2024-2025学年高中物理 第1章 习题课2 电场能的性质及带电粒子在电场中的运动教案 教科版选修3-1

2024-2025学年高中物理第1章习题课2电场能的性质及带电粒子在电场中的运动教案教科版选修3-1学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容分析本节课的主要教学内容为教科版选修3-1第1章“电场”中，关于“电场能的性质及带电粒子在电场中的运动”的相关内容。具体包括电场力的功与电势能的关系，以及带电粒子在不同电场中的运动特点。教学内容与学生已有知识的联系在于，学生在之前的学习中已经掌握了电场的基本概念、库仑定律和电场强度等基础知识。在此基础上，本节课将帮助学生理解电场能的性质，以及运用电场知识分析带电粒子在电场中的运动情况，从而加深对电场概念的理解，并为后续电场相关内容的学习打下坚实基础。核心素养目标分析本节课的核心素养目标旨在培养学生以下几方面的能力：首先，通过探讨电场能的性质，提升学生理解能量守恒与转化规律的物理观念；其次，通过分析带电粒子在电场中的运动，增强学生运用物理知识解决实际问题的科学思维能力；最后，培养学生运用数学工具进行物理问题建模的能力，特别是在描述电场力做功与电势能变化的关系上。这些核心素养目标与教科版选修3-1第1章的教学要求紧密相连，旨在全面提高学生对电场概念的理解和应用能力。学情分析本节课面向的是高中年级的学生，他们在知识层面已经掌握了基础的物理概念，如力的概念、能量转化等，具备了一定的物理学习基础。在能力方面，学生具备一定的数学运算和问题分析能力，能够进行基本的物理公式推导和运用。然而，对于电场能的性质及带电粒子在电场中运动这类抽象且需要较强逻辑思维的问题，他们在理解上可能存在一定难度。

在素质方面，学生普遍具有探究精神，对新知识充满好奇心，但部分学生可能在自主学习和团队合作方面能力较弱，对课程学习产生影响。此外，学生在日常学习中养成的行为习惯，如课堂专注度、笔记整理等，也将直接影响他们对本节课知识点的吸收和理解。

总体来说，学生在知识、能力、素质方面具备一定的基础，但仍有提升空间。针对这种情况，教师应注重引导学生从已知知识点出发，激发他们的学习兴趣，培养良好的学习习惯，帮助他们逐步攻克课程中的难点，提高对电场知识的理解和应用能力。教学资源1.硬件资源：多媒体教学设备、投影仪、白板、实验器材（包括电源、导线、电荷测试器、电场线模型等）。

2.软件资源：物理教学软件、电场模拟演示软件、PPT课件。

3.课程平台：学校教学管理系统、班级学习交流群。

4.信息化资源：电子教材、教学视频、在线习题库、虚拟实验室。

5.教学手段：讲授法、实验演示、小组讨论、问题导向学习（PBL）、互动问答、课后线上辅导。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对电场能的性质及带电粒子在电场中运动的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道电场是如何影响带电粒子的运动吗？电场在我们的生活中有什么作用？”

展示一些关于电场和带电粒子运动的图片或视频片段，让学生初步感受电场的存在和影响。

简短介绍电场的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.电场基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解电场的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解电场的定义，包括电场力的概念和电势能。

详细介绍电场强度的计算方法，使用图表或示意图帮助学生理解电场线。

3.电场案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解电场的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的电场案例进行分析，如静电场的力做功、等势面的概念等。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解电场的性质和应用。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用电场知识解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论电场在科技发展中的应用，并提出创新性的想法或建议。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与电场相关的主题进行深入讨论，如电场力做功与电势能变化的关系。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对电场知识点的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调电场知识在现实生活中的应用和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括电场的基本概念、电场力的做功、带电粒子在电场中的运动等。

强调电场知识在现代科技发展和日常生活中的重要作用，鼓励学生继续探索电场的奥秘。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于电场力做功与电势能变化关系的短文或报告，以巩固学习效果。学生学习效果1.知识掌握：

学生能够准确地理解电场的基本概念，掌握电场力的计算方法和电势能的变化规律。他们能够描述带电粒子在不同电场中的运动特点，并运用电场知识解释一些日常生活中的现象。

2.思维能力提升：

学生通过案例分析和小组讨论，提高了运用物理知识解决实际问题的能力。他们能够运用所学的电场知识，对电场中的粒子运动进行合理推理和分析，形成科学的思维方式。

3.实践操作能力：

在实验观察和模拟演示的帮助下，学生能够将理论知识与实际操作相结合，通过观察和记录实验数据，加深对电场力的理解，并学会如何运用实验方法验证电场的相关理论。

4.合作与交流能力：

通过小组讨论和课堂展示，学生增强了团队合作意识和交流表达能力。他们在讨论中学会了倾听他人意见，形成自己的观点，并通过有效的沟通将小组的讨论成果展示给全班同学。

5.创新意识的培养：

在案例分析和小结环节，学生被鼓励思考电场知识在科技发展和未来应用中的可能性，激发了他们的创新意识。他们能够提出一些新颖的想法和改进建议，为未来的科学研究和创新打下基础。

6.学习兴趣和动机：

通过对电场知识的深入学习和实践探索，学生对物理学科的兴趣得到了提升。他们认识到物理知识与现实生活的紧密联系，增强了学习物理的内在动机。

具体到教材知识点，以下是学生学习效果的具体体现：

-学生能够根据教材中关于电场力的描述，解释电场力做功与电势能变化的关系，并运用相关公式进行计算。

-学生能够运用教材中提供的电场模型，分析带电粒子在不同电场中的运动轨迹，并预测其运动状态的变化。

-学生通过学习教材中的案例分析，理解电场知识在静电除尘、电荷分离等实际应用中的作用，增强了对电场概念的理解。

-学生在小组讨论中，结合教材内容和教师指导，提出关于电场应用的创意设想，如新型充电技术、电场传感器等，体现了对电场知识深入思考和创新应用的能力。课后作业1.计算题：一个带电粒子在电场中从点A（电势φ_A）移动到点B（电势φ_B），已知粒子的电荷量为q，求粒子电势能的变化量ΔU。

答案：ΔU=q(φ_B-φ_A)

2.分析题：一个带正电的粒子在水平方向均匀电场中由静止开始运动，求粒子在电场力作用下运动一段时间后的速度。

答案：v=(qE/m)t

3.应用题：假设有一个平行板电容器，其板间距为d，板面积为A，电容为C，求当电容器充电至电压U时，电容器中储存的电场能量。

答案：W=1/2*C*U^2

4.计算题：一个带电粒子在电场中做直线运动，已知初速度v_0，电场强度E，粒子的质量m和电荷量q，求粒子在电场中运动一段距离s后的速度v。

答案：v^2=v_0^2+2qE/m*s

5.设计题：设计一个实验，验证电场力做功与电势差的关系。

答案：

实验步骤：

a.准备一个平行板电容器，测量其电容C。

b.给电容器充电至一定电压U，测量电势差Δφ。

c.将一个带电粒子（电荷量q）放入电容器中，使其在电场力作用下运动。

d.测量粒子通过电场时的速度v和运动距离s。

e.根据公式W=qΔφ和动能定理，计算电场力做功和粒子的动能变化，验证两者之间的关系。作业布置与反馈作业布置：

1.请学生完成以下计算题：

-计算题1：已知电荷量为+2C的粒子在电场中从电势为+100V的点移动到电势为-50V的点，求粒子的电势能变化。

-计算题2：一个电荷量为-5C的粒子在电场中受到的电场力为25N，求该电场的电场强度。

-应用题：设计一个简单的静电吸附装置，说明其工作原理。

2.请学生撰写一篇关于电场力做功与电势能变化关系的短文，结合实际生活中的应用进行说明。

作业反馈：

1.对计算题进行批改时，关注学生是否正确应用电势能变化的公式，以及电场强度的计算方法。指出学生在公式运用和单位转换方面可能出现的错误，并给出正确示范。

2.对于应用题，重点检查学生是否能够将电场知识应用到实际问题中，是否能够合理解释静电吸附的原理。对于设计不合理或解