靜電的防止與利用教學(xué)設(shè)計(jì)

《靜電的防止與利用》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課節(jié)選自新人教版普通高中物理必修三第九章第四節(jié)，分別從“課標(biāo)要求”、“單元結(jié)構(gòu)”、“課時(shí)內(nèi)容”三方便展開分析。課標(biāo)要求：了解生活中關(guān)于靜電的利用與防護(hù)。分析討論靜電在激光打印、靜電噴霧和靜電除塵等技術(shù)中的應(yīng)用。知道在有可燃?xì)怏w、粉塵的環(huán)境如何防止靜電事故。單元結(jié)構(gòu)分析：《靜電場(chǎng)及其應(yīng)用》作為電磁學(xué)內(nèi)容的第一章，起到承前啟后的作用：借助力的相互作用觀念，進(jìn)一步對(duì)靜電現(xiàn)象的討論，拓展對(duì)力的相互作用觀念的認(rèn)識(shí)，同時(shí)為“靜電場(chǎng)中的能量”等相關(guān)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。本章首先引入電荷量的概念和電荷守恒定律，學(xué)習(xí)電荷間相互作用的定量規(guī)律——庫侖定律；接著從力的視角提出電場(chǎng)的概念，注重討論描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量——電場(chǎng)強(qiáng)度；最后介紹靜電現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活中的利用與防止，是靜電知識(shí)在解釋現(xiàn)象、解決問題方面的一個(gè)小結(jié)。（3）課時(shí)內(nèi)容分析：“靜電的防止與利用”這節(jié)課以靜電學(xué)知識(shí)為線索，學(xué)習(xí)靜電在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，開闊學(xué)生的視野，讓學(xué)生體會(huì)到物理與生活、生產(chǎn)的聯(lián)系，關(guān)注科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境的關(guān)系。教材首先介紹靜電平衡的特點(diǎn)，作為本節(jié)的知識(shí)基礎(chǔ)，然后分三部分展開。一是分析尖端放電，聯(lián)系實(shí)際介紹避雷針及其基本原理。二是介紹靜電屏蔽，以演示實(shí)驗(yàn)為線索，分析靜電屏蔽現(xiàn)象在高壓輸電線路上的應(yīng)用。三是介紹靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印等靜電吸附的案例。本節(jié)內(nèi)容涉及面廣且十分抽象，教學(xué)時(shí)應(yīng)多設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。學(xué)情分析：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過正負(fù)電荷、感應(yīng)起電、靜電力、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線等電學(xué)知識(shí)，也學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)、力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等力學(xué)知識(shí)，為理解靜電防止與利用，奠定了理論基礎(chǔ)。高二學(xué)生思維活躍，具備知識(shí)的理解能力、觀察能力、操作能力，由強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，為學(xué)好本節(jié)內(nèi)柔提供了心理準(zhǔn)備。不足之處是學(xué)生在探究尖端放電和靜電吸附等環(huán)節(jié)中科學(xué)論證能力、創(chuàng)新創(chuàng)新能力還比較欠缺，需要教師耐心引導(dǎo)。教學(xué)目標(biāo)：物理觀念進(jìn)一步認(rèn)識(shí)場(chǎng)是物質(zhì)存在形式的物質(zhì)觀念，認(rèn)識(shí)在靜電力作為帶電粒子做定向運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念?？茖W(xué)思維經(jīng)歷模型建構(gòu)、理論分析等分析靜電感應(yīng)及其平衡特征；探究尖端放電、靜電屏蔽、靜電吸附等培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理和科學(xué)論證的能力?？茖W(xué)探究通過制作靜電除塵裝置，培養(yǎng)學(xué)生問題、證據(jù)、解釋、交流等科學(xué)探究?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任宏觀上分析靜電的防止與利用，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)事物具有兩面性的科學(xué)本質(zhì)，通過靜電除塵裝置的設(shè)計(jì)與制作、靜電防止與利用案例分析，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。教學(xué)重點(diǎn)：理解靜電平衡的概念及特征。教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用靜電平衡知識(shí)認(rèn)識(shí)導(dǎo)體的電荷分布特點(diǎn)、尖端放電現(xiàn)象、靜電屏蔽等現(xiàn)象。教學(xué)策略與流程教學(xué)過程：任務(wù)1探究靜電平衡創(chuàng)設(shè)情境，引入新課借助視頻、圖片展示生活中、生產(chǎn)中、自然界中靜電的危害。由此提出問題：生產(chǎn)生活中處處有靜電，如何對(duì)其加以防止和利用呢？進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。〖設(shè)計(jì)意圖〗：借助視頻，強(qiáng)烈的視覺沖擊、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；列舉大量靜電危害實(shí)例，讓學(xué)生意識(shí)到學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的必要性和重要性；引導(dǎo)學(xué)生要重視關(guān)注生產(chǎn)生活。（2）探究靜電平衡=1\*GB3①構(gòu)建模型先對(duì)加油站女子的行為進(jìn)行分析，抽象出其本質(zhì)是帶電人手靠近不帶電的導(dǎo)體產(chǎn)生的現(xiàn)象，由此類比學(xué)生已知的靜電感應(yīng)現(xiàn)象，聯(lián)系金屬微觀結(jié)構(gòu)模型解釋靜電感應(yīng)，為方便分析，建立如下的簡(jiǎn)單模型?！荚O(shè)計(jì)意圖〗：強(qiáng)調(diào)模型建構(gòu)過程，培養(yǎng)學(xué)生建模意識(shí)和能力，發(fā)展其科學(xué)思維能力。=2\*GB3②理論分析設(shè)計(jì)問題鏈，促進(jìn)學(xué)生連續(xù)性思考，借助動(dòng)畫與流程圖：電荷定向移動(dòng)——電荷積累——產(chǎn)生附加場(chǎng)——電場(chǎng)疊加——內(nèi)部電荷不在定向移動(dòng)，達(dá)到靜電平衡，突出過程分析，幫助學(xué)生理解靜電感應(yīng)及其平衡。然后，因勢(shì)利導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)靜電平衡及其特征，滲透“反證法”，假設(shè)平衡狀態(tài)下導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)不為零，則內(nèi)部電荷仍受電場(chǎng)力，電荷繼續(xù)定向移動(dòng)，與假設(shè)牟盾?！荚O(shè)計(jì)意圖〗：?jiǎn)栴}鏈、動(dòng)畫等促進(jìn)學(xué)生充分理解靜電平衡本質(zhì)，突破教學(xué)重點(diǎn)；讓學(xué)生經(jīng)歷過程分析，歸納總結(jié)等活動(dòng)，培養(yǎng)其科學(xué)推理、科學(xué)論證的能力。=3\*GB3③實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證帶電導(dǎo)體內(nèi)部無凈剩電荷以及外部電荷的分布?！荚O(shè)計(jì)意圖〗：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的證據(jù)意識(shí)；為尖端放電原理的分析做好鋪墊。任務(wù)2探究靜電防止探究尖端放電=1\*GB3①觀察實(shí)驗(yàn)提出問題演示電吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生思考，提出挑戰(zhàn)性問題，由此進(jìn)入尖端放電的探究?！荚O(shè)計(jì)意圖〗：設(shè)疑激趣，增加學(xué)生對(duì)靜電的感性認(rèn)識(shí)。=2\*GB3②推理論證尖端放電原理的分析是本節(jié)課的難點(diǎn)，首先引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，了解空氣電離的概念；然后建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，設(shè)計(jì)問題鏈，觸發(fā)學(xué)生持續(xù)性思考；借助流程圖，幫助學(xué)生理解尖端放電過程；再設(shè)計(jì)動(dòng)畫，模擬尖端放電，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到尖端放電的微觀本質(zhì)。〖設(shè)計(jì)意圖〗：借助實(shí)驗(yàn)，問題鏈、動(dòng)畫、流程圖等手段促進(jìn)學(xué)生理解尖端放電，突破教學(xué)難點(diǎn)；讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析論證尖端放電，促進(jìn)其知識(shí)結(jié)構(gòu)化，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力。=3\*GB3③合理外延再利用靜電感應(yīng)起電機(jī)，演示放電火花實(shí)驗(yàn)?！荚O(shè)計(jì)意圖〗：實(shí)驗(yàn)合理外延，體現(xiàn)出思維的進(jìn)階性；促進(jìn)學(xué)生理解放電火花產(chǎn)生的原因，為其解釋現(xiàn)象打下基礎(chǔ)。=4\*GB3④學(xué)以致用引導(dǎo)學(xué)生解釋加油站女子的遭遇，并談?wù)劮乐沟拇胧璐藵B透生命安全教育。列舉生活中其他靜電火花的危害及防止胡案例，拓寬學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注生活的意識(shí)，體會(huì)物質(zhì)世界的多樣性，物理規(guī)律的一致性。避雷針是應(yīng)用尖端放電防止危害的典型案例，設(shè)計(jì)微課，模擬雷擊實(shí)驗(yàn)。通過模擬實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生理解避雷針的工作原理，弄明白其為什么要有高、尖的特點(diǎn)；以及必須要接地。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到到避雷針實(shí)際上是通過自身“引雷”，而保護(hù)其他，這是典型的舍己為人的精神，這里適當(dāng)升華，可使物理課堂更有張力?！荚O(shè)計(jì)意圖〗：模擬雷電實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)避雷針工作原理的理解；讓學(xué)生列舉靜電花火危害與防止措施、培養(yǎng)學(xué)以致用的意識(shí)與能力。靜電屏蔽按照尖端放電研究思路，首先演示靜電屏蔽的實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生思考，接著構(gòu)建模型，再設(shè)計(jì)問題連，引導(dǎo)學(xué)生利用靜電平衡知識(shí)進(jìn)行科學(xué)論證，得出靜電屏蔽概念，然后利用靜電屏蔽解釋生活現(xiàn)象，最后了解生活中應(yīng)用靜電屏蔽的實(shí)例?！荚O(shè)計(jì)意圖〗：呈現(xiàn)完成的科學(xué)探究環(huán)節(jié)，搭建合適學(xué)習(xí)支架，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)，提升學(xué)以致用的能力。任務(wù)3探究靜電利用探究靜電除塵=1\*GB3①提出問題基于pm2.5污染環(huán)境的社會(huì)問題，提出設(shè)計(jì)靜電除塵裝置的設(shè)想。〖設(shè)計(jì)意圖〗：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)，體會(huì)科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的社會(huì)責(zé)任感。=2\*GB3②設(shè)計(jì)思路基于電荷間的相互作用和尖端放電的分析過程，設(shè)計(jì)問題鏈，討論如何使空氣電離，以及帶電煙塵如何收集，類比尖端放電，學(xué)生能夠知道，要使空氣電離，最好取線狀的電極，而收集煙塵，則需板狀電極，再借助靜電除塵示意圖，這樣學(xué)生能夠理解靜電除塵裝置的大概過程?！荚O(shè)計(jì)意圖〗：?jiǎn)栴}鏈驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生思考，培養(yǎng)其科學(xué)論證與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力；通過討論帶電煙塵運(yùn)動(dòng)方向的問題，深化運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。=3\*GB3③分組實(shí)驗(yàn)〖設(shè)計(jì)意圖〗：利用身邊常見物品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，取材方便，可重復(fù)性強(qiáng)，踐行瓶瓶罐罐即實(shí)驗(yàn)的教學(xué)理念，使物理更接地氣；經(jīng)歷小組合作，制作簡(jiǎn)易靜電除塵裝置，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的能力。=4\*GB3④展示交流展示學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果，比較不同小組實(shí)驗(yàn)效果，討論優(yōu)化路徑。〖設(shè)計(jì)意圖〗：收獲成功喜悅；培養(yǎng)學(xué)生交流、反思實(shí)驗(yàn)的能力。=5\*GB3⑤總結(jié)提升總結(jié)靜電除塵的原理，明晰靜電吸附的概念，再聯(lián)系實(shí)際，工廠里巨大的靜電除塵裝置，促進(jìn)學(xué)生體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系。=6\*GB3⑥拓展延伸引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，說一說靜電噴漆、靜電復(fù)印的工作原理，感受物理推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的巨大作用。這里追問：在生活中靜電吸附現(xiàn)象有沒有什么危害呢？〖設(shè)計(jì)意圖〗：類比靜電除塵，讓學(xué)生總結(jié)靜電噴漆、靜電復(fù)印等案例，培養(yǎng)學(xué)生遷移能力；聯(lián)想靜電吸附的危害以及尖端放電的利用，既是對(duì)本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行綜合，又培養(yǎng)學(xué)生辯證的看待問題，感受事物都有兩面性的科學(xué)本質(zhì)