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視頻標簽：電場及其描述
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理魯科版選修3-1第1章第2節《電場及其描述》（第一課時）海南省 - 海口
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【課題】 《電場及其描述》 【教材】 選修3-1第1章第2節（第一課時）
【教材分析】
本節內容是在庫侖定律的基礎上對電荷間相互作用機制的本質解釋，通過介紹電場強度是描述電場的力的性質，為之后學習電場的能的性質做鋪墊，同時為磁場強弱的描述—磁感應強度的學習提供參考。
【教學目標】
物理觀念
①知道電荷間的相互作用是通過電場發生的，電場是一種客觀存在的物質形態 ②知道電場的強弱用電場強度來描述，某點的電場強度與試探電荷無關，只取決于電場本身。能根據電場強度的定義式進行相關計算。 ③知道點電荷的電場的場強公式并能進行相關計算 ④知道場強疊加原理并能進行簡單計算
科學思維 能夠運用已學過的知識來幫助理解、遷移到新的知識點，學會用比值定義法來研究電場的強弱，培養學生的科學推理能力。
科學探究
①通過實驗情景的創設，培養學生發現問題并進行探究的能力 ②通過同學間的討論與交流，培養學生合作學習與相互交流能力
科學態度
①通過物理學史上對電荷間相互作用的認識過程，培養學生敢于質疑、堅持真理的科學態度
②通過層層遞進的推導，讓學生體會物理邏輯之美，體驗合作的重要
【教學重點】 電場強度概念的建立和理解
【教學難點】
電場強度概念的建立和理解、場強疊加
【學情分析】
高中的學生已具有一定的觀察能力和邏輯推理能力。學生此前對靜電力已有認識，知道其方向的判斷和大小的計算，有利于學生自然猜想通過受力描述電場的強弱。學生對矢量的平行四邊形運算的掌握，使電場疊加原理的學習更容易。 【教學方法】 講授法、實驗法、討論法等綜合的啟發式教學法 【教具】
多媒體、起電機、帶點小球等
教學環節與教學內容 教師活動
學生活動 設計意圖
溫故知新 引出電場
1.由庫侖定律，引出電荷間相互作用是通過電場產生的
明確：電荷周圍存在電場，電場對放入其中的電荷有力的作用
2.介紹物理學家對電荷相互作用力產生原因的認識
【復習提問】
庫侖定律的內容是什么？ 【引出電場】
庫侖力是如何產生的？ 電荷周圍存在著由它產生的電場，處在電場中的其它電荷受到的作用力就是該電場給予的。
【學史補充】
相互作用力和萬有引力都是非接觸力，有人認為這是一種超距作用：不需要媒介和時間，超越時間和空間直接發生的作用力。當時包括牛頓在內的很多科學家不能接受該觀點，但一直未能解決該問題，直到法拉第提出“電場”
【回答】
真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。
理解“電場”的概念及性質。
提前預習，查找相關史學資料，知道法拉第提出電場概念的歷史背景。
從所學庫侖定律入手，引發學生對靜電力產生原因的思考，溫故知新，符合學生的認知規律。
補充物理學史內容，使學生更容易理解“電場”，并培養學生勇于質疑，敢于創新的科學態度
教學環節與教學內容 教師活動
學生活動 設計意圖 科
學探究 認識電場
電場
強度的
大
小
1. 提出問題
怎樣描述電場的強弱？
【演示實驗】
電荷在電場中不同位置受到的靜電力大小不一樣，說明電場有強弱，那么電場的強弱如何描
述？
【觀察思考】 認真觀察實驗現象，認識電場有強弱，思考描述電場強弱的方式。 通過演示實驗創設情景，提出問題，培養學生觀察，發現問題的能力。
2. 做出假設
電荷在電場中的受力可描述電場的強弱
【引導猜想】
電場看不見摸不著，但對放入其中的電荷有力的作用，也許電荷在電場中的受力可以描述電場的強弱。
【猜想】
在電場中放入一個電荷，可通過電場對電荷作用力的大小表示電場的強弱。
科學探究，體會比值定義法定義物理量的過程，層層遞進得出描述電場強弱的物理量—電場強度，體現了物理邏輯之美，培養學生的科學探究能力。
引導學生思考放入電場中的電荷的特點，自然得出試探電荷的概念。
適當的師生互動，增加學生的參與程度，促使學生主動積極思考。
3. 探究方案
在電場中放入電荷，分析其受力情況。
介紹試探電荷和場源電荷的概念和特點。
【制訂方案】
如何制訂探究方案？ 學生交流討論后，給出探究方案。 【啟迪思維】
對q有沒有什么要求？
【兩個概念】
試探電荷（也稱檢驗電荷） 場源電荷（也稱源電荷） 【交流討論】 在電荷Q電場中放入另一個點電荷q，探究q的受力情況。 【交流討論】 電荷q也產生電場，但不能對原來電場產生影響，故其電荷量和體積要相對很小。 4. 數據處理
利用表格進行數據分析 【例題】
A、B為點電荷＋Q產生的電場中的兩點，現將電荷量分別為q、2q、3q的試探電荷分別置于A、B兩點，求試探電荷所受到的靜電力的大小。
【計算回答】 由庫侖定律分別計算出q、2q、3q三個電荷在A、B兩點所受的
力的大小，并完成表格。
5. 得出結論
放入電場中某點的試探電荷所受的電場力F跟它電荷量q的比值可以描述電場的強弱，這個比值成為電場強度。
q
FE
【引導提問】
⑴同一點強弱是否一定？ ⑵不同電荷在同一點力的大小不同，還能否用靜電力大小描述電場的強弱？
⑶能否找出一個不變的物理量來描述某點電場的強弱？ ⑷我們把F/q這一比值命名為什么物理量？
【思考討論】 ⑴一定 ⑵不能
⑶試探電荷在電場中某點所受電場力與其電荷量的比值，可描述該點電場的強弱。 ⑷電場強度
6. 拓展延伸 演示實驗
【總結補充】
電場強度的單位和物理意義，強調比值定義法。 【演示實驗】
試探電荷不變，改變場源電荷，觀察實驗現象
【分析思考】
場強是反映電場的力的性質的物理量 【觀察總結】
某點電場強度的只由電場本身即場源決定
強調電場強度描述電場力的性質，為電場能的性質—電勢的學習做好鋪墊
教學環節與教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖
科
學探究 認識電場
電
場強
度的方向
1. 電場強度方向的規定和判斷
【規定方向】
物理學中規定電場強度的方向跟正電荷在該點所受靜電力的方向相同。
通過實例引導學生推導出電場強度的方向與負電荷在該點所受的靜電力方向相反。
【實例歸納】 基于電場強度方向與試探電荷受力方向的關系，由正負試探電荷在電場中某點受到電場力方向判斷正負場源電荷產生的電場
的電場強度的方向。 了解電場強度的方向規定后，立即判斷正點電荷電場中各點場強的方向，既鞏固場強方向的理解，又為
真空中點電荷電場的學習打下了基礎。
在C點不放電荷，體會電場強度與試探電荷無關，加深對電場強度的理解
2. 求帶電量為＋Q點電荷電場中各點場強方向 【例題】 有一帶電量為＋Q的靜止點電荷，A、C為距其r1的圓周上兩點，B為距其為r2的圓周上一點，A、B位于同一半徑方向上。在A點放一帶電量為＋q的試探電荷，B點放一電荷量為－q的試探電荷，而C點則不放任何電荷。 分別求A、B、C三點的電場強度方向 【分析思考】
⑴A點的電場強度沿半徑方向背離場源電荷。 ⑵B點的電場強度沿半徑方向背離場源電荷，且與A點場強方向相同。 ⑶假設在C點放一個正試探電荷，可以求出C點電場強度方向沿半徑方向背離場源
電荷 真空中點電荷的電場強度
點電荷-Q的電場中各點場強方向及大小
結論：真空中點電荷產生的電場的電場強度大小:2
rk
QE
方向：正點電荷的電場方向背離電荷，負點電荷電場方向指向電荷
【實例分析】
將上題中場源電荷換為帶電量為-Q的點電荷，B點放入電荷量為-2q的試探電荷，其它條件不變，求A、B、C三點電場強度大小和方向。 【歸納總結】
⑴真空中點電荷電場的大小和方向。
⑵強調電場強度與試探電荷無關。點電荷電場中同一圓周上電場大小相等，同一半徑上方向相同。 【比較兩式】 定義式
q
FE
可適用于所有
電場。
而決定式2
r
kQ
E只適用于
場源電荷為點電荷的真空中的
電場。
【分析思考】 ⑴A點的電場強度的
大小2
1
rkQ
EA
方向指向場源電荷
⑵B點的電場強度的
大小22
rkQ
EB
方向與A點場強方向相同
⑶C點電場強度大小與A點相等，方向指向場源電荷。 【討論交流】 ⑴C點電場強度大小如何計算？方向如何判斷？
⑵兩個公式的適用條件及其區別
通過改變B點的試探電荷電量，讓學生進一步體會電場強度與試探電荷無關。
在上面正點電荷電場方向判斷的基礎上進一步求負點電荷電場強度的大小和方向，循序漸進，得出真空中點電荷電場強度的特點，并為電場線的學習打下基礎，做好鋪墊。
教學環節與教學內容 教師活動
學生活動 設計意圖 深入學習
描述電
場
電場的
疊加 1. 電場疊加原理
由等量正點電荷電場引出電場的疊加
2. 解釋 等量異種點電荷連線中垂
線上，電場強度方向均與中垂線垂直。
【引導分析】
引導學生通過作圖求等量正點電荷中A點場強。
【歸納總結】
如果場源電荷是多個電荷，電場中某點的電場強度為各個點電荷在該點產生的電場強度的矢
量和，這就是電場的疊加。電場
的疊加滿足平行四邊形定則。 【拓展延伸】 引導學生由電場疊加原理解釋
等量異種點電荷連線中垂線上電場強度方向特點
【作圖分析】 A點電場強度是兩個點電荷的電場在該點的合成。E1和E2大小相等，合成后剛好與兩電荷連線方向垂直。 【拓展練習】
一題多用。由上面所學點電荷的電場得出電場疊加原理，降低了學生學習的難度。
利用電場疊加原理解釋等量異種點電荷電場特點，體現物理知識間的緊密聯系。
課
堂小結 練習鞏固
師生一起總結本節課內容，構建知識框架。
及時完成教材課后習題，對所學知識及時進行鞏固，加深記憶與理解。
學生回顧本堂課內容，構建自己的知識框架，鞏固本節課所學知識。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
