2019人教版高中物理必修第三册《第十章 静电场中的能量》大单元整体教学设计2020课标

人教版高中物理必修第三册《第十章静电场中的能量》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《第十章静电场中的能量》是高中物理必修第三册的核心章节之一，它深入探讨了静电场中的能量转化、电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系、电容器的电容以及带电粒子在电场中的运动等关键概念和规律。本章内容不仅是对静电场性质的进一步拓展，也是后续学习电磁学、电磁感应等内容的基础。电势能和电势：本章首先引入电势能的概念，通过类比重力势能，帮助学生理解电荷在电场中也具有势能，即电势能。进而，通过讨论静电力做功的特点，引出电势的定义，并阐述电势与电势能之间的关系。这一部分内容旨在培养学生的类比推理能力和抽象思维能力。电势差：在理解电势的基础上，本章进一步讨论电势差的概念。通过实例分析，使学生明白电势差是描述电场中两点间电势差异的物理量，并掌握电势差的计算方法和应用。这一部分内容注重培养学生的计算能力和应用物理知识解决实际问题的能力。电势差与电场强度的关系：本章通过理论推导和实验验证，揭示电势差与电场强度之间的关系，即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。这一部分内容旨在培养学生的逻辑推理能力和实验探究能力。电容器的电容：本章还详细介绍了电容器的概念、构造以及电容的计算方法。通过讨论电容器的充放电过程，使学生理解电容器的储能特性。通过实验探究影响平行板电容器电容大小的因素，培养学生的实验观察能力和数据分析能力。带电粒子在电场中的运动：本章讨论了带电粒子在电场中的加速和偏转运动。通过分析带电粒子在电场中的受力情况和运动轨迹，使学生掌握利用牛顿第二定律和动能定理解决带电粒子在电场中运动问题的方法。这一部分内容旨在培养学生的综合应用能力和创新思维能力。（二）单元内容分析知识结构分析：本章内容以静电场中的能量为主线，从电势能和电势的概念出发，逐步深入到电势差、电势差与电场强度的关系、电容器的电容以及带电粒子在电场中的运动等方面。各知识点之间紧密相连，层层递进，形成一个完整的知识体系。例如，电势能和电势的概念是理解电势差的基础，而电势差与电场强度的关系则是分析带电粒子在电场中运动的关键。重点难点分析：重点：电势能和电势的概念、电势差的计算方法、电势差与电场强度的关系、电容器的电容计算以及带电粒子在电场中的运动规律。难点：电势和电势能的关系理解、电势差与电场强度关系的推导、电容器充放电过程的实验观察与数据分析以及带电粒子在电场中复杂运动轨迹的分析。学情分析：学生在前一章已经学习了静电场的基本概念和库仑定律，为本章的学习奠定了基础。由于本章内容涉及较多的物理概念和公式推导，对学生的抽象思维能力和逻辑推理能力要求较高，因此在教学过程中需要注重方法的引导和思维的启发。（三）单元内容整合知识整合：将电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系、电容器的电容以及带电粒子在电场中的运动等知识点进行整合，形成一个有机的整体。通过实例分析和实验探究，将理论知识与实际应用相结合，加深学生对物理概念的理解和掌握。方法整合：采用类比推理、理论推导、实验探究等多种教学方法，引导学生主动思考、积极探究。注重培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、实验观察能力和数据分析能力。情感整合：通过介绍静电场在日常生活和科技领域中的广泛应用，激发学生的学习兴趣和探究欲望。强调物理学的实用性和价值性，培养学生的科学态度和责任感。二、《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》分解（一）物理观念物质观念：理解电荷是物质的一种基本属性，电荷的守恒性体现了物质不灭的哲学思想。认识电场是一种客观存在的物质形态，具有能量和动量等物理属性。运动与相互作用观念：理解电荷在电场中的运动是受到静电力的作用而产生的加速或偏转运动。掌握带电粒子在电场中的运动规律，能够运用牛顿第二定律和动能定理分析带电粒子的运动情况。能量观念：理解电势能是电场能的一种表现形式，掌握电势能的计算方法和电势能与电势的关系。认识电场力做功与电势能变化的关系，理解电场力做功的过程是电势能与其他形式能量相互转化的过程。（二）科学思维模型建构：能够建立点电荷、匀强电场等理想化模型，并运用这些模型分析静电场中的能量问题。理解电容器是一种储存电荷和电能的物理模型，能够运用电容器的模型分析电容的计算方法和影响因素。科学推理：通过理论推导和实验验证，掌握电势差与电场强度的关系，理解电场强度是描述电场性质的重要物理量。能够运用逻辑推理的方法分析带电粒子在电场中的运动情况，解决相关的物理问题。科学论证：能够运用证据和逻辑对物理问题进行论证和解释，如通过实验数据验证电势差与电场强度的关系。能够运用物理概念和规律对日常生活中的静电现象进行解释和说明。（三）科学探究问题：能够从日常生活和科技领域中提出与静电场能量相关的科学问题，如电容器的工作原理、带电粒子在电场中的运动轨迹等。能够设计实验方案探究影响电容器电容大小的因素以及带电粒子在电场中的运动规律。证据：能够通过实验观察和测量收集证据，如电容器充放电过程中的电流变化、带电粒子在电场中的偏转距离等。能够运用图表、图像等方式处理和呈现实验数据，提取有用的信息进行分析和论证。解释：能够运用物理概念和规律对实验现象和数据进行解释和说明，如通过电容的计算公式解释电容器电容大小的影响因素。能够将探究结果与他人进行交流和分享，讨论实验设计的合理性和改进方案。交流：能够积极参与小组讨论和课堂交流，分享自己的探究成果和心得体会。能够认真倾听他人的意见和观点，提出自己的质疑和建议，促进共同学习和进步。（四）科学态度与责任科学本质：认识物理学是一门以实验为基础的自然科学，理解科学探究是获取物理知识的重要途径。认识科学理论是在不断发展和完善的过程中形成的，具有相对性和局限性。科学态度：保持对物理学的好奇心和探究欲望，勇于提出问题、挑战权威、追求真理。在实验探究过程中保持严谨认真、实事求是的科学态度，尊重实验事实和数据。社会责任：认识物理学在日常生活和科技领域中的广泛应用和价值，关注物理学的发展对社会进步的影响。积极参与社会公益活动，运用所学的物理知识解决实际问题，为社会的发展做出贡献。通过以上对《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》的分解，我们可以清晰地看到《第十章静电场中的能量》这一章节在教学过程中的要求和目标。在教学过程中，我们将注重培养学生的物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感，为学生的全面发展奠定坚实的基础。三、学情分析在高中物理必修第三册《第十章静电场中的能量》的教学设计中，学情分析是确保教学内容能够有效传递、学生能够有效吸收的关键环节。通过深入分析学生的已知内容、新知内容、学习能力以及可能遇到的学习障碍，教师可以更精准地设计教学策略，提高教学效果。以下是对本章内容的学情分析。（一）已知内容分析静电场基础学生在前一章《第九章静电场及其应用》中已经学习了静电场的基本概念，包括电荷、库仑定律、电场和电场强度等。他们理解了电荷的种类和守恒定律，掌握了库仑定律的表达式，能够计算两个点电荷之间的相互作用力。他们也了解了电场的定义，知道电场强度是描述电场强弱的物理量，并学会用电场线来形象地表示电场。能量概念在物理必修课程中，学生已经接触了能量概念，包括动能、势能、机械能等。他们理解了功是能量转化的量度，掌握了动能定理和机械能守恒定律，并能够运用这些定律解决实际问题。学生还学习了重力势能的概念，知道重力势能的变化与重力做功的关系。基本物理模型学生已经建立了一定的物理模型思维，能够理解和运用质点、匀速直线运动、匀变速直线运动等物理模型。这些模型思维对于理解和分析静电场中的能量问题具有重要的辅助作用。（二）新知内容分析电势能和电势本章首先引入电势能的概念，即电荷在电场中具有的势能。学生需要理解电势能的变化与电场力做功的关系，即电场力做正功时电势能减少，做负功时电势能增加。引入电势的概念，电势是描述电场中某点电势能的性质的物理量，与试探电荷的电量无关。学生需要掌握电势的定义式，并学会计算电场中某点的电势。电势差电势差是描述电场中两点间电势差的物理量，也是电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功。学生需要理解电势差的概念，掌握电势差的计算公式，并能够运用电势差来计算电场力做功。学生还需要了解等势面的概念，知道等势面是电场中电势相等的点的集合，等势面与电场线垂直。电势差与电场强度的关系在匀强电场中，电势差与电场强度之间存在确定的关系，即电势差等于电场强度与两点间距离的乘积。学生需要理解并掌握这一关系式，能够运用它来求解电场强度或电势差。学生还需要了解电场线和等势面的关系，知道电场线密集的地方电势差大，电场线稀疏的地方电势差小。电容器的电容电容器是储存电荷和电能的元件，学生需要了解电容器的构造和工作原理，掌握电容器的充电和放电过程。学生还需要掌握电容的定义式，知道电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。学生还需要了解影响电容大小的因素，包括极板间的距离、正对面积和电介质的介电常数等。带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中会受到电场力的作用而发生运动，学生需要掌握带电粒子在电场中的加速和偏转规律。对于加速问题，学生需要理解电场力对带电粒子做功导致粒子动能增加的过程，并能够运用动能定理求解粒子的末速度。对于偏转问题，学生需要掌握带电粒子在电场中的运动轨迹和偏转角的计算方法，并能够运用平抛运动的知识进行分析。（三）学生学习能力分析逻辑思维能力高中物理课程注重培养学生的逻辑思维能力，特别是在处理复杂物理问题时，学生需要运用逻辑推理和演绎归纳等方法来求解问题。在《第十章静电场中的能量》中，学生需要运用电场力做功与电势能变化的关系、电势差与电场强度的关系等物理定律进行逻辑推理和计算。数学建模能力物理问题往往需要通过建立数学模型来进行求解，学生需要掌握运用数学公式和图像来表示物理现象和规律的能力。在本章中，学生需要运用电势的定义式、电势差的计算公式、电容的定义式等数学模型进行计算和分析。实验操作能力物理实验是高中物理课程的重要组成部分，通过实验操作，学生可以更直观地理解物理现象和规律。在本章中，学生需要通过实验来观察电容器的充放电现象、测量电势差等，这些实验操作可以培养学生的实验设计、数据收集和处理能力。综合运用能力高中物理课程注重培养学生的综合运用能力，即能够将所学知识运用到实际问题中解决问题的能力。在本章中，学生需要将电场力做功与电势能变化的关系、电势差与电场强度的关系等物理知识综合运用到带电粒子在电场中的运动问题中，通过分析和计算来求解实际问题。（四）学习障碍突破策略强化基础概念理解针对学生在理解电势能和电势等基本概念时可能遇到的困难，教师可以通过举例、比喻等方式来帮助学生理解这些概念。例如，可以将电势能比作物体在重力场中的重力势能，将电势比作物体在重力场中的高度，从而帮助学生更好地理解电势能和电势的物理意义。加强逻辑推理训练针对学生在运用物理定律进行逻辑推理时可能遇到的困难，教师可以通过设计一些逻辑推理题目来训练学生的思维能力。例如，可以设计一些涉及电场力做功与电势能变化关系的题目，要求学生通过逻辑推理来求解问题。提高数学建模能力针对学生在运用数学模型进行计算时可能遇到的困难，教师可以通过加强数学公式的推导和应用训练来提高学生的数学建模能力。例如，在讲解电势差的计算公式时，教师可以引导学生推导电势差的公式，并要求学生运用公式进行计算和分析。注重实验操作指导针对学生在实验操作过程中可能遇到的困难，教师可以通过加强实验操作指导来提高学生的实验能力。例如，在进行电容器充放电实验时，教师可以先演示实验步骤和注意事项，然后要求学生进行操作，并在操作过程中给予及时的指导和纠正。培养综合运用能力针对学生在综合运用所学知识解决实际问题时可能遇到的困难，教师可以通过设计一些综合性题目来培养学生的综合运用能力。例如，可以设计一些涉及带电粒子在电场中运动的题目，要求学生将电场力做功与电势能变化的关系、电势差与电场强度的关系等物理知识综合运用到问题的求解过程中。利用多媒体教学资源多媒体教学资源可以帮助学生更直观地理解物理现象和规律。教师可以通过利用多媒体教学资源来辅助教学，例如使用动画、视频等多媒体手段来展示电场线、等势面等物理概念，从而帮助学生更好地理解和掌握这些概念。开展小组合作学习小组合作学习可以促进学生之间的交流与合作，共同解决问题。教师可以通过组织小组合作学习活动来培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。例如，可以将学生分成小组进行实验操作或讨论问题，要求学生在小组内分工合作，共同完成任务。通过深入分析学生的已知内容、新知内容、学习能力以及可能遇到的学习障碍，教师可以更精准地设计教学策略，提高教学效果。在教学过程中，教师应注重基础概念的讲解和强化、逻辑推理能力的训练、数学建模能力的提高、实验操作指导的加强以及综合运用能力的培养等方面的工作，以帮助学生更好地掌握《第十章静电场中的能量》的教学内容。四、大主题或大概念设计《第十章静电场中的能量》的大主题设计为“深入静电场，探究电势、电势差与电场的能量特性”。本章内容以静电场中的能量为核心，通过电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系以及电容器的电容等关键概念的学习，引导学生深入理解静电场的能量特性及其在实际生活中的应用。通过本单元的学习，学生将能够掌握静电场中的能量转换与守恒定律，理解电场力做功与电势能变化的关系，掌握电势、电势差和电场强度的计算方法，以及电容器的电容定义和影响因素。学生还将通过实验探究带电粒子在电场中的运动规律，培养科学探究能力和科学思维能力。五、大单元目标叙写（一）物理观念电势能与电势：理解电势能是电荷在电场中由于位置而具有的能量，知道电势是描述电场中某点电势能性质的物理量，掌握电势能与电势的关系，能够用电势差描述电场中两点间的电势差异。电势差与电场强度：理解电势差是描述电场中两点间电势差异的物理量，掌握电势差与电场强度的关系，能够利用电势差计算电场强度，理解等势面的概念及其与电场线的关系。电容器的电容：理解电容器的电容是描述电容器储存电荷能力的物理量，掌握电容的定义式及其单位，了解平行板电容器的电容决定因素，能够计算平行板电容器的电容。带电粒子在电场中的运动：理解带电粒子在电场中受到的电场力作用，掌握带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律，能够分析带电粒子在电场中的运动轨迹和速度变化。（二）科学思维模型建构：通过构建电场模型、电容器模型等，培养学生将实际问题抽象为物理模型的能力，理解物理模型在科学研究中的应用。科学推理：引导学生运用物理规律进行逻辑推理，如通过电场力做功与电势能变化的关系推导电势差与电场强度的关系，培养学生的科学推理能力。批判性思维：鼓励学生质疑已有结论，从不同角度思考问题，如探讨电容器电容的影响因素时，引导学生思考其他可能影响电容的因素，培养学生的批判性思维能力。（三）科学探究问题提出：引导学生观察静电现象，提出与电势、电势差、电场强度及电容器电容相关的问题，如“为什么电容器能够储存电荷？”、“带电粒子在电场中如何运动？”等。实验设计：指导学生设计实验探究电势差与电场强度的关系、电容器的电容决定因素以及带电粒子在电场中的运动规律，培养学生的实验设计能力。数据收集与分析：引导学生收集实验数据，运用数学方法处理数据，如计算电势差、电场强度、电容等物理量，分析实验数据得出结论，培养学生的数据收集与分析能力。交流与反思：组织学生交流实验探究过程和结果，反思实验设计中的不足，提出改进方案，培养学生的交流与合作能力。（四）科学态度与责任科学本质认识：通过静电场中的能量特性探究，引导学生认识科学的本质，理解科学是观察、实验、推理和验证的循环过程。科学态度：培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，如在实验探究中如实记录数据，不编造和修改实验数据。社会责任感：引导学生关注静电场能量特性在实际生活中的应用，如电容器在电子设备中的应用、静电除尘等，培养学生的社会责任感和创新意识。六、大单元教学重点电势能与电势的概念及其关系：理解电势能是电荷在电场中由于位置而具有的能量，掌握电势是描述电场中某点电势能性质的物理量，能够用电势差描述电场中两点间的电势差异。电势差与电场强度的关系：理解电势差是描述电场中两点间电势差异的物理量，掌握电势差与电场强度的关系，能够利用电势差计算电场强度。电容器的电容定义及其影响因素：理解电容器的电容是描述电容器储存电荷能力的物理量，掌握电容的定义式及其单位，了解平行板电容器的电容决定因素。带电粒子在电场中的运动规律：理解带电粒子在电场中受到的电场力作用，掌握带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律。七、大单元教学难点电势能与电势关系的理解：电势能与电势是抽象概念，学生难以理解其物理意义及其关系，需要通过实验和具体实例加以解释和说明。电势差与电场强度关系的推导：电势差与电场强度的关系需要通过电场力做功与电势能变化的关系进行推导，推导过程涉及物理公式的运用和数学计算，对学生要求较高。电容器电容影响因素的分析：电容器电容的影响因素较多，如极板间距、极板面积、电介质等，学生需要理解这些因素如何影响电容器的电容，并能够运用所学知识分析实际问题。带电粒子在电场中运动轨迹的分析：带电粒子在电场中的运动轨迹受多种因素影响，如电场强度、粒子初速度、粒子质量等，学生需要掌握带电粒子在电场中的受力分析和运动学规律，并能够分析实际问题中带电粒子的运动轨迹。八、大单元整体教学思路在《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，针对2019人教版高中物理必修第三册《第十章静电场中的能量》的教学内容，本大单元的整体教学思路旨在通过七个课时的系统教学，引导学生深入理解静电场中能量的基本概念、规律及其应用，培养学生的物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。以下是大单元整体教学思路的详细阐述。一、教学目标设定（一）物理观念电势能和电势学生能够理解电势能的基本概念，知道电荷在电场中具有势能，这种势能称为电势能。学生能够掌握电势的定义，理解电势是描述电场中某点电势能性质的物理量，知道电势是标量，只有大小没有方向。学生能够理解电势能与电势的关系，掌握电势能公式E_p=

φq，并能用电势能的观点解释静电现象。电势差学生能够理解电势差的概念，知道电势差是电场中两点间电势的差值，掌握电势差的计算公式U_{AB}=

φ_A-

φ_B。学生能够理解电势差与静电力做功的关系，掌握公式W_{AB}=qU_{AB}，并能通过电势差计算静电力做的功。电势差与电场强度的关系学生能够理解电势差与电场强度的关系，掌握匀强电场中电势差与电场强度的计算公式U=Ed，并能应用于解决实际问题。学生能够理解非匀强电场中电势差与电场强度的近似关系，并能进行简单的估算。电容器的电容学生能够理解电容器的概念和基本结构，知道电容器是一种能够储存电荷的装置。学生能够掌握电容的定义和计算公式C=Q/U，理解电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。学生能够理解电容器的充电和放电过程，知道电容器的充放电是通过电场能的转化来实现的。带电粒子在电场中的运动学生能够理解带电粒子在电场中的加速和偏转现象，知道带电粒子在电场中受到静电力的作用而发生运动。学生能够掌握带电粒子在电场中的运动规律，理解动能定理和类平抛运动在带电粒子运动中的应用。（二）科学思维通过实例分析和计算，培养科学思维能力在教学过程中，通过大量的实例分析和计算，引导学生从物理学的视角认识静电场中的能量问题，培养学生的模型建构、科学推理和科学论证能力。鼓励学生通过逻辑推理和数学运算，解决电势、电势差、电容和带电粒子运动等实际问题，培养学生的批判性思维和创新能力。通过图形分析和空间想象，培养科学思维能力利用电场线、等势面等图形工具，引导学生直观感受电场的分布和性质，培养学生的空间想象能力和图形分析能力。通过绘制电场线和等势面，帮助学生理解电场中电势和电势差的关系，以及电容器的工作原理，培养学生的科学思维和动手能力。通过逻辑推理和实验验证，培养科学思维能力通过设计实验方案、收集实验数据和分析实验结果，引导学生体验科学探究的过程，培养学生的科学探究能力和科学思维。鼓励学生根据实验数据，通过逻辑推理和数学运算，得出科学结论，培养学生的科学态度和严谨的实验精神。（三）科学探究通过观察和实验，体验科学探究的过程在教学过程中，通过大量的观察和实验活动，引导学生亲身体验科学探究的过程，培养学生的观察能力和实验技能。鼓励学生设计实验方案、选择实验器材、进行实验操作、收集实验数据和分析实验结果，培养学生的科学探究能力和实验设计能力。通过设计实验方案、收集实验数据和分析实验结果，培养科学探究能力引导学生根据探究目的，设计合理的实验方案，选择合适的实验器材和测量方法，培养学生的实验设计能力和创新能力。通过收集和分析实验数据，引导学生得出科学结论，培养学生的数据处理能力和科学推理能力。通过讨论和交流实验过程和结果，培养科学探究能力鼓励学生之间讨论和交流实验过程和结果，分享彼此的经验和见解，培养学生的合作能力和交流能力。通过小组合作和班级讨论，引导学生共同解决实验过程中遇到的问题和困难，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。（四）科学态度与责任培养严谨的科学态度在教学过程中，注重培养学生的严谨科学态度，要求学生实事求是、尊重实验事实和科学规律，不迷信权威、不弄虚作假。鼓励学生勇于质疑、敢于创新，培养学生的批判性思维和创新能力。培养实事求是的科学态度通过实验活动和科学探究过程，引导学生体验科学研究的艰辛和乐趣，培养学生的实事求是和持之以恒的科学态度。鼓励学生关注物理学的发展动态和前沿领域，了解物理学在现代科技和社会发展中的应用和贡献，培养学生的科学兴趣和探索精神。培养对物理现象的好奇心和探索欲通过丰富多样的教学活动和实验演示，激发学生对物理现象的好奇心和探索欲，培养学生的观察能力和思维能力。鼓励学生关注身边的物理现象和问题，尝试用物理学的知识和方法进行解释和解决，培养学生的实践能力和创新精神。关注物理学的应用价值，培养将物理知识应用于实际问题的意识和能力在教学过程中，注重将物理知识与实际生活和社会问题相结合，培养学生的应用意识和实践能力。鼓励学生将所学的物理知识应用于实际问题的解决中，如设计简单的物理实验、解释身边的物理现象等，培养学生的创新能力和解决问题的能力。二、教学实施步骤第一课时：电势能和电势的引入与基本概念引入新课通过静电实验（如静电感应现象）引发学生兴趣，引出电势能的概念。提问：在静电实验中，我们观察到了什么现象？这些现象与什么能量有关？新课讲授电势能的基本概念：定义电荷在电场中具有的势能称为电势能。实例分析：正电荷在电场中由高电势点移向低电势点，静电力做正功，电势能减少；反之，电势能增加。静电力做功与电势能变化的关系：公式W_{AB}=E_{pA}-E_{pB}，其中W_{AB}是电荷从A点移到B点时静电力做的功，E_{pA}和E_{pB}分别是电荷在A点和B点的电势能。实例计算：通过例题演示如何计算静电力做功和电势能变化。概念深化电势的概念：定义电场中某点的电势等于单位正电荷在该点具有的电势能。公式：

φ=E_p/q，其中

φ是电势，E_p是电势能，q是电荷量。讨论：电势是标量，只有大小没有方向，电势的单位是伏特（V）。电势的物理意义：电势是描述电场中某点电势能性质的物理量，电势的高低反映了电场中不同点电势能的大小。实例分析：通过实例讨论电势的物理意义和应用。课堂练习通过例题和习题巩固基本概念和计算方法。例题：计算正电荷在匀强电场中由高电势点移向低电势点时静电力做的功和电势能的变化。习题：学生独立完成相关习题，教师巡回指导。小组讨论学生分组讨论对电势能和电势的理解。分享讨论结果，教师点评和总结。课堂小结总结本节课的主要内容和学习要点。强调电势能和电势的基本概念及其在静电场中的应用。布置作业完成相关习题和预习下节课内容。第二课时：电势的计算与应用复习旧知回顾电势能和电势的基本概念。新课讲授电势的计算方法：讲解点电荷的电势公式，并推导匀强电场中任意一点的电势公式。讨论电势的叠加原理：在多个点电荷或电场共同作用下，某点的电势等于各点电荷或电场在该点产生的电势的代数和。应用电势概念解决实际问题：通过实例分析，引导学生运用电势概念解决实际问题，如计算电场中某点的电势、判断电势的高低等。实验探究通过实验验证电势与电场强度的关系：利用电场强度计测量不同位置的电场强度，结合电势的计算结果，验证电势与电场强度的关系。课堂练习通过例题和习题巩固计算方法。例题：计算匀强电场中某点的电势，并判断电势的高低。习题：学生独立完成相关习题，教师巡回指导。小组讨论学生分组讨论电势的计算方法和应用。分享计算过程和结果，讨论电势在实际问题中的应用。课堂小结总结本节课的主要内容和学习要点。强调电势的计算方法和叠加原理，以及电势在实际问题中的应用。布置作业完成相关习题和预习下节课内容。第三课时：等势面与电场线引入新课通过电场分布图引发学生兴趣，引出等势面的概念。新课讲授等势面的概念：在电场中电势相等的各点构成的面称为等势面。讨论等势面的性质：等势面与电场线垂直，等势面上各点的电势相等，等势面越密的地方电场强度越大。通过电场线描述电场：讲解电场线的定义和性质，讨论电场线与等势面的关系。实验探究通过观察电场分布实验，绘制电场线并讨论其与等势面的关系。课堂练习通过例题和习题巩固等势面和电场线的概念。例题：根据电场线绘制等势面，并判断等势面的性质。习题：学生独立完成相关习题，教师巡回指导。小组讨论学生分组讨论等势面和电场线的关系及其应用。分享绘制电场线的经验，讨论等势面和电场线在实际问题中的应用。课堂小结总结本节课的主要内容和学习要点。强调等势面和电场线的概念及其关系，以及在实际问题中的应用。布置作业完成相关习题和预习下节课内容。第四课时：电势差的概念与应用引入新课通过静电力做功的实例引出电势差的概念。新课讲授电势差的概念：定义电场中两点之间电势的差值称为电势差，也叫电压。讨论电势差的计算方法和应用：讲解电势差的计算公式U_{AB}=

φ_A-

φ_B，并通过实例分析电势差在电场中的应用。实例分析通过实例分析电势差在电场中的应用，如计算电场中两点间的电势差、判断电势的高低等。课堂练习通过例题和习题巩固电势差的计算方法。例题：计算电场中两点间的电势差，并判断电势的高低。习题：学生独立完成相关习题，教师巡回指导。小组讨论学生分组讨论电势差的计算方法和应用。分享计算过程和结果，讨论电势差在实际问题中的应用。课堂小结总结本节课的主要内容和学习要点。强调电势差的概念、计算方法和应用。布置作业完成相关习题和预习下节课内容。第五课时：电势差与电场强度的关系复习旧知回顾电势差和电场强度的基本概念。新课讲授引入电势差与电场强度的关系：讲解匀强电场中电势差与电场强度的计算公式U=Ed，并推导其来源。讨论非匀强电场中电势差与电场强度的近似关系：通过实例分析非匀强电场中电势差与电场强度的近似计算方法。实验探究通过实验验证电势差与电场强度的关系：利用电场强度计和电压表测量不同位置的电场强度和电势差，验证电势差与电场强度的关系。实例分析通过实例分析电势差与电场强度关系在实际问题中的应用，如计算电场中某点的电场强度、判断电势的高低等。课堂练习通过例题和习题巩固电势差与电场强度的关系。例题：计算匀强电场中某点的电场强度，并判断电势的高低。习题：学生独立完成相关习题，教师巡回指导。小组讨论学生分组讨论电势差与电场强度的关系及其应用。分享实验过程和结果，讨论电势差与电场强度关系在实际问题中的应用。课堂小结总结本节课的主要内容和学习要点。强调电势差与电场强度的关系及其在实际问题中的应用。布置作业完成相关习题和预习下节课内容。第六课时：电容器的电容引入新课通过电容器实物或图片引发学生兴趣，引出电容器的概念。新课讲授电容器的概念：定义电容器是一种能够储存电荷的装置，由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。讨论电容器的基本结构和工作原理：讲解电容器的极板、电介质和电容等概念，以及电容器的充电和放电过程。电容的定义和计算公式：定义电容C=Q/U，其中C是电容，Q是电容器所带的电荷量，U是电容器两极板间的电势差。实验探究通过实验测量电容器的电容：利用电容表测量不同电容器的电容值，验证电容的定义和计算公式。课堂练习通过例题和习题巩固电容的定义和计算公式。例题：计算电容器的电容值，并讨论电容的影响因素。习题：学生独立完成相关习题，教师巡回指导。小组讨论学生分组讨论电容器的电容及其应用。分享实验过程和结果，讨论电容器在实际问题中的应用。课堂小结总结本节课的主要内容和学习要点。强调电容器的概念、基本结构和工作原理，以及电容的定义和计算公式。布置作业完成相关习题和预习下节课内容。第七课时：带电粒子在电场中的运动引入新课通过带电粒子在电场中的运动实例引出问题。新课讲授带电粒子在电场中的加速现象：讲解带电粒子在电场中受到静电力作用而发生加速运动的现象和规律。带电粒子在电场中的偏转现象：讲解带电粒子在电场中受到静电力作用而发生偏转运动的现象和规律。讨论带电粒子在电场中的运动规律：引出动能定理和类平抛运动的应用，讲解如何运用这些规律解决带电粒子在电场中的运动问题。实例分析通过实例分析带电粒子在电场中的应用，如加速器的工作原理、电子束的偏转等。课堂练习通过例题和习题巩固带电粒子在电场中的运动规律。例题：计算带电粒子在电场中的加速时间和偏转距离。习题：学生独立完成相关习题，教师巡回指导。小组讨论学生分组讨论带电粒子在电场中的运动规律及其应用。分享计算过程和结果，讨论带电粒子在电场中运动问题的实际应用。课堂小结总结本节课的主要内容和学习要点。强调带电粒子在电场中的运动规律及其应用。布置作业完成相关习题和复习本章内容。三、教学总结与反思通过本大单元的教学，学生系统地掌握了静电场中能量的基本概念、规律及其应用，培养了物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。在教学过程中，教师注重引导学生通过实验探究和理论分析相结合的方式，深入理解静电场中的能量问题，培养了学生的实践能力和创新精神。教师还注重培养学生的合作能力和交流能力，鼓励学生之间的讨论和交流，共同解决学习过程中遇到的问题和困难。在教学过程中也存在一些问题和不足。例如，部分学生在理解电势差与电场强度的关系时存在一定的困难，需要教师进一步引导和讲解；部分学生在进行带电粒子在电场中的运动计算时容易出错，需要教师加强习题训练和辅导。针对这些问题和不足，教师将在今后的教学中不断改进和完善教学方法和手段，提高教学效果和学生的学习成绩。本大单元的教学设计注重培养学生的核心素养和综合能力，通过丰富多彩的教学活动和实验探究，激发学生的学习兴趣和探索精神。教师还注重教学反思和总结，不断提高自身的教学水平和能力，为学生的全面发展贡献自己的力量。九、学业评价在2019人教版高中物理必修第三册《第十章静电场中的能量》的教学中，学业评价是确保学生学习成效、反馈教学效果、促进学生核心素养发展的重要环节。本章节的教学内容涵盖了电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系、电容器的电容以及带电粒子在电场中的运动等多个核心概念。根据《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，本章节的学业评价将从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度进行设定。（一）物理观念物理观念是学生对物理概念和规律的本质认识和理解，是物理学科核心素养的重要组成部分。在《第十章静电场中的能量》的教学中，物理观念的学业评价主要关注以下几个方面：电势能和电势的理解教学目标：学生能够理解电势能和电势的概念，掌握电势能是电荷在电场中具有的能量，而电势是描述电场中某点电势能性质的物理量。学习目标：学生能够解释电势能和电势的物理意义，理解电势能与电荷量、电势与电场强度的关系，能够用电势能的观点解释电场力做功的过程。评价目标：通过选择题、填空题等形式，考察学生对电势能和电势概念的理解程度；通过计算题，考察学生运用电势能和电势公式解决问题的能力。电势差的理解教学目标：学生能够理解电势差的概念，掌握电势差与电场力做功的关系，了解电势差在电场中的应用。学习目标：学生能够解释电势差的物理意义，理解电势差与电场力做功的关系，能够计算电场中两点间的电势差。评价目标：通过选择题、填空题等形式，考察学生对电势差概念的理解程度；通过计算题，考察学生运用电势差公式解决问题的能力；通过应用题，考察学生将电势差概念应用于实际问题的能力。电场强度与电势差的关系教学目标：学生能够理解电场强度与电势差的关系，掌握匀强电场中电势差与电场强度的计算公式。学习目标：学生能够解释电场强度与电势差的关系，理解匀强电场中电势差与电场强度的计算公式，能够运用公式计算匀强电场中两点间的电势差。评价目标：通过选择题、填空题等形式，考察学生对电场强度与电势差关系的理解程度；通过计算题，考察学生运用匀强电场中电势差与电场强度公式解决问题的能力。电容器的电容教学目标：学生能够理解电容器的电容概念，掌握电容器的充电和放电过程，了解电容器的应用。学习目标：学生能够解释电容器的电容物理意义，理解电容器的充电和放电过程，能够计算电容器的电容，了解电容器在电路中的应用。评价目标：通过选择题、填空题等形式，考察学生对电容器电容概念的理解程度；通过计算题，考察学生运用电容器电容公式解决问题的能力；通过应用题，考察学生将电容器概念应用于实际问题的能力。带电粒子在电场中的运动教学目标：学生能够理解带电粒子在电场中的运动规律，掌握带电粒子在匀强电场中的加速和偏转运动。学习目标：学生能够解释带电粒子在电场中的运动规律，理解带电粒子在匀强电场中的加速和偏转运动，能够计算带电粒子在电场中的加速度、速度和位移。评价目标：通过选择题、填空题等形式，考察学生对带电粒子在电场中运动规律的理解程度；通过计算题，考察学生运用带电粒子在电场中运动公式解决问题的能力；通过应用题，考察学生将带电粒子在电场中运动规律应用于实际问题的能力。（二）科学思维科学思维是学生在物理学习过程中形成的逻辑思维、批判性思维和创造性思维等能力。在《第十章静电场中的能量》的教学中，科学思维的学业评价主要关注以下几个方面：逻辑推理能力评价目标：通过选择题、填空题等形式，考察学生运用物理概念和规律进行逻辑推理的能力；通过计算题，考察学生运用物理公式进行逻辑推理和计算的能力。批判性思维能力评价目标：通过选择题中的辨析题、简答题等形式，考察学生对物理概念和规律的批判性思维能力，如判断物理问题的正确性或错误性，分析物理问题的原因等。创造性思维能力评价目标：通过应用题、实验设计题等形式，考察学生的创造性思维能力，如设计实验方案、解决实际问题等。例如，设计实验测量电容器的电容，或解决实际问题中带电粒子在电场中的运动轨迹等。模型建构能力评价目标：通过选择题、填空题等形式，考察学生对物理模型的建构和理解能力，如电场线模型、电容器模型等。通过计算题、应用题等形式，考察学生运用物理模型解决问题的能力。（三）科学探究科学探究是学生在物理学习过程中通过实验、观察、调查等方式获取物理知识、解决物理问题的能力。在《第十章静电场中的能量》的教学中，科学探究的学业评价主要关注以下几个方面：实验操作能力评价目标：通过实验操作题、实验报告等形式，考察学生的实验操作能力，如正确使用实验仪器、观察实验现象、记录实验数据等。实验设计能力评价目标：通过实验设计题等形式，考察学生的实验设计能力，如设计实验方案、选择实验器材、预测实验结果等。例如，设计实验测量电容器的电容，或设计实验探究带电粒子在电场中的运动规律等。数据处理能力评价目标：通过计算题、应用题等形式，考察学生的数据处理能力，如运用物理公式进行数据处理、绘制图表、分析数据等。科学探究方法评价目标：通过选择题、简答题等形式，考察学生对科学探究方法的理解和运用能力，如控制变量法、实验观察法、数据分析法等。（四）科学态度与责任科学态度与责任是学生在物理学习过程中形成的科学态度、社会责任感、环境意识等素养。在《第十章静电场中的能量》的教学中，科学态度与责任的学业评价主要关注以下几个方面：科学态度评价目标：通过选择题、简答题等形式，考察学生的科学态度，如尊重事实、严谨认真、实事求是的科学态度，对物理问题的好奇心和求知欲等。社会责任感评价目标：通过应用题、讨论题等形式，考察学生的社会责任感，如关注物理技术在社会发展中的应用和影响，理解物理技术对人类生活的贡献和挑战等。环境意识评价目标：通过应用题、讨论题等形式，考察学生的环境意识，如理解物理技术与环境保护的关系，关注物理技术在节能减排、可持续发展等方面的应用等。交流与合作能力评价目标：通过小组讨论题、合作学习等形式，考察学生的交流与合作能力，如与同学讨论物理问题、合作完成实验任务等。《第十章静电场中的能量》的学业评价将从物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度进行设定，以确保学生全面、深入地理解和掌握本章节的教学内容，促进学生核心素养的发展。在具体实施过程中，可以采用选择题、填空题、计算题、应用题、实验设计题、实验操作题、简答题、小组讨论题等多种形式进行评价，以全面、客观地反映学生的学习成效。还应注重评价的反馈作用，及时给予学生针对性的指导和建议，帮助他们改进学习方法，提高学习效果。十、大单元实施思路及教学结构图1.大单元实施思路针对2019人教版高中物理必修第三册《第十章静电场中的能量》的教学内容，本大单元的实施思路旨在通过七个课时的系统教学，引导学生深入理解静电场中能量的基本概念、规律及其应用，培养学生的物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。具体实施思路如下：第一课时：电势能和电势的引入与基本概念教学内容：引入静电场中的能量概念，介绍电势能的基本定义。通过实例分析，说明电势能的变化与静电力做功的关系。引出电势的概念，解释电势是描述电场中某点电势能性质的物理量。教学目标：（物理观念）理解电势能和电势的基本概念，能用电势能的观点解释静电现象。（科学思维）通过实例分析，培养从能量角度思考静电问题的能力。（科学探究）观察并讨论静电实验现象，体会科学探究的过程。（科学态度与责任）培养对物理现象的好奇心和探索欲，形成实事求是的科学态度。教学实施步骤：引入：通过静电实验（如静电感应现象）引发学生兴趣，引出电势能的概念。新课讲授：讲解电势能的定义，通过实例分析电势能的变化与静电力做功的关系。概念深化：引出电势的概念，解释电势与电势能的关系，讨论电势的物理意义。课堂练习：通过例题和习题巩固基本概念。小组讨论：分享对电势能和电势的理解，讨论相关实例。第二课时：电势的计算与应用教学内容：讲解电势的计算方法，包括点电荷的电势公式。讨论电势的叠加原理，以及电势与电场强度的关系。应用电势概念解决实际问题。教学目标：（物理观念）掌握电势的计算方法，理解电势的叠加原理。（科学思维）通过计算和分析，培养解决电势问题的科学思维能力。（科学探究）通过实验和计算，验证电势与电场强度的关系。（科学态度与责任）培养严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。教学实施步骤：复习旧知：回顾电势能和电势的基本概念。新课讲授：讲解电势的计算方法，包括点电荷的电势公式。概念深化：讨论电势的叠加原理，通过实例分析电势的叠加效果。实验探究：通过实验验证电势与电场强度的关系。课堂练习：通过例题和习题巩固计算方法。小组讨论：分享计算过程和结果，讨论电势在实际问题中的应用。第三课时：等势面与电场线教学内容：介绍等势面的概念，讨论等势面的性质。通过电场线描述电场，讨论电场线与等势面的关系。应用等势面和电场线解决实际问题。教学目标：（物理观念）理解等势面和电场线的概念，掌握它们之间的关系。（科学思维）通过图形分析，培养空间想象能力和科学思维能力。（科学探究）通过观察和绘制电场线，体验科学探究的过程。（科学态度与责任）培养严谨的科学态度，注重实验观察的准确性和细致性。教学实施步骤：引入：通过电场分布图引发学生兴趣，引出等势面的概念。新课讲授：讲解等势面的定义和性质，讨论等势面与电场线的关系。实验探究：通过观察电场分布实验，绘制电场线并讨论其与等势面的关系。课堂练习：通过例题和习题巩固等势面和电场线的概念。小组讨论：分享绘制电场线的经验，讨论等势面和电场线在实际问题中的应用。第四课时：电势差的概念与应用教学内容：引入电势差的概念，解释电势差与静电力做功的关系。讨论电势差的计算方法和应用。通过实例分析电势差在电场中的应用。教学目标：（物理观念）理解电势差的概念，掌握电势差的计算方法。（科学思维）通过实例分析，培养解决电势差问题的科学思维能力。（科学探究）通过实验和计算，验证电势差与静电力做功的关系。（科学态度与责任）培养严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。教学实施步骤：引入：通过静电力做功的实例引出电势差的概念。新课讲授：讲解电势差的定义和计算方法，讨论电势差与静电力做功的关系。实例分析：通过实例分析电势差在电场中的应用。课堂练习：通过例题和习题巩固电势差的计算方法。小组讨论：分享计算过程和结果，讨论电势差在实际问题中的应用。第五课时：电势差与电场强度的关系教学内容：引入电势差与电场强度的关系，解释匀强电场中电势差与电场强度的计算公式。讨论非匀强电场中电势差与电场强度的近似关系。通过实验验证电势差与电场强度的关系。教学目标：（物理观念）理解电势差与电场强度的关系，掌握匀强电场中电势差与电场强度的计算公式。（科学思维）通过逻辑推理和实验验证，培养解决电势差与电场强度关系问题的能力。（科学探究）通过实验验证电势差与电场强度的关系，体验科学探究的过程。（科学态度与责任）培养严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。教学实施步骤：复习旧知：回顾电势差和电场强度的基本概念。新课讲授：讲解电势差与电场强度的关系，引出匀强电场中电势差与电场强度的计算公式。实验探究：通过实验验证电势差与电场强度的关系。实例分析：通过实例分析电势差与电场强度关系在实际问题中的应用。课堂练习：通过例题和习题巩固电势差与电场强度的关系。小组讨论：分享实验过程和结果，讨论电势差与电场强度关系在实际问题中的应用。第六课时：电容器的电容教学内容：引入电容器的概念，解释电容器的基本结构和工作原理。讨论电容器的充电和放电过程，引出电容的定义和计算公式。通过实验测量电容器的电容。教学目标：（物理观念）理解电容器的概念和基本结构，掌握电容的定义和计算公式。（科学思维）通过实验测量和分析，培养解决电容器问题的科学思维能力。（科学探究）通过实验观察电容器的充电和放电过程，体验科学探究的过程。（科学态度与责任）培养严谨的科学态度，注重实验操作的规范性和安全性。教学实施步骤：引入：通过电容器实物或图片引发学生兴趣，引出电容器的概念。新课讲授：讲解电容器的基本结构和工作原理，讨论电容器的充电和放电过程。实验探究：通过实验测量电容器的电容，验证电容的定义和计算公式。课堂练习：通过例题和习题巩固电容的定义和计算公式。小组讨论：分享实验过程和结果，讨论电容器在实际问题中的应用。第七课时：带电粒子在电场中的运动教学内容：引入带电粒子在电场中的运动问题，解释带电粒子在电场中的加速和偏转现象。讨论带电粒子在电场中的运动规律，引出动能定理和类平抛运动的应用。通过实例分析带电粒子在电场中的应用。教学目标：（物理观念）理解带电粒子在电场中的运动规律，掌握动能定理和类平抛运动的应用。（科学思维）通过实例分析，培养解决带电粒子在电场中运动问题的科学思维能力。（科学探究）通过观察和计算，验证带电粒子在电场中的运动规律。（科学态度与责任）培养严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性，关注物理学的应用价值。教学实施步骤：引入：通过带电粒子在电场中的运动实例引出问题。新课讲授：讲解带电粒子在电场中的加速和偏转现象，讨论运动规律。实例分析：通过实例分析带电粒子在电场中的应用，引出动能定理和类平抛运动的应用。课堂练习：通过例题和习题巩固带电粒子在电场中的运动规律。小组讨论：分享计算过程和结果，讨论带电粒子在电场中运动问题的实际应用。2.教学目标设定（一）物理观念理解电势能和电势的基本概念，掌握电势的计算方法和叠加原理。理解等势面和电场线的概念，掌握它们之间的关系，能用电场线描述电场分布。理解电势差的概念，掌握电势差的计算方法和应用，理解电势差与静电力做功的关系。理解电容器的概念和基本结构，掌握电容的定义和计算公式，了解电容器的充电和放电过程。理解带电粒子在电场中的运动规律，掌握动能定理和类平抛运动的应用。（二）科学思维通过实例分析和计算，培养解决电势、电势差、电容和带电粒子在电场中运动问题的科学思维能力。通过图形分析和空间想象，培养解决等势面和电场线问题的科学思维能力。通过逻辑推理和实验验证，培养解决电势差与电场强度关系问题的科学思维能力。通过实验测量和分析，培养解决电容器问题的科学思维能力。（三）科学探究通过观察和实验，体验科学探究的过程，培养科学探究能力。通过设计实验方案、收集实验数据、分析实验结果，培养科学探究能力。通过讨论和交流实验过程和结果，培养科学探究能力。（四）科学态度与责任培养严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。培养实事求是的科学态度，尊重实验事实和科学规律。培养对物理现象的好奇心和探索欲，形成持续学习和探索的习惯。关注物理学的应用价值，培养将物理知识应用于实际问题的意识和能力。3.教学结构图静电场中的能量|+++|||电势能和电势电势差电容器电容|||基本概念基本概念基本概念|||计算方法计算方法充电放电|||叠加原理应用实例电容测量|||等势面|电场线|关系分析|应用实例|带电粒子运动|加速偏转|规律应用4.具体教学实施步骤（以第一课时为例）第一课时：电势能和电势的引入与基本概念教学实施步骤：引入新课（5分钟）通过静电实验（如静电感应现象）引发学生兴趣。提问：在静电实验中，我们观察到了什么现象？这些现象与什么能量有关？引出课题：静电场中的能量——电势能和电势。新课讲授（25分钟）电势能的基本概念：定义：电荷在电场中具有的势能称为电势能。实例分析：正电荷在电场中由高电势点移向低电势点，静电力做正功，电势能减少；反之，电势能增加。静电力做功与电势能变化的关系：公式：WAB=EpA−EpB，其中WAB是电荷从A点移到B点时静电力做的功，EpA和EpB分别是电荷在A点和B点的电势能。实例计算：通过例题演示如何计算静电力做功和电势能变化。概念深化（10分钟）电势的概念：定义：电场中某点的电势等于单位正电荷在该点具有的电势能。公式：φ=Erq，其中φ是电势，E讨论：电势是标量，只有大小没有方向，电势的单位是伏特（V）。电势的物理意义：电势是描述电场中某点电势能性质的物理量，电势的高低反映了电场中不同点电势能的大小。实例分析：通过实例讨论电势的物理意义和应用。课堂练习（10分钟）通过例题和习题巩固基本概念和计算方法。例题：计算正电荷在匀强电场中由高电势点移向低电势点时静电力做的功和电势能的变化。习题：学生独立完成相关习题，教师巡回指导。小组讨论（5分钟）学生分组讨论对电势能和电势的理解。分享讨论结果，教师点评和总结。课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容和学习要点。强调电势能和电势的基本概念及其在静电场中的应用。布置作业（2分钟）完成相关习题和预习下节课内容。通过以上教学实施步骤，学生能够系统地掌握电势能和电势的基本概念、计算方法及其在静电场中的应用，同时培养物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。其他课时的教学实施步骤可参照此模式进行设计和实施。十一、大情境、大任务创设一、教学目标设定（一）物理观念电势能和电势学生能够理解电势能的基本概念，知道电荷在电场中具有势能，这种势能称为电势能。学生能够掌握电势的定义，理解电势是描述电场中某点电势能性质的物理量，电势的高低反映了电场中不同点电势能的大小。学生能够通过实例分析，理解电势能的变化与静电力做功的关系，掌握电势的计算方法，包括点电荷的电势公式。电势差学生能够理解电势差的概念，知道电势差是电场中两点之间电势的差值，电势差也叫作电压。学生能够掌握电势差的计算方法，理解电势差与静电力做功的关系，知道在电场中移动电荷时，静电力做的功等于电荷在初、末位置的电势差与电荷量的乘积。学生能够通过实例分析，理解电势差在电场中的应用，如电容器的工作原理、带电粒子的加速等。电势差与电场强度的关系学生能够理解电势差与电场强度的关系，掌握匀强电场中电势差与电场强度的计算公式。学生能够通过逻辑推理和实验验证，理解非匀强电场中电势差与电场强度的近似关系。学生能够运用电势差与电场强度的关系解决实际问题，如计算电场中某点的电势、判断电场线的方向等。电容器的电容学生能够理解电容器的概念，知道电容器是一种能够储存电荷的装置。学生能够掌握电容的定义和计算公式，理解电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。学生能够通过实验测量电容器的电容，理解电容器的充电和放电过程，以及电容与极板面积、极板间距、电介质等因素的关系。带电粒子在电场中的运动学生能够理解带电粒子在电场中的运动规律，掌握动能定理和类平抛运动的应用。学生能够通过实例分析，理解带电粒子在电场中的加速和偏转现象，以及电场力对带电粒子做功的情况。学生能够运用带电粒子在电场中的运动规律解决实际问题，如计算带电粒子在电场中的偏转距离、偏转角度等。（二）科学思维模型建构学生能够通过实例分析，建构电势能、电势、电势差、电容器等物理模型，理解这些模型在描述电场现象中的作用。学生能够通过图形分析，建构等势面、电场线等物理模型，理解这些模型在描述电场分布中的作用。科学推理学生能够通过逻辑推理，理解电势能的变化与静电力做功的关系，电势差与电场强度的关系等物理规律。学生能够通过科学推理，解决带电粒子在电场中的运动问题，如计算带电粒子的偏转距离、偏转角度等。科学论证学生能够通过实验验证电势差与电场强度的关系、电容器的电容与极板面积、极板间距、电介质等因素的关系等物理规律。学生能够通过实验数据和理论分析，论证带电粒子在电场中的运动规律，如动能定理和类平抛运动的应用。质疑创新学生能够对电势能、电势、电势差、电容器等物理概念提出质疑，通过讨论和交流，深化对这些概念的理解。学生能够在解决带电粒子在电场中的运动问题时，提出新的思路和方法，培养创新意识和创新能力。（三）科学探究问题提出学生能够通过观察实验现象，提出关于电势能、电势、电势差、电容器等物理问题。学生能够通过实例分析，提出关于带电粒子在电场中的运动问题，如带电粒子的加速和偏转现象等。证据收集学生能够通过实验测量，收集关于电势差、电容器的电容等物理量的数据。学生能够通过查阅资料和文献，收集关于带电粒子在电场中的运动规律的理论依据和实验证据。解释交流学生能够根据实验数据和理论分析，解释电势能的变化与静电力做功的关系、电势差与电场强度的关系等物理规律。学生能够通过讨论和交流，分享自己对带电粒子在电场中的运动规律的理解，提出自己的见解和观点。反思评估学生能够对自己的实验过程和结果进行反思和评估，找出存在的问题和不足，提出改进措施和建议。学生能够对自己的学习过程和成果进行反思和评估，总结学习经验和教训，提高学习能力和学习效果。（四）科学态度与责任科学本质学生能够认识到物理学是一门基于实验和观察的自然科学，理解科学研究的本质和方法。学生能够理解科学理论是不断发展和完善的，知道科学理论需要接受实践的检验和修正。科学态度学生能够培养实事求是的科学态度，尊重实验事实和科学规律，不迷信权威和教条。学生能够培养严谨认真的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性，避免主观臆断和随意猜测。社会责任学生能够关注物理学的应用价值，了解物理学在科技、经济、社会等方面的贡献和影响。学生能够培养将物理知识应用于实际问题的意识和能力，为解决社会问题和发展科学技术做出贡献。学生能够遵守道德规范，保护环境并推动可持续发展的责任感，了解科学·技术·社会·环境的关系，形成正确的价值观。二、大情境、大任务创设（一）大情境创设在静电场中，电荷受到静电力的作用而发生运动，这种运动与电荷的电势能、电势、电势差等物理量密切相关。为了深入理解静电场中的能量问题，我们可以创设一个大情境——“静电场中的能量探索之旅”。在这个大情境中，学生将扮演一名物理学家，通过一系列的实验和探究活动，探索静电场中的能量现象和规律。（二）大任务创设任务一：电势能和电势的探索任务描述：学生需要通过实验测量不同位置的电势，并计算电荷在这些位置的电势能。通过实例分析，理解电势能的变化与静电力做功的关系，掌握电势的计算方法和叠加原理。活动设计：实验活动：利用静电计测量不同位置的电势，记录数据并计算电荷在这些位置的电势能。讨论活动：小组讨论电势能的变化与静电力做功的关系，理解电势的物理意义和应用。练习活动：通过例题和习题巩固电势能和电势的基本概念和计算方法。教学资源：实验器材：静电计、点电荷、电场源等。教学课件：电势能和电势的PPT演示文稿。参考资料：相关教材和教辅资料。任务二：电势差的测量与应用任务描述：学生需要通过实验测量不同位置之间的电势差，并理解电势差与静电力做功的关系。通过实例分析，掌握电势差的计算方法和应用。活动设计：实验活动：利用电压表测量不同位置之间的电势差，记录数据并计算静电力做的功。讨论活动：小组讨论电势差与静电力做功的关系，理解电势差在电场中的应用。实践活动：设计一个简单的电路，利用电容器储存和释放电能，观察电容器的充电和放电过程。教学资源：实验器材：电压表、电容器、电阻等。教学课件：电势差的PPT演示文稿。参考资料：相关教材和教辅资料。任务三：电势差与电场强度的关系探究任务描述：学生需要通过实验探究电势差与电场强度的关系，理解匀强电场中电势差与电场强度的计算公式。通过逻辑推理和实验验证，掌握非匀强电场中电势差与电场强度的近似关系。活动设计：实验活动：利用电场强度计测量不同位置的电场强度，同时测量这些位置之间的电势差，记录数据并计算电场强度与电势差的关系。讨论活动：小组讨论电势差与电场强度的关系，理解电场线的分布与电势差的关系。探究活动：设计一个探究实验，验证非匀强电场中电势差与电场强度的近似关系。教学资源：实验器材：电场强度计、电场源等。教学课件：电势差与电场强度的PPT演示文稿。参考资料：相关教材和教辅资料。任务四：电容器的电容测量与探究任务描述：学生需要通过实验测量电容器的电容，理解电容的定义和计算公式。通过探究实验，了解电容与极板面积、极板间距、电介质等因素的关系。活动设计：实验活动：利用电容表测量不同电容器的电容，记录数据并计算电容与极板面积、极板间距、电介质等因素的关系。讨论活动：小组讨论电容的定义和计算公式，理解电容在电路中的应用。探究活动：设计一个探究实验，研究电容与极板面积、极板间距、电介质等因素的关系，并尝试解释实验结果。教学资源：实验器材：电容表、不同规格的电容器、电介质等。教学课件：电容器的PPT演示文稿。参考资料：相关教材和教辅资料。任务五：带电粒子在电场中的运动探究任务描述：学生需要通过实验探究带电粒子在电场中的运动规律，理解动能定理和类平抛运动的应用。通过实例分析，掌握带电粒子在电场中的加速和偏转现象。活动设计：实验活动：利用电场加速器加速带电粒子，观察并记录带电粒子的运动轨迹和速度变化。讨论活动：小组讨论带电粒子在电场中的运动规律，理解动能定理和类平抛运动的应用。探究活动：设计一个探究实验，研究带电粒子在电场中的加速和偏转现象，并尝试解释实验结果。教学资源：实验器材：电场加速器、带电粒子源、探测器等。教学课件：带电粒子在电场中的运动的PPT演示文稿。参考资料：相关教材和教辅资料。三、教学实施建议注重情境创设：在教学过程中，要注重创设与学生生活实际和科技发展密切相关的教学情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。强化实验探究：要加强实验教学，通过实验操作、观察记录、数据分析和结论归纳等环节，培养学生的科学探究能力和实验技能。促进合作学习：要鼓励学生之间的合作学习和交流讨论，通过小组合作、班级讨论等形式，促进学生的思维碰撞和共同进步。注重过程评价：要注重对学生学习过程的评价，关注学生的学习态度、学习方法和学习效果等方面，及时反馈学生的学习情况，帮助学生改进学习方法和提高学习效果。加强信息技术与物理教学的融合：要充分利用信息技术手段，如多媒体教学、网络教学等，丰富教学手段和资源，提高教学效果和质量。通过以上大情境、大任务的创设和教学实施建议的提出，我们可以更加系统地开展《第十章静电场中的能量》的教学工作，促进学生的物理学科核心素养的全面发展。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：静电场中的能量课时计划：本单元计划用7个课时完成，每个课时的教学内容、目标及实施步骤均严格按照《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》的要求进行设计，并与本单元的大单元实施思路及教学结构图（思维导图）保持一致。课时安排：第一课时：电势能和电势的引入与基本概念第二课时：电势的计算与应用第三课时：等势面与电场线第四课时：电势差的概念与应用第五课时：电势差与电场强度的关系第六课时：电容器的电容第七课时：带电粒子在电场中的运动（二）学习目标教学目标与学习目标的设定包括以下几个方面：（一）物理观念理解电势能和电势的基本概念，掌握电势能的定义和计算方法，理解电势是描述电场中某点电势能性质的物理量。理解电势差的概念，掌握电势差的计算方法，理解电势差与静电力做功的关系。理解等势面和电场线的概念，掌握它们之间的关系，能用电场线描述电场分布。理解电容器的概念和基本结构，掌握电容的定义和计算公式，了解电容器的充电和放电过程。理解带电粒子在电场中的运动规律，掌握动能定理和类平抛运动的应用。（二）科学思维通过实例分析和计算，培养解决电势、电势差、电容和带电粒子在电场中运动问题的科学思维能力。通过图形分析和空间想象，培养解决等势面和电场线问题的科学思维能力。通过逻辑推理和实验验证，培养解决电势差与电场强度关系问题的科学思维能力。通过实验测量和分析，培养解决电容器问题的科学思维能力。（三）科学探究通过观察和实验，体验科学探究的过程，培养科学探究能力。通过设计实验方案、收集实验数据、分析实验结果，培养科学探究能力。通过讨论和交流实验过程和结果，培养科学探究能力。（四）科学态度与责任培养严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。培养实事求是的科学态度，尊重实验事实和科学规律。培养对物理现象的好奇心和探索欲，形成持续学习和探索的习惯。关注物理学的应用价值，培养将物理知识应用于实际问题的意识和能力。（三）评价任务课堂表现评价：观察学生在课堂上的参与度、合作情况、提问和回答问题的质量，评价其物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任的表现。作业与练习评价：通过批改学生的作业和练习，评价其对物理概念的理解、计算能力和问题解决能力。实验评价：根据学生在实验中的操作、数据记录和实验报告，评价其科学探究能力和实验技能。单元测试：设计单元测试卷，全面考查学生对本单元物理概念、规律的理解和应用能力，以及科学思维、科学探究和科学态度与责任的发展水平。（四）学习过程第一课时：电势能和电势的引入与基本概念引入新课（5分钟）：通过静电实验（如静电感应现象）引发学生兴趣，提问引导学生思考静电现象与能量的关系，引出课题。新课讲授（25分钟）：讲解电势能的基本概念，通过实例分析电势能的变化与静电力做功的关系，引出电势的概念，解释电势与电势能的关系，讨论电势的物理意义。概念深化（10分钟）：通过例题和习题巩固基本概念，讨论电势的叠加原理。课堂练习（10分钟）：通过例题和习题巩固基本概念和计算方法。小组讨论（5分钟）：分享对电势能和电势的理解，讨论相关实例。课堂小结（5分钟）：总结本节课的主要内容和学习要点。布置作业（2分钟）：完成相关习题和预习下节课内容。（后续课时的学习过程类似，均包括引入新课、新课讲授、概念深化、课堂练习、小组讨论、课堂小结和布置作业等环节，具体内容和实施步骤参照大单元实施思路及教学结构图和教学实施步骤）（五）作业与检测第一课时作业：完成课本上的相关习题，巩固电势能和电势的基本概念。预习电势的计算方法，尝试计算点电荷的电势。第二课时作业：完成课本上的电势计算习题，掌握电势的计算方法。设计一个简单的实验方案，验证电势的叠加原理。（后续课时的作业与检测类似，均根据本节课的教学内容和目标设计相应的习题和实验方案，巩固所学知识，提高问题解决能力）单元测试：设计一份单元测试卷，全面考查学生对本单元物理概念、规律的理解和应用能力。试卷包括选择题、填空题、计算题和实验题等多种题型，注重考查学生的物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任的发展水平。（六）学后反思学生反思：反思自己在本单元学习中的收获和不足，总结物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任的发展情况。针对自己在学习中遇到的问题和困难，提出改进措施和学习计划。教师反思：反思本单元的教学设计和实施过程，总结成功经验和不足之处。针对学生在学习中反映出的问题和困难，调整教学策略和方法，提高教学效果。关注学生的学习需求和兴趣点，设计更加符合学生认知规律和学习特点的教学活动。通过以上单元学历案的设计，旨在帮助学生系统地掌握《第十章静电场中的能量》的教学内容，培养学生的物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。通过多样化的评价任务和学习过程设计，激发学生的学习兴趣和积极性，提高教学效果和学生的学习质量。十三、学科实践与跨学科学习设计一、引言《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》强调，物理课程应注重学科实践与跨学科学习，通过多样化的实践活动，培养学生的物理学科核心素养，包括物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任。本设计针对2019人教版高中物理必修第三册《第十章静电场中的能量》的教学内容，结合互联网相关课程的课时设计，旨在通过学科实践与跨学科学习，全面提升学生的物理素养。二、教学目标（一）物理观念电势能和电势理解电势能和电势的基本概念，能够用电势能的观点解释静电现象。掌握电势能的计算方法，理解电势是描述电场中某点电势能性质的物理量。能够分析电势能的变化与静电力做功的关系，理解电势的叠加原理。电势差理解电势差的概念，掌握电势差的计算方法，理解电势差与静电力做功的关系。能够分析电势差在电场中的应用，理解电势差与电场强度的关系。电势差与电场强度的关系理解电势差与电场强度的关系，掌握匀强电场中电势差与电场强度的计算公式。能够分析非匀强电场中电势差与电场强度的近似关系，通过实验验证电势差与电场强度的关系。电容器的电容理解电容器的概念和基本结构，掌握电容的定义和计算公式。能够通过实验测量电容器的电容，理解电容器的充电和放电过程。带电粒子在电场中的运动理解带电粒子在电场中的运动规律，掌握动能定理和类平抛运动的应用。能够分析带电粒子在电场中的加速和偏转现象，解决带电粒子在电场中的运动问题。（二）科学思维模型建构能够通过实例分析，建构电势能、电势、电势差、电容器和带电粒子在电场中运动的物理模型。能够运用物理模型解决实际问题，提高抽象概括能力。科学推理能够通过逻辑推理和实验验证，分析电势能、电势、电势差、电容器和带电粒子在电场中运动的物理规律。能够提出科学假设，设计实验方案，验证假设的正确性。科学论证能够运用证据对物理问题进行论证，分析不同观点和结论的合理性。能够批判性地思考物理问题，提出新的见解和解决方案。（三）科学探究问题提出能够从静电场中的能量现象中提出问题，形成探究的课题。能够设计实验方案，收集实验数据，分析实验结果。证据收集能够通过实验和观察，收集关于电势能、电势、电势差、电容器和带电粒子在电场中运动的证据。能够运用现代信息技术，收集和分析相关数据，提高科学探究能力。交流评估能够与他人交流实验过程和结果，分享探究心得。能够评估实验数据的准确性和可靠性，提出改进实验方案的建议。（四）科学态度与责任科学态度培养严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。培养实事求是的科学态度，尊重实验事实和科学规律。社会责任感关注物理学的应用价值，培养将物理知识应用于实际问题的意识和能力。认识到物理学对社会进步和可持续发展的贡献，形成保护环境和节约资源的责任感。三、学习目标（一）电势能和电势知识与技能掌握电势能和电势的定义和计算方法。理解电势能的变化与静电力做功的关系。过程与方法通过实验观察静电现象，理解电势能和电势的概念