93电场电场强度教学设计-高二上学期物理人教版

《电场电场强度》教学设计教材及学情分析一、教材分析本节内容是人教版（2019）高中物理必修第三册第九章《静电场及其应用》的第3节《电场电场强度》。电场是电学的核心概念之一，在整个高中物理知识体系中占据着极为重要的地位。它是在学生学习了电荷、库仑定律等知识的基础上，对静电现象的进一步深入研究，同时也是后续学习电势、电容、带电粒子在电场中的运动等内容的关键基石。教材先从电荷之间的相互作用引入，引导学生思考电荷间作用力的传递方式，从而引出电场的概念，让学生认识到电场是一种特殊的物质。接着，为了描述电场的强弱和方向，教材引入了电场强度这一物理量，并通过探究实验和理论推导，得出电场强度的定义式、点电荷电场强度的表达式等。教材内容编排注重从现象到本质、从定性到定量的思维过程，培养学生的科学思维和探究能力，同时也让学生体会到物理知识之间的紧密联系和逻辑关系。二、学情分析从知识储备来看，学生在之前已经学习了力学中的力的概念、牛顿运动定律等知识，对力的基本性质和作用效果有了一定的理解，并且学习了电荷、库仑定律等电学基础知识，这为学习电场和电场强度提供了一定的知识基础。然而，电场是一种看不见、摸不着的特殊物质，电场强度的概念较为抽象，对于学生来说理解起来具有一定的难度。学生在理解电场的物质性以及如何通过电场强度来定量描述电场的性质方面，可能会存在认知障碍。同时，在将电场强度的概念应用到实际问题的分析和解决中，学生也需要一定的引导和训练。教学目标1.

学生能够准确阐述电场的概念，理解电场是一种客观存在的特殊物质，知道电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。2.

深入理解电场强度的定义、定义式、单位，会根据电场强度的定义式进行简单的计算。掌握点电荷电场强度的表达式，并能运用其分析相关问题。理解电场强度的矢量性，会根据电场强度的叠加原理计算多个点电荷产生的电场的合场强。3.

通过探究实验，培养学生的观察能力、动手能力和逻辑思维能力。能够运用电场强度的知识解决简单的实际问题，如分析带电粒子在电场中的受力情况等，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。教学重点1.

电场强度的概念、定义式及点电荷电场强度的表达式。电场强度是描述电场性质的重要物理量，理解其概念和相关表达式是掌握电场知识的关键，学生需要清晰地理解各个表达式的物理意义、适用条件等。2.

电场强度的矢量性和电场强度的叠加原理。电场强度不仅有大小，还有方向，其矢量性是学生理解的难点之一。电场强度的叠加原理涉及到多个电场的合成，对于学生的空间想象能力和数学运算能力有一定的要求，需要通过实例和练习帮助学生掌握。教学难点1.

对电场概念的理解，电场作为一种特殊的物质，看不见、摸不着，学生难以直观感受，需要引导学生通过类比、推理等方法建立对电场的正确认识。2.

理解电场强度的定义方法及比值定义法的含义。电场强度的定义式是通过比值定义法得出的，学生对于这种定义物理量的方法可能不太熟悉，理解起来存在一定难度，需要深入讲解其定义的科学性和合理性。教学过程教学模块活动设计设计意图一、情境导入展示实验：用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近碎纸屑，观察到碎纸屑被玻璃棒吸引。引导学生思考：玻璃棒并没有直接接触碎纸屑，为什么碎纸屑会被吸引呢？是不是存在一种看不见的“东西”在起作用呢？进一步展示实验：在两个带异种电荷的小球之间放一些碎头发屑，观察头发屑的分布情况。提问学生：从这些现象中能发现什么规律，这种现象背后可能隐藏着什么物理原理呢？通过展示有趣的静电实验现象，激发学生的好奇心和求知欲，让学生从熟悉的生活场景和实验现象入手，自然地引出本节课的主题——电场。引导学生观察和思考，培养学生的观察能力和提出问题的能力，同时让学生意识到物理知识与生活实际紧密相连，提高学生学习物理的兴趣。二、新课教学讲解电场的概念：在学生思考和讨论后，给出电场的定义：电荷周围存在着一种特殊的物质，这种物质叫做电场。电场是客观存在的，虽然我们看不见、摸不着它，但可以通过它对放入其中的电荷有力的作用这一性质来感知它的存在。举例说明：以两个带异种电荷的小球为例，当一个小球静止在另一个小球产生的电场中时，它会受到电场力的作用。就像地球周围存在着引力场，物体在引力场中会受到重力一样，电荷在电场中会受到电场力。通过这样的类比，让学生更好地理解电场的物质性。通过具体的例子和类比，让学生对电场的概念有更直观的认识，理解电场是一种特殊的物质，以及电场对电荷有力的作用这一基本性质，为后续学习电场强度奠定基础。三、深入探究电场强度提出问题：电场对电荷有力的作用，那么不同位置的电场对电荷的作用力大小和方向是否相同呢？如何描述电场的强弱和方向呢？引导学生大胆猜想，可能的猜想有：电场的强弱与电荷的电量有关、与电荷之间的距离有关等。实验设计：展示实验器材，包括带正电的小球（作为场源电荷）、检验电荷（带电量较小的小球）、绝缘支架等。介绍实验装置，将带正电的场源电荷固定在某一位置，把检验电荷放在不同位置，观察检验电荷的受力情况。进行实验：1.

保持检验电荷的电量不变，改变检验电荷在场源电荷周围的位置，观察检验电荷所受电场力的大小和方向的变化。发现离场源电荷越近，检验电荷所受电场力越大；离场源电荷越远，检验电荷所受电场力越小，且电场力的方向会随着位置的变化而变化。2.

保持检验电荷的位置不变，改变检验电荷的电量，观察电场力的变化。发现电场力的大小与检验电荷的电量成正比。分析数据与得出结论：组织学生对实验数据和现象进行分析讨论，引导学生得出：电场中某点的电场强弱与检验电荷的电量无关，而与场源电荷以及该点在场源电荷周围的位置有关。为了描述电场的强弱和方向，引入电场强度这一物理量。电场强度的定义为：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，用E表示，定义式为E=F/q。电场强度的单位是牛每库，符号是N/C。强调电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，与负电荷在该点所受电场力的方向相反。通过实验探究，让学生亲身体验科学研究的过程，培养学生的观察能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力。在实验过程中，学生通过自己的操作和思考得出电场强度的定义，能够更深刻地理解电场强度的概念，同时也培养了学生的科学探究精神和实事求是的科学态度。四、点电荷的电场强度理论推导：对于一个点电荷Q产生的电场，根据库仑定律F=kQq/r²，将其代入电场强度的定义式E=F/q中，可得点电荷Q在距离它r处的电场强度表达式为E=kQ/r²，其中k是静电力常量。分析表达式：引导学生分析点电荷电场强度表达式的物理意义和适用条件。让学生明白该表达式表明点电荷电场强度的大小与点电荷的电量成正比，与距离点电荷的距离的平方成反比。同时强调该表达式只适用于真空中点电荷产生的电场。通过理论推导，让学生了解点电荷电场强度表达式的由来，培养学生的逻辑思维能力和数学应用能力。深入分析表达式，帮助学生理解点电荷电场强度的特点和适用范围，加深学生对电场强度概念的理解。五、电场强度的叠加提出问题：如果空间中存在多个点电荷，那么某点的电场强度如何确定呢？引导学生思考多个电场同时存在时的情况。实验演示：在水平桌面上放置两个带正电的小球A和B，在它们中间某位置放一个检验电荷。观察检验电荷的受力情况，发现检验电荷所受电场力是A、B两个点电荷产生的电场对它作用力的合力。讲解叠加原理：电场强度是矢量，当空间中存在多个点电荷时，某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这就是电场强度的叠加原理。举例计算：假设有两个点电荷Q1和Q2，分别在某点产生的电场强度大小为E1和E2，方向相互垂直。根据平行四边形定则，计算该点的合场强大小为E=√(E1²+E2²)，方向根据三角函数关系确定。通过实验演示和举例计算，让学生直观地理解电场强度的叠加原理，掌握多个点电荷产生电场时合场强的计算方法。培养学生的空间想象能力和运用数学知识解决物理问题的能力。六、知识应用例题讲解：已知在电场中某点放入一个电荷量为3×10⁻⁶C的正电荷，它受到的电场力为6×10⁻⁴N，求该点的电场强度大小和方向。如果在该点放入一个电荷量为2×10⁻⁶C的负电荷，它受到的电场力为多大，方向如何？引导学生根据电场强度的定义式进行计算，先求出电场强度大小E=F/q=6×10⁻⁴N/3×10⁻⁶C=200N/C，方向与正电荷所受电场力方向相同。再根据F=Eq计算负电荷所受电场力大小为F=200N/C×2×10⁻⁶C=4×10⁻⁴N，方向与电场强度方向相反。生活实例分析：让学生列举生活中与电场强度相关的例子，如静电除尘、静电复印等。以静电除尘为例，分析在静电除尘器中，电场强度的分布情况以及带电尘埃在电场中的受力和运动情况，从而达到除尘的目的。然后共同分析这些例子中电场强度的知识是如何体现的。通过例题讲解和生活实例分析，让学生学会运用电场强度的知识解决实际问题，加深对知识的理解和掌握。同时，让学生感受到物理知识在生活中的广泛应用，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力，培养学生学以致用的意识。七、总结归纳引导回顾：引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括电场的概念、电场强度的定义、定义式、单位、点电荷电场强度的表达式、电场强度的矢量性、电场强度的叠加原理等。强调重点：重点强调电场强度的概念和相关表达式，以及电场强度的矢量性和叠加原理。提醒学生注意电场强度的定义式和点电荷电场强度表达式的适用条件。学生总结：请几位学生站起来总结本节课的收获，教师进行补充和完善。通过课堂小结，帮助学生梳理知识脉络，巩固所学知识，强化重点内容。让学生自己总结收获，能够培养学生的归纳总结能力和语言表达能力，同时也能让教师了解学生对知识的掌握情况。八、当堂检测选择题：下列关于电场强度的说法正确的是（）A.电场强度与检验电荷所受电场力成正比，与检验电荷的电荷量成反比B.电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同C.点电荷产生的电场强度与点电荷的电量无关D.电场强度是标量，只有大小没有方向填空题：在真空中，一个点电荷的电量为Q=2×10⁻⁶C，在距离它r=0.1m处的电场强度大小为______N/C（k=9×10⁹N·m²/C²）。简答题：空间中有两个点电荷A和B，电荷量分别为+3×10⁻⁶C和2×10⁻⁶C，它们相距0.2m。求在它们连线的中点处的电场强度大小和方向。通过当堂检测，及时了解学生对本节课知识的掌握程度，发现学生在学习过程中存在的问题和不足，以便教师在后续教学中进行有针对性的辅导和强化训练。同时，也能让学生对自己的学习情况有一个清晰的认识，明确自己的努力方向。【板书设计】电场电场强度1.

电场（1）定义：电荷周围存在的特殊物质（2