高中物理教案電場(chǎng)強(qiáng)度
“電場(chǎng)強(qiáng)度”教學(xué)設(shè)計(jì)
【教材】人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理選修3－1第一章第三節(jié)
【教學(xué)時(shí)間】一課時(shí)
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1．粗略了解物理學(xué)史上對(duì)電荷間相互作用力的認(rèn)識(shí)過(guò)程。
2．知道電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的，電場(chǎng)是客觀(guān)存在的一種特殊的形態(tài)。
3．理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義，會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，知道電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的。
4．能根據(jù)庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式，并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
5．知道場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理，并能應(yīng)用這一原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
二、過(guò)程與方法
1．經(jīng)歷“探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量”的過(guò)程，獲得探究活動(dòng)的體驗(yàn)。
2．領(lǐng)略通過(guò)電荷在電場(chǎng)中所受靜電力研究電場(chǎng)、理想模型法、比值法、類(lèi)比法等物理學(xué)研究方法。
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
1．體驗(yàn)探究物理規(guī)律的艱辛與喜悅。
2．學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1．探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。
2．理解電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，并會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
【教學(xué)難點(diǎn)】
探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。
【教學(xué)用具】多媒體課件
【設(shè)計(jì)思路】
以“電荷間相互作用如何發(fā)生”、“如何描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱”兩大問(wèn)題為主線(xiàn)展開(kāi)，具體操作思路是：
1．學(xué)生自學(xué)電場(chǎng)，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、汲取信息的能力。
2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M和定量分析的方法探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。
3．通過(guò)練習(xí)鞏固加深對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念的理解，探討點(diǎn)電荷的電場(chǎng)及場(chǎng)強(qiáng)疊加原理。
【教學(xué)設(shè)計(jì)】
一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入（5分鐘）
教師：上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了庫(kù)侖定律，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下：庫(kù)侖定律的內(nèi)容是什么？
學(xué)生回答：略
教師：我們不免會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)：
投影展示問(wèn)題1：真空中？它們之間相隔一定的距離這種相互作用是如何產(chǎn)生的呢？難道能夠不需介質(zhì)超越空間？
投影展示“探究影響電荷間相互作用力的因素”圖片（1．2－1）。
教師：這幅圖大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一樣，說(shuō)明了什么？
學(xué)生回答：庫(kù)侖力的大小與距離有關(guān)。
教師：其本質(zhì)原因又是什么呢？（投影展示問(wèn)題2）
教師：帶著這兩個(gè)疑問(wèn)，本節(jié)課我們一齊來(lái)學(xué)習(xí)第三節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度。（板書(shū)課題）
二、新課教學(xué)（35分鐘）
（一）電場(chǎng)
教師：請(qǐng)同學(xué)們帶著以下問(wèn)題自學(xué)“電場(chǎng)”內(nèi)容。
（1）電荷間的相互作用是如何發(fā)生的？這一觀(guān)點(diǎn)是誰(shuí)提出來(lái)的？
（2）請(qǐng)用自己的語(yǔ)言描述一下什么是電場(chǎng)？
（3）電場(chǎng)有什么本領(lǐng)？
學(xué)生自學(xué)，師板書(shū)“一、電場(chǎng)”。
學(xué)生回答：（1）略；
教師：法拉第同學(xué)們?cè)浄瘢?/p>
學(xué)生（集體）回答：電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
教師：法拉第是英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家，對(duì)事物的本質(zhì)有著非常敏銳的洞察力，在電學(xué)上有著突出的貢獻(xiàn)。依據(jù)法拉第的觀(guān)點(diǎn)，我們?nèi)绾蚊枋鲭姾葾、B之間的作用力。
師生共析。
（2）略；
教師啟發(fā)引導(dǎo)：場(chǎng)是“物質(zhì)”──它和分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量，電視機(jī)、收音機(jī)信號(hào)的發(fā)射與接受就是電磁場(chǎng)在空間的傳播；“特殊”──看不見(jiàn)、摸不著；“存在于電荷周?chē)辈鍟?shū)。
（電場(chǎng)是）存在于電荷周?chē)囊环N特殊的物質(zhì)。
教師：場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。
（3）學(xué)生回答：對(duì)放入其中的電荷有靜電力的作用。
（二）科學(xué)探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的方法
教師：下面我們?cè)賮?lái)探討第二個(gè)問(wèn)題。
依次投影問(wèn)題：①相同的小球在不同的位置所受作用力不一樣，其本質(zhì)原因是什么呢？（對(duì)照“探究影響電荷間相互作用力的因素”圖片說(shuō)明）
學(xué)生回答：電場(chǎng)強(qiáng)弱不同。
②那么如何來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？
教師啟發(fā)：像速度、密度等尋找一個(gè)物理量來(lái)表示。
③如何來(lái)研究電場(chǎng)？
（學(xué)生思考）
教師啟發(fā)引導(dǎo)：電場(chǎng)的本領(lǐng)是對(duì)場(chǎng)中的其他電荷具有作用力，這也是電場(chǎng)的最明顯、最基本的特征之一。因此在研究電場(chǎng)的性質(zhì)時(shí)，我們可以從靜電力入手。（板書(shū)研究方法）
教師：對(duì)于像電場(chǎng)這樣，看不見(jiàn)，摸不到，但又客觀(guān)存在的物質(zhì)，可以根據(jù)它表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)來(lái)研究它，這是物理學(xué)中常用的研究方法。
教師：還需要什么？
學(xué)生回答：電場(chǎng)及放入其中的電荷。
多媒體依次展示，教師簡(jiǎn)述：①“探究影響電荷間相互作用力的因素”中的試探電荷；②場(chǎng)源電荷。
師生共析對(duì)試探電荷的要求。
教師：下面請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀(guān)察模擬實(shí)驗(yàn)的動(dòng)畫(huà)演示，并描述你看到的現(xiàn)象說(shuō)明了什么。多媒體動(dòng)畫(huà)模擬：①不同位置偏角不同；②增加試探電荷帶電量偏角均增加。
學(xué)生回答：不同位置受力不同；同一位置試探電荷帶電量增加，受力增大，但不同位置受力大小關(guān)系不變。
教師：下面我們?cè)偻ㄟ^(guò)表格定量地來(lái)看一看：
將表格填完整，并分析、比較表格中的數(shù)據(jù)有什么特點(diǎn)和規(guī)律，看你能否得出如何來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱。多媒體展示表格，學(xué)生回答后依次填入：①F1、F2、F3及F1＜F2＜F3；②2F1、3F1、4F1、nF1等。
表一：（P1位置）
試探電荷 q 2q 3q 4q nq
靜電力 F1 2F1 3F1 4F1 nF1
表二：（P2位置）
試探電荷 q 2q 3q 4q nq
靜電力 F2 2F2 3F2 4F2 nF2
表三：（P3位置）
試探電荷 q 2q 3q 4q nq
靜電力 F3 2F3 3F3 4F3 nF3
（學(xué)生思考并交流討論）
學(xué)生回答：
（1）不同的電荷，即使在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，所受靜電力也不同，因而不能直接用試探電荷所受的靜電力來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱；
（2）電場(chǎng)中同一點(diǎn)，比值F/q是恒定的，與試探電荷的電荷量無(wú)關(guān)；（同一張表格）
（3）在電場(chǎng)中不同位置比值F/q不同。（三張表格比較）
師生共同小結(jié)：比值由電荷q在電場(chǎng)中的位置決定，與電荷q的電荷量大小無(wú)關(guān)，它才是反映電場(chǎng)性質(zhì)的物理量。
教師：在物理學(xué)中我們定義放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的`靜電力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。并板書(shū)。
（三）電場(chǎng)強(qiáng)度
1．定義：
教師：以前我們還學(xué)過(guò)哪些物理量是用比值法來(lái)定義的？
學(xué)生回答：略。
教師：從它的定義，電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是什么？
學(xué)生回答：N/C
教師介紹另一種單位并板書(shū)。
2．單位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m
教師結(jié)合板畫(huà)：在電場(chǎng)中不同位置，同種電荷受力方向不同，說(shuō)明場(chǎng)強(qiáng)是矢量還是標(biāo)量？
學(xué)生（集體）回答：矢量
教師結(jié)合板畫(huà)：電場(chǎng)中同一點(diǎn)放入正電荷和負(fù)電荷受力方向不同，如何確定場(chǎng)強(qiáng)的方向呢？
教師：在物理學(xué)中作出了這樣的規(guī)定。（板書(shū)）
3．方向：電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相同。
教師：按照這個(gè)規(guī)定，如果放入電場(chǎng)中的是負(fù)電荷呢？
學(xué)生回答：與負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力的方向相反。
投影練習(xí)：
練習(xí)1（加深對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的理解，探討點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)大小與方向）
點(diǎn)電荷是最簡(jiǎn)單的場(chǎng)源電荷。設(shè)一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量為+Q，與之相距為r的A點(diǎn)放一試探電荷，所帶電荷量為+q。
（1）試用所學(xué)的知識(shí)推導(dǎo)A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小，并確定場(chǎng)強(qiáng)的方向；
（2）若所放試探電荷為-2q，結(jié)果如何？
（3）如果移走所放的試探電荷呢？
（請(qǐng)兩位同學(xué)板演前兩問(wèn)后，共同完成第三問(wèn)）
師生共同歸納總結(jié)：
1．點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小與方向。（多媒體動(dòng)畫(huà)演示方向的確定方法）
2．電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)（力的）性質(zhì)的物理量，在靜電場(chǎng)中，它不隨時(shí)間改變。電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)完全由電場(chǎng)本身決定，與是否放入電荷，放入電荷的電荷量、電性無(wú)關(guān)！
辨析 和 的關(guān)系，強(qiáng)調(diào) 的適用條件。
練習(xí)2（探討場(chǎng)強(qiáng)的疊加，鞏固對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的理解及公式的靈活運(yùn)用，加強(qiáng)計(jì)算能力培養(yǎng)）
如圖所示，真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1＝+3．0×10-8C和Q2＝－3．0×10-8C，它們相距0．1m，A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等，r＝0．1m。求：
（1）電場(chǎng)中A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；
（2）在A(yíng)點(diǎn)放入電量q＝－1×10-6C，求它受的電場(chǎng)力。
教師：題中場(chǎng)源電荷不止一個(gè)，如何來(lái)確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？
學(xué)生：平行四邊形定則
（請(qǐng)兩位同學(xué)板演）
教師：根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理對(duì)于一個(gè)比較大的不能看成點(diǎn)電荷的帶電物體產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)如何確定？
學(xué)生思考后回答：無(wú)限等分成若干個(gè)點(diǎn)電荷。
教師：根據(jù)以上方法，同學(xué)們?cè)O(shè)想一下一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）外部產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，如何求解？
學(xué)生思考后回答：等效成電荷量集中于球心的點(diǎn)電荷。
三、小結(jié)（多媒體依次投影，并簡(jiǎn)述）
通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的，電場(chǎng)是存在于電荷周?chē)囊环N特殊的物質(zhì)，它最基本的特征是對(duì)放入其中的電荷具有力的作用。正是利用電場(chǎng)的這一特性，我們通過(guò)研究試探電荷的所受靜電力特點(diǎn)，引入了描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量──電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度是用比值法定義的，它是矢量，有方向。
電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的概念是電學(xué)中最重要的概念之一，它的研究方法和定義方法也是物理學(xué)中比較常見(jiàn)的方法。
四、板書(shū)設(shè)計(jì)
一、電場(chǎng)
客觀(guān)存在的一種特殊的物質(zhì)形態(tài)
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
1．定義：E＝F/q
2．單位：
3．方向：跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相同
三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
1．推導(dǎo)：
2．大小：
3．方向：
四、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
五、布置作業(yè)
教材P16-171、2、7
思考題：
完成課本P173，比較電場(chǎng)強(qiáng)度E＝F/q與重力加速度g＝G/m有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)
六、教學(xué)反思
探究描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量是本節(jié)課的重難點(diǎn)內(nèi)容之一，應(yīng)給學(xué)生充分的思考時(shí)間，并讓學(xué)生相互交流討論，教師還可進(jìn)行適當(dāng)啟發(fā)引導(dǎo)。另外，探究時(shí)間很難控制，在內(nèi)容處理上應(yīng)做到詳略得當(dāng)，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，如對(duì)電場(chǎng)及練習(xí)題的處理，盡可能由學(xué)生完成。
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