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視頻標(biāo)簽：電場及其描述
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：高中物理魯科版選修3-1第1章第2節(jié)《電場及其描述》（第一課時(shí)）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(jié)（第一課時(shí)）
【教材分析】
本節(jié)內(nèi)容是在庫侖定律的基礎(chǔ)上對電荷間相互作用機(jī)制的本質(zhì)解釋，通過介紹電場強(qiáng)度是描述電場的力的性質(zhì)，為之后學(xué)習(xí)電場的能的性質(zhì)做鋪墊，同時(shí)為磁場強(qiáng)弱的描述—磁感應(yīng)強(qiáng)度的學(xué)習(xí)提供參考。
【教學(xué)目標(biāo)】
物理觀念
①知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，電場是一種客觀存在的物質(zhì)形態(tài) ②知道電場的強(qiáng)弱用電場強(qiáng)度來描述，某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與試探電荷無關(guān)，只取決于電場本身。能根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 ③知道點(diǎn)電荷的電場的場強(qiáng)公式并能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 ④知道場強(qiáng)疊加原理并能進(jìn)行簡單計(jì)算
科學(xué)思維 能夠運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)來幫助理解、遷移到新的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)會(huì)用比值定義法來研究電場的強(qiáng)弱，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力。
科學(xué)探究
①通過實(shí)驗(yàn)情景的創(chuàng)設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行探究的能力 ②通過同學(xué)間的討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)與相互交流能力
科學(xué)態(tài)度
①通過物理學(xué)史上對電荷間相互作用的認(rèn)識(shí)過程，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、堅(jiān)持真理的科學(xué)態(tài)度
②通過層層遞進(jìn)的推導(dǎo)，讓學(xué)生體會(huì)物理邏輯之美，體驗(yàn)合作的重要
【教學(xué)重點(diǎn)】 電場強(qiáng)度概念的建立和理解
【教學(xué)難點(diǎn)】
電場強(qiáng)度概念的建立和理解、場強(qiáng)疊加
【學(xué)情分析】
高中的學(xué)生已具有一定的觀察能力和邏輯推理能力。學(xué)生此前對靜電力已有認(rèn)識(shí)，知道其方向的判斷和大小的計(jì)算，有利于學(xué)生自然猜想通過受力描述電場的強(qiáng)弱。學(xué)生對矢量的平行四邊形運(yùn)算的掌握，使電場疊加原理的學(xué)習(xí)更容易。 【教學(xué)方法】 講授法、實(shí)驗(yàn)法、討論法等綜合的啟發(fā)式教學(xué)法 【教具】
多媒體、起電機(jī)、帶點(diǎn)小球等
教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)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(chǎn)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(xué)家對電荷相互作用力產(chǎn)生原因的認(rèn)識(shí)
【復(fù)習(xí)提問】
庫侖定律的內(nèi)容是什么？ 【引出電場】
庫侖力是如何產(chǎn)生的？ 電荷周圍存在著由它產(chǎn)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(xué)史補(bǔ)充】
相互作用力和萬有引力都是非接觸力，有人認(rèn)為這是一種超距作用：不需要媒介和時(shí)間，超越時(shí)間和空間直接發(fā)生的作用力。當(dāng)時(shí)包括牛頓在內(nèi)的很多科學(xué)家不能接受該觀點(diǎn)，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(gè)靜止點(diǎn)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(zhì)。
提前預(yù)習(xí)，查找相關(guān)史學(xué)資料，知道法拉第提出電場概念的歷史背景。
從所學(xué)庫侖定律入手，引發(fā)學(xué)生對靜電力產(chǎn)生原因的思考，溫故知新，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。
補(bǔ)充物理學(xué)史內(nèi)容，使學(xué)生更容易理解“電場”，并培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑，敢于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度
教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 科
學(xué)探究 認(rèn)識(shí)電場
電場
強(qiáng)度的
大
小
1. 提出問題
怎樣描述電場的強(qiáng)弱？
【演示實(shí)驗(yàn)】
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(qiáng)弱，那么電場的強(qiáng)弱如何描
述？
【觀察思考】 認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)電場有強(qiáng)弱，思考描述電場強(qiáng)弱的方式。 通過演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，提出問題，培養(yǎng)學(xué)生觀察，發(fā)現(xiàn)問題的能力。
2. 做出假設(shè)
電荷在電場中的受力可描述電場的強(qiáng)弱
【引導(dǎo)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(qiáng)弱。
【猜想】
在電場中放入一個(gè)電荷，可通過電場對電荷作用力的大小表示電場的強(qiáng)弱。
科學(xué)探究，體會(huì)比值定義法定義物理量的過程，層層遞進(jìn)得出描述電場強(qiáng)弱的物理量—電場強(qiáng)度，體現(xiàn)了物理邏輯之美，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。
引導(dǎo)學(xué)生思考放入電場中的電荷的特點(diǎn)，自然得出試探電荷的概念。
適當(dāng)?shù)膸熒?dòng)，增加學(xué)生的參與程度，促使學(xué)生主動(dòng)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(diǎn)。
【制訂方案】
如何制訂探究方案？ 學(xué)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(gè)概念】
試探電荷（也稱檢驗(yàn)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(gè)點(diǎn)電荷q，探究q的受力情況。 【交流討論】 電荷q也產(chǎn)生電場，但不能對原來電場產(chǎn)生影響，故其電荷量和體積要相對很小。 4. 數(shù)據(jù)處理
利用表格進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 【例題】
A、B為點(diǎn)電荷＋Q產(chǎn)生的電場中的兩點(diǎn)，現(xiàn)將電荷量分別為q、2q、3q的試探電荷分別置于A、B兩點(diǎn)，求試探電荷所受到的靜電力的大小。
【計(jì)算回答】 由庫侖定律分別計(jì)算出q、2q、3q三個(gè)電荷在A、B兩點(diǎn)所受的
力的大小，并完成表格。
5. 得出結(jié)論
放入電場中某點(diǎn)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(qiáng)弱，這個(gè)比值成為電場強(qiáng)度。
q
FE
【引導(dǎo)提問】
⑴同一點(diǎn)強(qiáng)弱是否一定？ ⑵不同電荷在同一點(diǎn)力的大小不同，還能否用靜電力大小描述電場的強(qiáng)弱？
⑶能否找出一個(gè)不變的物理量來描述某點(diǎn)電場的強(qiáng)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(diǎn)所受電場力與其電荷量的比值，可描述該點(diǎn)電場的強(qiáng)弱。 ⑷電場強(qiáng)度
6. 拓展延伸 演示實(shí)驗(yàn)
【總結(jié)補(bǔ)充】
電場強(qiáng)度的單位和物理意義，強(qiáng)調(diào)比值定義法。 【演示實(shí)驗(yàn)】
試探電荷不變，改變場源電荷，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
【分析思考】
場強(qiáng)是反映電場的力的性質(zhì)的物理量 【觀察總結(jié)】
某點(diǎn)電場強(qiáng)度的只由電場本身即場源決定
強(qiáng)調(diào)電場強(qiáng)度描述電場力的性質(zhì)，為電場能的性質(zhì)—電勢的學(xué)習(xí)做好鋪墊
教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
科
學(xué)探究 認(rèn)識(shí)電場
電
場強(qiáng)
度的方向
1. 電場強(qiáng)度方向的規(guī)定和判斷
【規(guī)定方向】
物理學(xué)中規(guī)定電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相同。
通過實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出電場強(qiáng)度的方向與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的靜電力方向相反。
【實(shí)例歸納】 基于電場強(qiáng)度方向與試探電荷受力方向的關(guān)系，由正負(fù)試探電荷在電場中某點(diǎn)受到電場力方向判斷正負(fù)場源電荷產(chǎn)生的電場
的電場強(qiáng)度的方向。 了解電場強(qiáng)度的方向規(guī)定后，立即判斷正點(diǎn)電荷電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的方向，既鞏固場強(qiáng)方向的理解，又為
真空中點(diǎn)電荷電場的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。
在C點(diǎn)不放電荷，體會(huì)電場強(qiáng)度與試探電荷無關(guān)，加深對電場強(qiáng)度的理解
2. 求帶電量為＋Q點(diǎn)電荷電場中各點(diǎn)場強(qiáng)方向 【例題】 有一帶電量為＋Q的靜止點(diǎn)電荷，A、C為距其r1的圓周上兩點(diǎn)，B為距其為r2的圓周上一點(diǎn)，A、B位于同一半徑方向上。在A點(diǎn)放一帶電量為＋q的試探電荷，B點(diǎn)放一電荷量為－q的試探電荷，而C點(diǎn)則不放任何電荷。 分別求A、B、C三點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向 【分析思考】
⑴A點(diǎn)的電場強(qiáng)度沿半徑方向背離場源電荷。 ⑵B點(diǎn)的電場強(qiáng)度沿半徑方向背離場源電荷，且與A點(diǎn)場強(qiáng)方向相同。 ⑶假設(shè)在C點(diǎn)放一個(gè)正試探電荷，可以求出C點(diǎn)電場強(qiáng)度方向沿半徑方向背離場源
電荷 真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度
點(diǎn)電荷-Q的電場中各點(diǎn)場強(qiáng)方向及大小
結(jié)論：真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度大小:2
rk
QE
方向：正點(diǎn)電荷的電場方向背離電荷，負(fù)點(diǎn)電荷電場方向指向電荷
【實(shí)例分析】
將上題中場源電荷換為帶電量為-Q的點(diǎn)電荷，B點(diǎn)放入電荷量為-2q的試探電荷，其它條件不變，求A、B、C三點(diǎn)電場強(qiáng)度大小和方向。 【歸納總結(jié)】
⑴真空中點(diǎn)電荷電場的大小和方向。
⑵強(qiáng)調(diào)電場強(qiáng)度與試探電荷無關(guān)。點(diǎn)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(diǎn)電荷的真空中的
電場。
【分析思考】 ⑴A點(diǎn)的電場強(qiáng)度的
大小2
1
rkQ
EA
方向指向場源電荷
⑵B點(diǎn)的電場強(qiáng)度的
大小22
rkQ
EB
方向與A點(diǎn)場強(qiáng)方向相同
⑶C點(diǎn)電場強(qiáng)度大小與A點(diǎn)相等，方向指向場源電荷。 【討論交流】 ⑴C點(diǎn)電場強(qiáng)度大小如何計(jì)算？方向如何判斷？
⑵兩個(gè)公式的適用條件及其區(qū)別
通過改變B點(diǎn)的試探電荷電量，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)電場強(qiáng)度與試探電荷無關(guān)。
在上面正點(diǎn)電荷電場方向判斷的基礎(chǔ)上進(jìn)一步求負(fù)點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度的大小和方向，循序漸進(jìn)，得出真空中點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度的特點(diǎn)，并為電場線的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，做好鋪墊。
教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 深入學(xué)習(xí)
描述電
場
電場的
疊加 1. 電場疊加原理
由等量正點(diǎn)電荷電場引出電場的疊加
2. 解釋 等量異種點(diǎn)電荷連線中垂
線上，電場強(qiáng)度方向均與中垂線垂直。
【引導(dǎo)分析】
引導(dǎo)學(xué)生通過作圖求等量正點(diǎn)電荷中A點(diǎn)場強(qiáng)。
【歸納總結(jié)】
如果場源電荷是多個(gè)電荷，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)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(dǎo)學(xué)生由電場疊加原理解釋
等量異種點(diǎn)電荷連線中垂線上電場強(qiáng)度方向特點(diǎn)
【作圖分析】 A點(diǎn)電場強(qiáng)度是兩個(gè)點(diǎn)電荷的電場在該點(diǎn)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(xí)】
一題多用。由上面所學(xué)點(diǎn)電荷的電場得出電場疊加原理，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。
利用電場疊加原理解釋等量異種點(diǎn)電荷電場特點(diǎn)，體現(xiàn)物理知識(shí)間的緊密聯(lián)系。
課
堂小結(jié) 練習(xí)鞏固
師生一起總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容，構(gòu)建知識(shí)框架。
及時(shí)完成教材課后習(xí)題，對所學(xué)知識(shí)及時(shí)進(jìn)行鞏固，加深記憶與理解。
學(xué)生回顧本堂課內(nèi)容，構(gòu)建自己的知識(shí)框架，鞏固本節(jié)課所學(xué)知識(shí)。
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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