学习目标2023/10/1513教材分析3．电场强度教材分析

内容：电场→电场强度→点电荷的电场电场的叠加→电场线→匀强电场

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→电场力→电场力的性质

电场强度概念教学：①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（了解试探电荷的作用）。②比值法定义“电场强度”的过程。③电场强度的矢量性，方向的规定。

点电势的电场电场强度的叠加：体现了场与实物不同的“个性”

电场线--形象描述抽象--法拉第创举--静电场的电场线的特点--“脚手架”拆除--作用犹在

匀强电场--电场中E处处相同--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。------迈克尔·法拉第(MichaelFaraday，1791-1867)

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,我们才有充分的理由说,电磁场是一种物质-------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为什么说“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”和“静电场只是描述电荷相互作用的一种有效且方便的方法”？2023/10/1514ABC教材分析脚手架-----电场线1、解决疑难2、快速判断3、展示图景★电场强弱看疏密，电势高低视走向[p15]、x轴上那些地方的E沿x

方向？2023/10/1515教材分析4．电势能和电势学习目标■经历电势能概念建立的过程，了解电场力做功的特点。■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。■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。■了解几种典型静电场的等势面的形状与特点。2023/10/1516教材分析4．电势能和电势教材分析

内容：静电力做功的特点→电势能→电势→等势面

可以从类比重力做功[理论]或从“等离子球点亮日光灯”、“89年山东黄岛油库招雷击起火”等实验或事例[情境]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……]

重力做功→重力势能→功是能量变化的量度→静电力做功的特点

静电力做功与电荷所经路径无关→对一切电场都适用[不深究]

引入电势能的概念/意义[方便计算电场力(特别是变力)的功]/性质[系统性，相对性]

电场能的性质：类比电场强度的定义→引入电势的概念[设定零电势能点/比值法]

类比地图中的等高线→引入等势面→形象描述电场的另一方式[和电场线比较]

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]三个类比■电场力做功与重力做功的类比---引出势能■电势定义与电场强度定义的类比---比值法■等势面与电场线的类比---形象描述的方法

两个推理：Ⅰ、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,------电势升高负电荷沿电场线方向移动，电场力做负功，电势能增大，电势降低；逆电场线方向移动,------电势升高Ⅱ、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．一个问题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。各种势能都是空间点的函数，即一个点对应一个确定的值，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O移到某点A，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A点定义所谓的“摩擦势能”。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[势能]值”。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”的方法。这些都是解题所需要的非常基本的技能.

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――功的计算。2023/10/1517教材分析几点思考1、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3、电势是相对的，电势零点的选取：①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。②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。③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。5、用好两个“思考与讨论”：前者有助于建立电势能的概念；后者可加深对“电势与试探电荷无关，而电势能与试探电荷有关”的理解。2023/10/1518教材分析神来笔-----等势面1、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3、在等势面上：电势处处相等→移动电荷，电场力不做功→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向较低的等势面。5、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。[例]指出图中电场线(或等势面)画法各有哪些错误A.某区域的电场线相互平行，但分布不均匀B.放置在匀强电场E中的金属板MC.导体B在电荷A的电场中处于为静电平衡状态时周围的电场线D.图为电场线和电势差相等的几个等势面，且φM＞φN2023/10/1519教材分析5．电势差学习目标■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。教材分析

线索：类比高度差→电势差→

将高度差和电势差类比。

电势差(绝对)比电势(相对)更重要。

定义Ⅰ:电场中两点间电势的差值叫电势差[电压]

定义Ⅱ:单位正电荷从A到B电场力所做的功

[两定义的统一性]

导出电场力做功和电势差的关系：

[不需考虑路径,计算W变得十分简便,注意下标的表达]

用好课本例题，注意正负号的应用。2023/10/1520教材分析电势、电势差电势能1反映电场能的性质的物理量电荷在电场中某点时所具有的势能2电场中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷无关电势能的大小是由点电荷和该点电势共同决定的3电势差指电场中两点间的电势之差，之跟电场本身有关，跟点电荷无关电势能的改变量是指点电荷在电场中两点间的电势能之差4单位：V单位：J5联系：2023/10/1521教材分析思考：按电势能－电势－电势差的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----也可视为电势差----电势差自然得出--------便于落实“通过做功研究能量”和突出“类比”思想。再者《能量》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，先学电势能再学电势差也符合从具体到抽象的原则。2023/10/1522教材分析6．电势差与电场强度的关系学习目标■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。教材分析

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点沿电场方向的距离的乘积。

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

教学思考：Ⅰ、从两个层面来认识“场强和电势”的联系：

①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，电势变化越快---场强是电势差对空间位置的变化率②定量关系：在匀强电场中：

Ⅱ、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

-----用联系的观点审视。2023/10/1523教材分析7．[学习包]静电现象的应用■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整“包”地呈现在学生面前，大致包括“问题·任务”、“实验·探索”、“资料·信息”三部分。■学习包要求做到：打开学习包，问题自己想，实验自己做，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、展示成果------体验到主动获取知识的乐趣。

第一阶段：问题探讨[利用网上检索和课本中所提供的资料，整理归纳，探讨下述问题，并进行交流：什么是静电平衡/静电平衡下的导体的电场的特点/什么是尖端放电/如何实现静电屏蔽等]

第二阶段：实验探索[法拉第圆筒/屏蔽手机等]

第二阶段：课题研究[选择一个课题进行研究，完成后在班级展示和交流]2023/10/1524教材分析8．电容器与电容教材分析

电容器的构造，常用电容器[最好展示实物]

电容的充放电

运用类比法得出电容[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，体会其中蕴含的控制变量等思想方法①实验：认为电容器所带电荷量不变；偏角②归纳：给出电容器电容的决定式[知道：定性层面]

用传感器观察电容器的充电和放电(有条件的话演示一下)

[举例或实验：电容器的应用：摄影闪光灯、环保手电筒]学习目标

■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。■了解电容器的电容（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，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。2023/10/1525教材分析++++++静电计

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静电计2023/10/1526教材分析9．带电粒子在电场中的运动学习目标■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:已删,改为选学,命题中不作要求教材分析

内容：带电粒子的加速→带电粒子的偏转→示波管的原理

带电粒子的加速：用动能定理的好处，W=qU

适用于任何电场

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—密立根实验

示波管的原理。2023/10/1527教材分析1.在YY′电极上不加电压，在XX′电极上加如图所示Ux，荧光屏上出现什么图形？UxU-U0Tt2T设置台阶2.在XX′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Uy，又会出现什么图形？UyU-U0T2Tt拾级而上2023/10/1528教材分析水到渠成3.在YY′电极上加上如图1所示的正弦规律变化的电压，在XX′电极上加如图所示从-U2到U2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？UxU2-U20TtUyU1-U10tT2023/10/1529教学探讨1、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且还有磁场；另外，变化的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。2、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

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。

场源电荷：激发电场[被检验]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。

3、验电器和静电计：P3和P30两小栏目内容的比较。三个小问题

2023/10/1530教学探讨解题中正负号的处理一、正确理解1、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，其正负表示方向。2、标量的正负号：①表示与某一参考值相比的相对大小（如Ep）、高低(如

)、增减(如△E)。②区分动力做功还是阻力做功.③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。④特定含义：电荷的正负，虚实像等。二、具体应用1、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：①不带正负号：只求其值，符号由物理过程及正负意义来判断。②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。2023/10/1531教学思考一：概念教学一、本章电学概念举足轻重，贯穿始终，是学好电磁学的基础，而且始终不离两条主线：力和能。

二、概念教学的一般程序：

1、概念的导入：为什么要引入新的概念？

2、概念的形成：怎么描述和定义新概念？

3、概念的剖析：①内涵和外延②概念的结构③概念的特征④概念的联系

4、概念的巩固：①有效的保证②理解的标准③概念的辨析④形成概念图

5、概念的反思：批判性思维（假如不是这样呢）2023/10/1532教学思考科学设置问题，及时反馈巩固①为什么说电场中的电场强度反映了电场本身的力的性质？②在电场中的P点放一个2.0×10-8库仑的点电荷，它受到的电场力是4×10-10牛顿，P点的场强是多大？假定在P点改放一个8×10-8库仑的点电荷，P点的场强是多大？如果在P点不放电荷；P点的场强是多大，为什么？③关于电场强度的概念，下列说法中正确的是：A.由E＝F／q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。B.由E＝F／q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E.由公式E＝F／q可知，E与q成反比；由公式E＝Kq

／

r2可知，E与q成正比。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；将试探电荷拿走，该点的电场强度就是零。话题一：电场强度概念反馈澄清模糊认识，形成正确概念2023/10/1533教学思考理清关系，加深理解一无、二看、三联系一无：电场强度与电势并无直接的联系。二看：电场强弱看（电场线）疏密，电势高低看（电场线）走向。三联系：①电场强度和电势变化的联系：场中某点电场强度的方向就是电势降落最快的方向。场中的不同点，场强大处，在场强方向上电势变化也快②电势高低与电势能大小关系：对某正电荷，电势高时电势能大；对某负电荷，电势高时电势能小；③电场力做功与电势能的变化关系：电场力做正功，电势能减小；电势能做负功（电荷克服电场力做功）,电势能增加话题二：从力和能的角度看静电学物理量间关系2023/10/1534教学思考二：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■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■物理定律建立的一般过程：

观察现象

提出问题

猜测答案

设计实验测量

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，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2023/10/1535教学思考

观察现象---Franklin首先发现金属小杯内的软木小球完全不受杯上电荷的影响；Priestel做了实验，提出问题

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的物体作用为零----类比：电力与距离平方反比1766---猜测答案

设计实验测量1769Robison首先测量--1772Cavendish实验---1785Coulomb测出结果[不是大量的精确的实验--就几个数据]

归纳寻找关系、发现规律得到：

表述：在真空中，两个静止的点电荷……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]

成立条件：真空/静止/点电荷；在10-15m～107m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

科学定律的建立需要实验事实，也需要归纳，但不一定符合“大量数据→归纳→结论”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“勇气”----猜测、类比、实验和理性思维的胜利所以说：库仑定律不是由大量实验归纳得到的，是在事实基础上理性思维的结果。2023/10/1536教学思考一、比值法:1、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：①定义物质或物体属性特征，如：电场强度E②对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义，如:加速度a

3、比值法的教学：①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？②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。③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，不一定就应用比值法。如公式a=F/m。三、思想方法2023/10/1537教学思考三、思想方法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）

※Φ=KQ/r电容Q/U（平行板电容器）2023/10/1538教学思考三：思想方法二、类比法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[若A和B具备若干相似的属性,而A具备另一种特性W,我们则可以推断B也具备W特性][类比法是我最好的老师------开普勒]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，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，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》p41“重力场和静电场”的类比恰到好处。

匀强电场重力场（局部）力的性质各点场强相等：E=F/q电场线平行等距各点场强相等：g=F/m场线平行等距受力情况电场力大小F=qE,正电荷受力方向和E方向同，负则反重力大小F=mg,重力方向与g方向同，总是竖直向下做功情况电场力做功与路径无关WAB=EpA–EpB=–△Ep重力做功与路径无关WAB=EpA–EpB=–△Ep能的性质电场中单位正电荷具有电势能为U,沿电场线方向减小。接地点电势为零，该处任何电荷电势能为零重力场中单位质量物体具有重力势能gh,随离地高度降低而减小。选地为零势能面时，该处置任何物体，重力势能为零说明1点电荷的辐向非匀强电场可跟地球产生的引力场类比说明2电荷有正负，电场相对复杂2023/10/1539教学思考三：思想方法三、比较法1、比较法是确定对象之间的差异和共同点的逻辑方法。2、在科学研究中，运用比较方法的目的在于依据一定的标准，找出表面上差异很大的事物之间所存在的本质上的共同点，或者在表面上极为相似的事物之间所存在的本质上的差异点，以加深对事物的认识3、例如在讲解电场强度定义时，检验电荷放入电场中，对确定点F/q是定值，比值定义为电场强度，它是电场的属性，与是否放入电荷及电荷的电量大小无关。可举例比较：教室的体积大小与坐在里面的是男生还是女生、是否存在及有多少人在无关。4、又如在讲解了“电场强度”和“电势”后，可向学生提问：“电场强度”、“电势”，它们在描述电场的性质方面有哪些个性差异？电场强度是描写电场的力的性质的物理量，其定义式为E=F/q，是矢量，但其大小与放入电场中的电荷无关，其方向是规定的。电势是描写电场的能的性质的物理量，其定义式为Φ=E/q，其值也是与放入电场中的电荷无关，但它是一个相对量，沿着电场线的方向电势减小，是标量。2023/10/1540教学思考三：思想方法四、反证法1、间接论证的一种。先论证与原论题相矛盾的论题即反论题为假，然后根据排中律确定原论题为真。2、适用证明一些命题,且正面证明有困难,情况多或复杂,而逆否命题则比较浅显。3、例如证明“电场线既不能相交又不能相切”和“匀强电场的电场线平行且等距”。4、又如证明“等势面一定与电场线垂直”和“静电平衡的导体内部场强一定为零且一定是等势体，外表面是等势面”2023/10/1541教学思考四：实验教学一、激发和维持学生的学习兴趣为物理教学的第一要务，本来物理学就有这个优势，它是一门实验科学。二、观察现象、进行演示和学生实验，能够使学生对物理事实获得具体、明确的认识。本章有很多实验，对理解概念的形成和规律的得出很有帮助，且趣味性强，能激发学生的好奇心和求知欲。三、可以开发点“低成本、高效益、可操作”课外实验，组织兴趣小组活动和丰富学生的课余生活。四、趣味实验：例如胡椒