人教版高中物理《電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度》教學(xué)案例設(shè)計(jì)

1、電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)案例設(shè)計(jì)【教材分析】本節(jié)課引入了反映電場(chǎng)強(qiáng)弱及特點(diǎn)的物理量電場(chǎng)強(qiáng)度，這是學(xué)生第一次接觸用物理量描述感官無(wú)法感知但實(shí)在存在的物質(zhì)。電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度是電學(xué)中最基本的概念，學(xué)好這兩個(gè)概念是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電場(chǎng)力做功、電勢(shì)差、電勢(shì)能、電流的形成等一系列概念的知識(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，這節(jié)課內(nèi)容十分抽象，學(xué)生較難理解，教學(xué)過(guò)程中采用了類比法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和邏輯推理能力，為今后學(xué)習(xí)電勢(shì)差、電容等比值定義的物理量打好基礎(chǔ)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生研究未知物質(zhì)的能力。【學(xué)生分析】電場(chǎng)的概念比較抽象，電場(chǎng)強(qiáng)度是一個(gè)用比值定義的物理量，盡管用比值法定義物理量學(xué)生已經(jīng)接觸過(guò)，但學(xué)生的抽象思維能力總體較差，對(duì)電場(chǎng)

2、又缺乏感性認(rèn)識(shí)，要從f/q這個(gè)比值理解它的物理意義、并進(jìn)而認(rèn)識(shí)其代表一個(gè)新的物理量存在著較大的思維臺(tái)階。因此本節(jié)課的其中一個(gè)難點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生建立電場(chǎng)強(qiáng)度的概念?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1、 知識(shí)與技能1） 知道電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的，知道電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)2） 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3） 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4） 知道電場(chǎng)的疊加原理，并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算2、 過(guò)程與方法本節(jié)課通過(guò)設(shè)疑、探究的邏輯推理過(guò)程，使學(xué)生在討論、探究中學(xué)

3、習(xí)了解未知事物的一般方法。即借助一些媒介物（試探電荷），把不能直接把握的現(xiàn)象（電場(chǎng)強(qiáng)弱）表現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)類比的手段將抽象的概念形象化。3、 態(tài)度情感與價(jià)值觀通過(guò)對(duì)場(chǎng)的概念的學(xué)習(xí)，知道自然界有兩種物質(zhì)實(shí)物粒子和場(chǎng)，提高對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)層次；培養(yǎng)參與討論，與人交流的意識(shí)?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是電場(chǎng)的概念、電場(chǎng)強(qiáng)度的定義、電場(chǎng)的疊加原理、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式。教學(xué)的難點(diǎn)是電場(chǎng)的物質(zhì)性和電場(chǎng)強(qiáng)度概念的建立?！驹O(shè)計(jì)思想】本節(jié)課以解決問(wèn)題的方式，通過(guò)設(shè)問(wèn)、探究、思考討論，從認(rèn)識(shí)場(chǎng)的物質(zhì)屬性、場(chǎng)的強(qiáng)弱描述、真空中點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)到復(fù)雜場(chǎng)的研究，層層深入。使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中掌握研究未知世界的一般處理方

4、法?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、復(fù)習(xí)回顧師：什么是點(diǎn)電荷？生：點(diǎn)電荷是大小和形狀可忽略的帶電體。師：庫(kù)侖定律的內(nèi)容是什么？生：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。二、新課教學(xué)師：力的作用是兩物體的相互影響，兩個(gè)電荷沒(méi)有接觸，它們之間的相互作用是如何發(fā)生的？學(xué)生討論師：（結(jié)合學(xué)生的討論）對(duì)這個(gè)問(wèn)題，歷史上曾有過(guò)兩種不同的觀點(diǎn)。在法拉第之前人們認(rèn)為電荷間的相互作用是隔著一定空間直接給予的，是超距作用。19世紀(jì)30年代，英國(guó)物理學(xué)家法拉第提出“場(chǎng)”的概念，認(rèn)為電荷之間通過(guò)電場(chǎng)作為媒介發(fā)生相互作用?，F(xiàn)代科學(xué)理論和實(shí)踐證明，電荷周

5、圍存在電場(chǎng)，雖然我們感觀不到，但是它是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)。電荷間的相互作用通過(guò)電場(chǎng)這種物質(zhì)發(fā)生，電場(chǎng)傳遞“力”。你能不能用“場(chǎng)”的觀點(diǎn)來(lái)表達(dá)電荷a、b間的作用力是如何發(fā)生的呢？學(xué)生個(gè)別回答：電荷a對(duì)b的作用，是a周圍的電場(chǎng)對(duì)b有力的作用；b對(duì)a的作用，是b周圍的電場(chǎng)對(duì)a有力的作用。電荷a電荷b電 場(chǎng)師：回答的很好。電荷a的存在，在其周圍存在由a產(chǎn)生的電場(chǎng)，對(duì)放在電場(chǎng)內(nèi)部的另一電荷b有力的作用；同樣，電荷b周圍存在屬于b的電場(chǎng)，對(duì)放在電場(chǎng)內(nèi)部的電荷a有力的作用。由此可見(jiàn)，電場(chǎng)具有這樣的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。電荷a對(duì)b的作用，實(shí)質(zhì)上是電荷a的電場(chǎng)對(duì)b的作用；電荷b對(duì)a的

6、作用，實(shí)質(zhì)是b的電場(chǎng)對(duì)a的作用。由法拉第“場(chǎng)”的理論可知，一個(gè)帶電體q在空間的位置固定，其產(chǎn)生的電場(chǎng)也隨之確定。電場(chǎng)看不見(jiàn)，摸不著，沒(méi)味道，對(duì)于這樣一個(gè)未知的感觀無(wú)法感知的量，我們?nèi)绾窝芯克?？生：（討論后得出）通過(guò)與它有關(guān)的現(xiàn)象進(jìn)行研究。（將抽象轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗螅煟哼@是物理學(xué)中常用的研究方法。電場(chǎng)的性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用，因此電場(chǎng)肯定與放入內(nèi)部的電荷的受力有關(guān)，我們把放入電場(chǎng)中的電荷叫試探電荷，用它來(lái)研究電場(chǎng)的性質(zhì)。就目前大家對(duì)電場(chǎng)的了解，你覺(jué)得對(duì)試探電荷有什么要求？為什么？生（討論兩分鐘）：首先，帶電量要求足夠小，試探電荷的電荷量太大，它產(chǎn)生的電場(chǎng)會(huì)影響要研究的電場(chǎng)的分布，導(dǎo)致研究失去

7、意義。另外，體積要求足夠小，我們要研究電場(chǎng)中每個(gè)位置的情況，必須放入點(diǎn)電荷研究，試探電荷不能占據(jù)一定的空間范圍。師：我們知道電荷周圍存在電場(chǎng)，不難理解電場(chǎng)這種物質(zhì)有強(qiáng)弱，最好能找到一個(gè)物理量來(lái)定量描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱。你覺(jué)得這個(gè)物理量應(yīng)具備哪些特點(diǎn)呢？生（教師引導(dǎo)后回答）：在電場(chǎng)中的某一位置，這個(gè)量是定值；不同位置，值不同，電場(chǎng)強(qiáng)的地方值比較大。師：接下來(lái)我們就通過(guò)試探電荷在電場(chǎng)中的受力情況來(lái)找出這個(gè)物理量。錄像片斷展示（干燥的室內(nèi)拍的研究庫(kù)侖力大小的片斷）q師：我們必須明確要研究的是普通帶電體q產(chǎn)生的電場(chǎng)，關(guān)心的是試探電荷q在距q不同位置的受力情況。實(shí)驗(yàn)表明，同一試探電荷在離q近的地方受到的電場(chǎng)力

8、大，遠(yuǎn)的地方受到的電場(chǎng)力小。那么能否用電場(chǎng)力的大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？以體積相同的鐵、鉛、木球的密度做類比電場(chǎng)強(qiáng)弱與密度的類比電場(chǎng)強(qiáng)弱同一試探電荷q不同位置受力f大電場(chǎng)強(qiáng)密度同一實(shí)心體積v不同物質(zhì)質(zhì)量m大密度大師：質(zhì)量大的小球是否密度大？ 生：不是，密度是物質(zhì)的固有屬性，與質(zhì)量大小無(wú)關(guān)。師：那么類比過(guò)來(lái)，受到的電場(chǎng)力f大的位置是否電場(chǎng)強(qiáng)？生：（較遲疑）不是。師：我們確信，不能用電場(chǎng)力的大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。因?yàn)樵陔妶?chǎng)中的某一確定位置，不同電荷受到的電場(chǎng)力大小不同。實(shí)驗(yàn)表明，在電場(chǎng)中的同一位置，比值f/q是恒定的，在電場(chǎng)中的不同位置，比值一般是不同的。f/q大的地方，相同電荷受到的電場(chǎng)力大，說(shuō)明電場(chǎng)

9、強(qiáng)。可以和密度做類比，同一材料物質(zhì)的實(shí)心物體，密度是一定的。不同材料物質(zhì)的實(shí)心物體，密度一般是不同的。m/v 反映單位體積所含物質(zhì)多少的性質(zhì)密度，f/q反映單位電荷受到的電場(chǎng)力的性質(zhì)電場(chǎng)的強(qiáng)弱。ff我們把放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力f跟它的電量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。定義式為：e=f/q 。單位：1n/c=1v/m師：對(duì)于一般的電場(chǎng)，不難理解電場(chǎng)這種物質(zhì)有強(qiáng)弱和方向，以點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)為例，（畫(huà)圖）試探電荷（帶正電）在不同位置受力大小、方向不一樣；距點(diǎn)電荷相同距離處，受力方向不同。因此電場(chǎng)強(qiáng)度除了描述電場(chǎng)強(qiáng)弱外，還應(yīng)描述電場(chǎng)的方向。那么，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向如何確定呢？生：（此刻

10、很好奇）師：對(duì)空間某位置，真實(shí)的電場(chǎng)方向我們不知道，總共只能放入正、負(fù)兩種電荷感受，這樣就存在兩個(gè)受力方向，規(guī)定正電荷的受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)的方向，即場(chǎng)強(qiáng)方向，與負(fù)電荷在此受力方向相反。由以上分析可知，電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，它反映了電場(chǎng)力的性質(zhì)，與放入的電荷無(wú)關(guān)，由電場(chǎng)本身決定；若知道某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)e，任意電荷q的受力為f=eq。師：知道了場(chǎng)強(qiáng)的定義，你能確定點(diǎn)電荷q周圍的場(chǎng)強(qiáng)嗎？學(xué)生上臺(tái)推導(dǎo)：利用電場(chǎng)強(qiáng)度的定義+qpe-qep在p位置放入試探電荷q據(jù)庫(kù)侖定律 可得（下來(lái)）師：不要忘了電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。生：方向沿所求點(diǎn)與點(diǎn)電荷q的連線，若q是正電荷則背離q，若是負(fù)電荷則指向q。師：現(xiàn)在我

11、們已經(jīng)學(xué)習(xí)了場(chǎng)強(qiáng)的兩個(gè)計(jì)算式，請(qǐng)大家來(lái)比較 和兩個(gè)式子。學(xué)生個(gè)別回答后教師總結(jié)：適用范圍不同，是場(chǎng)強(qiáng)定義式，適用于任何電場(chǎng)；只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)；中的q是試探電荷；中的q是產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷。（以例題為契機(jī)，學(xué)習(xí)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理）師：下面我們來(lái)看這道題例題：如圖，真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷和，它們相距0.1m，a點(diǎn)與兩點(diǎn)電荷的距離相等，r=0.1m，求電場(chǎng)中a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。學(xué)生上臺(tái)求解：a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)由q1、q2共同決定，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義，只要在a位置放入一試探電荷q，用它受到的電場(chǎng)力與電荷量的比值可以確定a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。q在a位置分別受到q1、q2的庫(kù)侖力，按平行四邊形定則矢量合成即為f。 方向?yàn)榱的方向。師：

12、以上分析的非常好。下面我們從另一個(gè)角度來(lái)看這個(gè)問(wèn)題。q1、q2單獨(dú)存在時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)已能計(jì)算，同時(shí)存在與單獨(dú)存在時(shí)發(fā)生了哪些變化？對(duì)于原來(lái)存在的確定的電場(chǎng)，另外加入一個(gè)帶電體以后，會(huì)影響原來(lái)的電場(chǎng)分布，電荷在帶電體中重新分布（帶電體為點(diǎn)電荷則不用考慮），產(chǎn)生一個(gè)新的電場(chǎng)，是兩個(gè)電場(chǎng)疊加以后的結(jié)果，如何計(jì)算？生：可以用矢量運(yùn)算的平行四邊形定則求合電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。先確定q1、q2在a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向， 方向與q1、q2的連線平行指向q2師：兩個(gè)答案完全一致，可見(jiàn)可以用矢量合成的法則求解復(fù)雜場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，這就是場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，即合電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)e合是以e1、e2為鄰邊的平行四邊形的對(duì)角線。合場(chǎng)強(qiáng)遵循平行四邊形定則。三、小結(jié)

13、1電場(chǎng)的物質(zhì)性2電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，定義式，方向規(guī)定，單位，意義3點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度：，方向4 與e=f/q的區(qū)別5電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理課后思考：今天我們運(yùn)用比值法研究了電場(chǎng)，并且定義了電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，其實(shí)在物理學(xué)中常用比值法來(lái)描述研究對(duì)象的性質(zhì)，在我們以前學(xué)過(guò)的物理量中，哪些是描述研究對(duì)象的性質(zhì)的物理量，它們是如何用比值法定義的？在以后的學(xué)習(xí)中，我們將接觸許多新的物理量，請(qǐng)同學(xué)們關(guān)注描述研究對(duì)象性質(zhì)的物理量是如何定義的?！窘虒W(xué)后記】1、教材是通過(guò)對(duì)點(diǎn)電荷的研究來(lái)引入電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)物理量的，發(fā)現(xiàn)學(xué)生后來(lái)在區(qū)分e=f/q和時(shí)易把這兩個(gè)公式混淆起來(lái)。而且對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)概念顯得模糊不清。本節(jié)課本人在處理時(shí)，利用一般的帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng)研究，先強(qiáng)調(diào)一個(gè)帶電體在空間的位置固定，其產(chǎn)生的電場(chǎng)也隨之確定，與q無(wú)關(guān)。再?gòu)?qiáng)調(diào)描述電場(chǎng)性質(zhì)的量應(yīng)具備的特點(diǎn)：在電場(chǎng)中的某一位置，其是定值，不同位置、值不同，強(qiáng)的地方值大。這樣在得出電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定這個(gè)結(jié)論時(shí)就很自然了。2、在電場(chǎng)強(qiáng)度的方向規(guī)定時(shí)，是這樣引入的：對(duì)空間某位置，總