第九章 专题1 电场强度的求解方法2023-2024学年新教材高中物理必修第三册同步教学设计（人教版2019）

第九章专题1电场强度的求解方法2023-2024学年新教材高中物理必修第三册同步教学设计（人教版2019）学校授课教师课时授课班级授课地点教具设计思路结合2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）第九章专题1“电场强度的求解方法”，本节课将以电场强度的定义和计算为核心，通过实例分析、公式推导、互动讨论等形式，使学生掌握电场强度的求解方法。课程设计注重理论与实践相结合，引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的物理思维能力和科学素养。教学内容包括电场强度的概念、电场强度的计算公式、电场强度在不同情况下的应用等。核心素养目标分析本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，具体目标包括：发展学生的科学思维，通过电场强度概念的引入和公式的推导，培养学生抽象思维和逻辑推理能力；提升学生的实践创新能力，通过解决实际物理问题，锻炼学生运用物理知识解决实际问题的能力；增强学生的科学态度与责任，培养学生严谨的科学态度，对物理现象进行客观分析，树立正确的科学价值观。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在学习本节课之前，已经了解了电场的基本概念，包括电场、电荷等基本知识，以及电场线的分布规律。此外，学生已经学习了力学中的矢量运算，具备了一定的数学基础，能够理解电场强度作为矢量量的特性。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对电场这一抽象概念可能存在好奇心，对于电场强度的实际应用可能感到兴趣。学生在逻辑推理、数学计算方面具备一定能力，能够通过公式推导来理解电场强度的求解方法。学生的学习风格可能多样，有的喜欢直观演示，有的偏好抽象思维。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在理解电场强度的概念时，可能会对电场强度作为矢量量的理解不够深入；在推导电场强度公式时，可能会对数学运算不够熟练；在实际应用中，可能会对如何将电场强度公式应用于不同电荷分布的情况感到困惑。此外，将理论应用于具体问题时，学生可能缺乏解决复杂问题的策略和经验。教学方法与策略1.教学方法：结合讲授法、讨论法及案例研究法，以学生为中心，通过问题驱动引导学生探索电场强度的求解方法。

2.教学活动：设计电场强度实验，让学生通过实际操作观察电场强度的变化；组织小组讨论，分析不同电荷分布下的电场强度计算问题。

3.教学媒体：使用多媒体课件展示电场强度概念和计算过程，通过动画模拟电场强度分布，帮助学生形象理解抽象概念。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对电场强度求解方法的学习兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道电场强度是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于电场和电场强度的图片或视频片段，让学生初步感受电场的存在和电场强度的意义。

简短介绍电场强度的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.电场强度基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解电场强度的基本概念、计算公式和物理意义。

过程：

讲解电场强度的定义，包括电场强度的公式E=F/q，其中E是电场强度，F是电场力，q是试探电荷。

详细介绍电场强度的单位、矢量性质，使用示意图帮助学生理解电场强度的方向和大小。

3.电场强度案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解电场强度的求解方法和应用。

过程：

选择几个典型的电场强度求解案例进行分析，如点电荷、连续电荷分布、电偶极子等。

详细介绍每个案例的背景、求解过程和结果，让学生全面了解电场强度在不同情况下的求解方法。

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

小组讨论：让学生分组讨论电场强度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强度相关的实际问题进行深入讨论，如电荷分布对电场强度的影响。

小组内讨论该问题的现状、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强度求解方法的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括问题的分析、解决方案及电场强度计算过程。

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，强调电场强度求解方法的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括电场强度的定义、计算公式、案例分析等。

强调电场强度在物理学科中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用电场强度知识。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于电场强度应用的短文或报告，以巩固学习效果。教学资源拓展1.拓展资源：

本节课的教学内容主要围绕电场强度的求解方法展开，以下是一些与本节课教学内容相关的拓展资源：

-电场强度的应用领域：介绍电场强度在电磁学、电子技术、电力系统等领域的具体应用，如静电除尘、电容器设计、高电压输电等。

-电场强度与电势的关系：探讨电场强度与电势差之间的关系，以及如何通过电势差求解电场强度。

-等势面与电场强度：分析等势面的概念，以及等势面与电场强度分布的关系。

-不同电荷分布下的电场强度计算：深入讨论点电荷、线电荷、面电荷等不同电荷分布下的电场强度求解方法。

-电场强度与物质相互作用：研究电场强度对介质的影响，如介质的极化现象、电场能量密度等。

2.拓展建议：

为了帮助学生更好地理解和掌握电场强度的相关知识，以下是一些建议的拓展学习活动：

-开展实验探究：设计实验，让学生通过实际操作测量电场强度，如使用电场强度传感器测量不同位置的电场强度，观察电场强度的变化规律。

-阅读科学论文：推荐学生阅读关于电场强度研究的科学论文，了解电场强度在科学研究中的应用和发展。

-参观相关企业或研究机构：组织学生参观电磁学相关企业或研究机构，了解电场强度在实际生产科研中的应用。

-制作电场强度模型：鼓励学生利用物理模型或计算机软件，制作电场强度分布的模型，直观展示电场强度的空间分布。

-开展小组讨论：组织学生进行小组讨论，探讨电场强度在解决实际问题中的局限性，以及如何改进现有技术。

-撰写研究报告：要求学生针对某一特定领域的电场强度应用，撰写研究报告，分析其原理、优势及挑战。

-参与学术竞赛：鼓励学生参加物理学术竞赛，通过竞赛活动深化对电场强度知识的理解和应用。

-开展跨学科学习：引导学生将电场强度知识与其他学科知识相结合，如数学、化学、生物学等，探索跨学科应用的可能性。内容逻辑关系①电场强度的基本概念

-重点知识点：电场强度的定义、公式E=F/q

-重点词汇：电场强度、电场力、试探电荷

-重点句子：电场强度是描述电场作用力强弱的物理量，其定义为单位正电荷在电场中所受的电场力。

②电场强度的计算方法

-重点知识点：点电荷的电场强度、连续电荷分布的电场强度

-重点词汇：点电荷、电场叠加原理、高斯定律

-重点句子：点电荷在空间某点的电场强度由公式E=kQ/r^2计算，其中k是静电力常数，Q是点电荷的电量，r是点电荷到该点的距离。

③电场强度在实际应用中的重要性

-重点知识点：电场强度在电子设备、电力系统中的应用

-重点词汇：电容器、高压输电、静电防护

-重点句子：电场强度在电子设备的设计中至关重要，它影响着电容器的工作效率和高压输电的安全性。课堂小结，当堂检测课堂小结：

在本节课中，我们深入学习了电场强度的基本概念、计算方法以及在实际应用中的重要性。以下是对本节课内容的简要回顾：

1.电场强度的定义：我们明确了电场强度是描述电场作用力强弱的物理量，用公式E=F/q表示，其中E是电场强度，F是电场力，q是试探电荷。

2.电场强度的计算：我们讨论了点电荷电场强度的计算公式E=kQ/r^2，并了解了如何利用电场叠加原理和高斯定律来求解连续电荷分布的电场强度。

3.电场强度的应用：我们探讨了电场强度在电子设备设计、高压输电以及静电防护等领域的应用，认识到电场强度在科技发展中的重要性。

当堂检测：

为了检验大家对电场强度知识的掌握程度，下面进行当堂检测，请同学们独立完成以下题目：

1.填空题：

-电场强度的定义公式是__________。

-点电荷在空间某点的电场强度由公式__________计算。

2.计算题：

-一个点电荷Q=5×10^-6C位于原点，求距离该点电荷10cm处的电场强度。

-一个均匀电场中，一个试探电荷q=2×10^-5C在电场中受到的电场力为0.1N，求该点的电场强度。

3.应用题：

-举例说明电场强度在电子设备设计中的应用。

-描述如何利用电场强度知识来提高高压输电的安全性。

4.思考题：

-电场强度与电势差之间有什么关系？

-如何通过实验方法测量电场强度？

请同学们在规定时间内完成上述题目，完成后将答案提交给老师。老师将根据答案情况给出反馈，帮助大家巩固所学知识。重点题型整理题型一：电场强度计算题

题目：一个点电荷Q=2×10^-6C位于原点，求距离该点电荷0.1m处的电场强度。

解答：

由点电荷电场强度公式E=kQ/r^2得，

E=(9×10^9N·m^2/C^2)×(2×10^-6C)/(0.1m)^2

E=1.8×10^4N/C

题型二：电场力与电场强度关系题

题目：在电场中，一个试探电荷q=1×10^-5C受到的电场力为0.2N，求该点的电场强度。

解答：

由电场强度定义公式E=F/q得，

E=0.2N/(1×10^-5C)

E=2×10^4N/C

题型三：电场强度方向判断题

题目：一个正电荷Q放置在电场中，其周围有三个点A、B、C，已知点A的电场强度方向向右，点B的电场强度方向向下，点C的电场强度方向向左。若电荷Q分别位于这三个点，判断电荷Q在哪个点受到的电场力最大。

解答：

电场力的最大值出现在电场强度最大的点。由于电场强度方向是由正电荷指向负电荷，因此电荷Q在点B受到的电场力最大，因为点B的电场强度方向与电荷Q的电场力方向相同。

题型四：电场强度应用题

题目：一个平行板电容器两板间的电场强度为2×10^4N/C，板间距离为0.01m，求电容器的电容。

解答：

由电场强度与电势差关系公式E=V/d得，

V=E×d

V=2×10^4N/C×0.01m

V=200V

电容器的电容C=Q/V，其中Q为电容器所带电量。假设电容器带电量为Q，则

C=Q/200V

由于题目未给出电容器带电量Q，无法计算具体电容值，但可以知道电容C与Q成正比。

题型五：电场强度与电场线关系题

题目：在等势面上，电场线是如何分布的？

解答：

在等势面上，电场线总是与等势面垂直。这是因为电场力的方向总是从电势高的地方指向电势低的地方，而等势面上的电势是相同的，因此电场线不会在等势面上存在斜率，即电场线垂直于等势面。教学反思与总结在教学过程中，我努力以学生为中心，注重培养他们的科学思维和实践创新能力。通过导入新课、基础知识讲解、案例分析、小组讨论和课堂展示等环节，我试图激发学生对电场强度求解方法的学习兴趣，引导他们深入理解电场强度的概念、计算方法和实际应用。同时，我也注重教学方法的多样性和灵活性，运用讲授、讨论、实验等多种方式，以满足不同学生的学习需求。

然而，在教学过程中也存在一些问题和不足。首先，部分学生对电场强度的概念理解不够深入，对电场强度作为矢量量的特性把握不够准确。其次，部分学生在数学运算方面存在困难，对公式的推导和应用不够熟练。此外，课堂时间有限，无法充分满足每个学生的学习需求，需要进一步改进教学方法，提高教学效果。

针对这些问