2024-2025学年高中物理 第一章 静电场 1 电荷 电荷守恒定律教案 教科版选修3-1

2024-2025学年高中物理第一章静电场1电荷电荷守恒定律教案教科版选修3-1学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容本节课的教学内容来自于教科版选修3-1《物理》2024-2025学年第一章“静电场”的1节“电荷电荷守恒定律”。本节主要内容包括：

1.电荷的性质和种类，介绍正电荷和负电荷的定义，以及它们之间的相互作用。

2.电荷守恒定律的内容及其意义，即电荷不会创生也不会消灭，只会从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。

3.电荷守恒定律在实际应用中的例子，如静电平衡状态下的导体内部电场、静电屏蔽现象等。

4.电荷守恒定律与物理学中其他基本定律的关系，如与能量守恒定律、动量守恒定律的联系。核心素养目标本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，主要包括：

1.科学思维：通过学习电荷和电荷守恒定律，培养学生运用科学思维方法分析和解决问题的能力，如推理、归纳、模型建立等。

2.科学探究：引导学生通过观察、实验、数据分析等途径，探究电荷守恒定律的适用范围和实际应用，培养学生的实验操作能力和数据处理能力。

3.科学态度与价值观：使学生认识到电荷守恒定律在物理学和工程技术领域的重要性，培养学生的科学态度和责任感。

4.科学应用：培养学生将所学知识运用到实际问题中，如解释日常生活中的静电现象，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。学情分析本节课针对的是高中物理选修3-1的学生，他们已经掌握了基本的物理量和单位，对物理学的基本概念和原理有了一定的了解。在知识方面，学生需要进一步理解电荷的概念和电荷守恒定律，以及如何运用这一定律解释实际问题。在能力方面，学生需要提高实验操作能力、数据处理能力和科学思维方法，如推理、归纳、模型建立等。

从素质方面来看，学生需要培养良好的科学态度和价值观，认识到物理知识在实际生活中的重要性，增强学习的积极性和主动性。在行为习惯方面，部分学生可能对静电现象感兴趣，但也有部分学生可能对抽象的电荷概念感到困惑，因此在教学中需要关注学生的个体差异，因材施教，激发学生的学习兴趣，帮助他们克服学习困难。

针对以上学情分析，本节课的教学设计将注重培养学生的学科核心素养，通过实验、讨论等教学方法，提高学生的学习效果。同时，关注学生的行为习惯，引导他们积极参与课堂活动，培养良好的学习习惯。教学方法与策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法：本节课将采用讲授法、讨论法和实验法相结合的方式进行教学。讲授法用于阐述电荷和电荷守恒定律的基本概念和原理，讨论法用于引导学生探讨电荷守恒定律的实际应用，实验法则用于验证电荷守恒定律，让学生从实践中加深对知识的理解。

2.设计具体的教学活动：在讲授电荷和电荷守恒定律的基本概念后，组织学生进行小组讨论，分享对电荷守恒定律的理解和实际应用案例。随后，安排学生进行实验，观察和记录实验现象，从而验证电荷守恒定律。在实验过程中，引导学生运用科学思维方法分析和解决问题，提高实验操作能力和数据处理能力。

3.确定教学媒体使用：本节课将利用多媒体课件、实验器材和网络资源等教学媒体。多媒体课件用于展示电荷和电荷守恒定律的动画效果，形象直观地帮助学生理解抽象概念；实验器材用于开展实验活动，让学生亲身体验物理现象；网络资源用于拓展学生的知识视野，提供更多相关的信息和案例。通过合理运用教学媒体，提高学生的学习兴趣和参与度。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对电荷和电荷守恒定律的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道电荷是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于静电现象的图片或视频片段，让学生初步感受电荷的魅力或特点。

简短介绍电荷的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.电荷基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解电荷的基本概念、种类和电荷守恒定律。

过程：

讲解电荷的定义，包括其主要种类。

详细介绍电荷守恒定律的内容及其意义。

3.电荷案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解电荷的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的电荷案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解电荷的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用电荷守恒定律解决实际问题。

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，每组选择一个与电荷相关的主题进行深入讨论。

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，同时加深全班对电荷和电荷守恒定律的认识和理解。

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，强调电荷和电荷守恒定律的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括电荷的基本概念、种类、电荷守恒定律的案例分析等。

强调电荷和电荷守恒定律在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用电荷守恒定律。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于电荷和电荷守恒定律的短文或报告，以巩固学习效果。拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《电荷与电场》：介绍电荷的基本性质、电场的概念及其计算方法。

-《静电现象的应用》：探讨静电在日常生活和工业中的应用，如静电喷涂、静电除尘等。

-《电荷守恒定律的实验验证》：详细描述电荷守恒定律的实验过程和结果，引导学生理解实验原理和方法。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-结合生活实际，思考电荷和电荷守恒定律在自然界和人类社会中的作用，举例说明。

-探索电荷守恒定律与其他物理学定律的联系，如能量守恒定律、动量守恒定律等。

-研究静电现象在高科技领域的应用，如静电复印、静电传感器等，了解其工作原理和技术特点。

-查阅相关资料，了解电荷和电荷守恒定律在我国科学研究和工程技术领域的发展历程和取得的成果。内容逻辑关系1.电荷的基本概念和种类

-重点知识点：电荷的定义、正电荷与负电荷的区分、电荷的单位（库仑）。

-关键词：电荷、正电荷、负电荷、库仑。

-板书设计：

-电荷

-正电荷：规定...

-负电荷：规定...

-电荷单位：库仑...

2.电荷守恒定律的内容和意义

-重点知识点：电荷守恒定律的表述、电荷守恒定律的实验验证。

-关键词：电荷守恒定律、实验验证。

-板书设计：

-电荷守恒定律

-表述：电荷不会创生也不会消灭，只会从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。

-实验验证：通过实验观察和记录电荷的转移过程，验证电荷守恒定律的正确性。

3.电荷守恒定律在实际应用中的例子

-重点知识点：静电平衡状态下的导体内部电场、静电屏蔽现象。

-关键词：静电平衡、导体内部电场、静电屏蔽。

-板书设计：

-静电平衡：导体内部电场...

-导体内部电场：电场强度为零...

-静电屏蔽：外部电场对导体内部电荷分布的影响...重点题型整理1.电荷守恒定律的应用题

题型：给出一个封闭系统，要求计算系统中电荷的总量变化。

例题：一个封闭系统中，有2个正电荷和3个负电荷，一段时间后，有1个正电荷离开了系统。求此时系统中的电荷总量。

答案：根据电荷守恒定律，系统中的电荷总量保持不变。初始时电荷总量为2+3=5，1个正电荷离开后，电荷总量仍为5。

2.静电平衡状态下的导体内部电场题

题型：计算静电平衡状态下导体内部的电场强度。

例题：一个半径为R的均匀带电球壳，内部带有电荷Q，求球壳内部任意一点的电场强度。

答案：球壳内部电场强度为零，因为电荷在球壳上均匀分布，内部任意一点的电场由球壳上的电荷产生，由于球对称性，内部任意一点的电场方向都与电荷Q产生的电场方向相反，大小相等，因此电场强度为零。

3.静电屏蔽现象的应用题

题型：分析静电屏蔽现象，计算屏蔽后的电场强度。

例题：一个带电金属板A，其上带有电荷Q。现在有一个与金属板A平行的带电物体B，其上带有电荷-Q。求物体B在金属板A的屏蔽下，金属板A背后任意一点的电场强度。

答案：由于静电屏蔽现象，金属板A背后的电场强度为零。因为金属板A上的电荷会对物体B产生的电场产生反向的电场，大小相等，方向相反，因此金属板A背后任意一点的电场强度为零。

4.电荷守恒定律与动量守恒定律的联系题

题型：分析电荷守恒定律与动量守恒定律的联系，解决相关问题。

例题：一个静止的电子枪射出电子，电子的质量为m，速度为v。求电子枪所带电荷量q。

答案：根据动量守恒定律，电子枪射出电子前后的动量总和保持不变。设电子枪所带电荷量为q，电子的电荷量为e，电子枪射出电子后，电子的动量变为mv，电子枪的动量变为-qv。因此，mv=-qv，解得q=-m。即电子枪所带电荷量q等于电子的质量m的负值。

5.电荷守恒定律与能量守恒定律的联系题

题型：分析电荷守恒定律与能量守恒定律的联系，解决相关问题。

例题：一个静止的电子