中職物理教案501第一節(jié) 電場 電場強(qiáng)度

主題五電與磁及其應(yīng)用第一節(jié)電場電場強(qiáng)度教學(xué)設(shè)計(jì)案例課程內(nèi)容第一節(jié)電場電場強(qiáng)度課程類型啟發(fā)講授課課時(shí)2學(xué)時(shí)教材內(nèi)容分析本節(jié)主要讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，了解靜電現(xiàn)象，能用原子結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒的觀念分析靜電現(xiàn)象。理解電場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，且可被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)；通過對電場概念的學(xué)習(xí)，發(fā)展物質(zhì)觀念。了解電場強(qiáng)度的概念，體會用比值定義物理量的方法。會用電場線描述常見的電場，能通過電場線直觀地了解電場力的性質(zhì)。知道電場線、勻強(qiáng)電場都是物理模型，進(jìn)一步體會科學(xué)研究中的理想模型方法。能列舉生產(chǎn)、生活中應(yīng)用靜電的實(shí)例，了解靜電的危害及防護(hù)方法。學(xué)情分析學(xué)生在初中沒有學(xué)習(xí)過電場的概念，因此，本節(jié)內(nèi)容對學(xué)生來說完全是新知識。這就要求老師在教學(xué)中，要從靜電現(xiàn)象開始，循序漸進(jìn)地讓學(xué)生建構(gòu)起電場的概念，了解電場的力的性質(zhì)，建構(gòu)電場強(qiáng)度的概念，了解比值定義法，建構(gòu)電場線物理模型，了解其特點(diǎn)，再建構(gòu)起勻強(qiáng)電場物理模型，為后續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)1．建構(gòu)電場、電場強(qiáng)度等概念，鞏固和形成電場是特殊形態(tài)的物質(zhì)、電場中的不同位置有強(qiáng)弱的不同、電場可以用電場線來描繪等物理觀念，并了解其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2．了解建構(gòu)檢驗(yàn)電荷、電場線、勻強(qiáng)電場等物理模型的方法和定義電場強(qiáng)度的比值定義法，了解總結(jié)電場線特點(diǎn)的歸納法和解釋勻強(qiáng)電場特點(diǎn)的演繹法等。3．通過觀察帶電體之間的相互作用、觀察火花放電現(xiàn)象等演示實(shí)驗(yàn)，增加有關(guān)電場性質(zhì)的感性認(rèn)識，提高實(shí)驗(yàn)觀察等核心素養(yǎng)。通過有關(guān)靜電防護(hù)的實(shí)踐活動，增強(qiáng)技術(shù)運(yùn)用等核心素養(yǎng)。4．通過與同學(xué)討論，進(jìn)一步了解靜電知識，提高安全意識，增強(qiáng)交流合作等核心素養(yǎng)。了解我國古代科學(xué)家在電學(xué)方面取得的科技成果，增強(qiáng)科技傳承等核心素養(yǎng)。教學(xué)重點(diǎn)讓學(xué)生建構(gòu)電場、電場強(qiáng)度的概念，建構(gòu)電場線、勻強(qiáng)電場物理模型。教學(xué)難點(diǎn)建構(gòu)電場的概念、利用比值定義法建構(gòu)電場強(qiáng)度的概念、了解電場線的特點(diǎn)。教學(xué)策略讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)了解新知識，形成新觀念，提高實(shí)驗(yàn)觀察能力，受到科學(xué)方法熏陶。主要教法啟發(fā)式講授、演示實(shí)驗(yàn)、組織合作學(xué)習(xí)主要學(xué)法自主學(xué)習(xí)、觀察實(shí)驗(yàn)、思考討論、合作學(xué)習(xí)教學(xué)資源多媒體課件展示系統(tǒng)、帶橫桿的鐵架臺1個(gè)、用棉線拴著的小箔筒2個(gè)、絲綢1塊、毛皮1塊、玻璃棒1根、橡膠棒1根、靜電感應(yīng)起電機(jī)1臺、帶絕緣底座直徑約6cm的金屬球1個(gè)等。課堂實(shí)施教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖課前準(zhǔn)備1.什么是電荷量？2.通過觀察帶電體之間的相互作用的實(shí)驗(yàn)，可以感受到帶電體之間是通過什么發(fā)生相互作用的？3.什么是電場力？4.什么是檢驗(yàn)電荷？5.什么是電場強(qiáng)度？電場強(qiáng)度的方向是如何規(guī)定的？6.什么是電場線？電場線有什么特點(diǎn)？7.什么是勻強(qiáng)電場？8.在生產(chǎn)生活中，靜電有哪些危害？應(yīng)該如何防護(hù)？1.安排學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)（閱讀教材、觀看老師提供的微課視頻）。2.就學(xué)生提出的問題進(jìn)行有針對性地備課，準(zhǔn)備在課堂上學(xué)生討論時(shí)給予指導(dǎo)。對教材和教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考，并與同學(xué)討論其中發(fā)現(xiàn)的問題，將疑問反饋給老師。讓學(xué)生通過課前自主學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己不理解的問題，準(zhǔn)備到課堂上與同學(xué)討論，與老師交流，解決疑問。課堂實(shí)施新課引入創(chuàng)設(shè)情境：不論在城市，還是在鄉(xiāng)村，人們經(jīng)常可以看到很多架空線路。如果仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)，有的電線架得高，有的電線架得低，如圖所示。展示圖片、提問：架得高的電線與架得低的電線有什么區(qū)別呢？觀看、思考激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)新課教學(xué)孤立物體攜帶的電荷很快會達(dá)到一種相對靜止?fàn)顟B(tài)，因此被稱為靜電。電荷分為正電荷和負(fù)電荷兩種，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電荷的多少稱為電荷量，常用Q或q表示，它的國際單位制單位是C（庫）?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，自然界中存在的最小電荷是電子和質(zhì)子所帶的電荷。我們把這個(gè)最小的電荷稱為元電荷，用e表示。e講述傾聽、記憶讓學(xué)生鞏固初中所學(xué)知識，做好與中職知識銜接。演示實(shí)驗(yàn)：觀察帶電體之間的相互作用在如圖所示的鐵架臺的橫桿上，用棉線拴著兩個(gè)小箔筒。用與絲綢摩擦過的玻璃棒和與毛皮摩擦過的橡膠棒分別讓兩個(gè)小箔筒帶上電荷。觀察兩個(gè)帶電體之間的相互作用。進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，提問：兩個(gè)帶電體之間是通過什么發(fā)生相互作用的？觀看實(shí)驗(yàn)、合作學(xué)習(xí)、回答：一種看不見的物質(zhì)——電場（學(xué)生也可能答不上來）。增加學(xué)生對電場的感性認(rèn)識。經(jīng)過長期的科學(xué)研究，人們認(rèn)識到：電荷之間的相互作用是通過一種特殊物質(zhì)發(fā)生的。這種存在于電荷周圍看不見、摸不著，但可測量的特殊形態(tài)的物質(zhì)，稱為電場。只要電荷存在，電荷的周圍就存在著電場。電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用，這種力稱為電場力。例如，電荷A對電荷B的作用，實(shí)際上是電荷A的電場對電荷B的作用；電荷B對電荷A的作用，實(shí)際上是電荷B的電場對電荷A的作用。講解傾聽、理解讓學(xué)生進(jìn)一步增加對電場的認(rèn)識?！緫?yīng)用與拓展】靜電噴涂組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)，巡視、答疑閱讀、質(zhì)疑讓學(xué)生了解電場在生產(chǎn)中的應(yīng)用。我國早在西漢時(shí)期就發(fā)現(xiàn)摩擦過的玳瑁具有吸引輕小物體的性質(zhì)，后來還將這一性質(zhì)用來辨別琥珀的真假。西晉時(shí)期人們還發(fā)現(xiàn)了梳子與絲綢摩擦起電引起的放電及發(fā)聲的現(xiàn)象。到了宋代，有人用孔雀毛扎成的翠羽掃帚清掃一些物品碎屑等，清掃效果特別好。我國古代對靜電的研究和應(yīng)用，豐富了人們對電的認(rèn)識。講述傾聽了解我國古代對靜電的研究和應(yīng)用。電場既然對放入其中的電荷都有力的作用，那么它有什么規(guī)律呢？下面我們就結(jié)合實(shí)驗(yàn)，來分析電場的力的性質(zhì)。為了分析電場的力的性質(zhì)，需要引入一種物理模型——檢驗(yàn)電荷，代表一種體積和電荷量都非常小的電荷。講述傾聽、記憶幫助學(xué)生建構(gòu)檢驗(yàn)電荷物理模型。演示實(shí)驗(yàn)：觀察電荷在電場中不同位置的受力情況在如圖所示鐵架臺的橫桿上B點(diǎn)，用棉線拴著一個(gè)小箔筒。在沿著橫桿方向與小箔筒等高的A點(diǎn)，放置一個(gè)直徑約6cm的金屬球。此時(shí)棉線處于豎直位置。用感應(yīng)起電機(jī)使金屬球帶上正電荷，讓小箔筒也帶上少量正電荷，觀察棉線偏離豎直位置的角度。再將棉線的位置分別移到C點(diǎn)和D點(diǎn)，觀察棉線偏離豎直位置的角度。進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)是，提問：此現(xiàn)象說明在電場中的不同位置，電場的強(qiáng)弱程度如何？觀看實(shí)驗(yàn)、合作學(xué)習(xí)、回答：此現(xiàn)象說明在電場中的不同位置，電場的強(qiáng)弱程度不同，離金屬球越遠(yuǎn)，電場越弱。引導(dǎo)學(xué)生通過現(xiàn)象歸納規(guī)律?？茖W(xué)家們通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將不同的檢驗(yàn)電荷放在電場中的同一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)不同的檢驗(yàn)電荷受到的電場力不同，例如，將一個(gè)電荷量為q的檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)，受到的電場力為F；如果將電荷量為2q的檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)，則受到的電場力為2F；而將電荷量為3q的檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)，受到的電場力為3F……但是檢驗(yàn)電荷所受的電場力與檢驗(yàn)電荷的電荷量的比值是一個(gè)不變的常數(shù)。于是，在物理學(xué)中，我們把放入電場中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受到的電場力F跟檢驗(yàn)電荷的電荷量q的比值，稱為該點(diǎn)的電場強(qiáng)度，用E表示，則E電場強(qiáng)度的國際單位制單位是N/C（牛每庫）。電場強(qiáng)度是矢量。物理學(xué)中規(guī)定，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場力的方向相同。電場強(qiáng)度的大小反映了電場的強(qiáng)弱：電場強(qiáng)度數(shù)值大的地方說明電場強(qiáng)，數(shù)值小的地方說明電場弱。電場強(qiáng)度反映的是電場本身的力的性質(zhì)，電場中每一點(diǎn)的電場強(qiáng)度都是固定的，與放入的檢驗(yàn)電荷及受力大小無關(guān)。講解傾聽、理解、記憶讓學(xué)生建構(gòu)電場強(qiáng)度的概念，進(jìn)一步了解比值定義法。演示實(shí)驗(yàn)：觀察火花放電現(xiàn)象如圖所示是一種靜電感應(yīng)起電機(jī)，轉(zhuǎn)動起電機(jī)的搖柄，會使兩個(gè)金屬小球帶上等量異種電荷。先調(diào)節(jié)兩個(gè)絕緣柄，使兩個(gè)放電球相距10cm以上。然后將起電機(jī)的搖柄轉(zhuǎn)動5圈，使兩個(gè)金屬球帶上電荷。再調(diào)節(jié)兩個(gè)絕緣柄，使兩個(gè)放電球慢慢靠近，注意觀察發(fā)生的現(xiàn)象。進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生合作學(xué)習(xí)，提問：產(chǎn)生放電現(xiàn)象的條件是什么？觀看實(shí)驗(yàn)、合作學(xué)習(xí)、回答：電場強(qiáng)度要大到一定程度。增加學(xué)生對電場強(qiáng)度的感性認(rèn)識，練習(xí)假設(shè)推理的科學(xué)方法。通常情況下，空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場強(qiáng)度特別大，空氣分子中的正、負(fù)電荷受到方向相反的強(qiáng)電場力，有可能被“撕”開，這種現(xiàn)象稱為空氣的電離。電離后的空氣中有了可以自由移動的電荷，因此可以導(dǎo)電，這就是火花放電現(xiàn)象。大自然中最常見的火花放電現(xiàn)象就是閃電，生活中常用的燃?xì)庠詈碗娮哟蚧饳C(jī)的點(diǎn)火裝置利用的也是這一原理。講解傾聽、理解幫助學(xué)生了解用電場強(qiáng)度概念解釋放電現(xiàn)象的方法等。一般情況下，電線的電壓越高，離地面或其他接地物體越近，其間的電場強(qiáng)度越大。因此，我國《電力設(shè)施保護(hù)條例》第五條規(guī)定，為了保障人民生命安全和架空電力線路的安全運(yùn)行，架空電力線路導(dǎo)線與地面間的最小垂直距離不應(yīng)小于下列數(shù)值：低壓線路（380V）通過居民區(qū)不小于6米；中壓線路（6~10kV）通過居民區(qū)不小于6.5米；高壓線路（35~110kV）通過居民區(qū)不小于7米；高壓線路（154~220kV）線路通過居民區(qū)不小于7.5米；超高壓線路（330kV）通過居民區(qū)不小于8.5米?；貞?yīng)“情境與問題”中的問題。傾聽、理解讓學(xué)生了解生活中架空線的特點(diǎn)?！拘袨榕c責(zé)任】我們要杜絕在架空電力線路附近攀爬、玩耍、釣魚、放風(fēng)箏、搬運(yùn)超高物品等行為，防止發(fā)生因放電而危害生命健康的現(xiàn)象。講述傾聽對學(xué)生進(jìn)行安全教育。為了形象地描繪電場在空間的分布，英國物理學(xué)家法拉第提出了用電場線表示電場的方法。把奎寧的針狀結(jié)晶或頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，放入電場中，這些微屑就按照電場強(qiáng)度的方向排列成規(guī)則的曲線，模擬出靜電荷周圍電場線的分布情景，如圖所示。因此，我們可以在電場中畫出一系列帶箭頭的曲線，使這些曲線上每一點(diǎn)處跟箭頭指向一致的切線方向，都和該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向相同，如圖所示。這些曲線就稱為電場線。展示圖片、講述觀看、傾聽、記憶增加學(xué)生對電場的感性認(rèn)識，建構(gòu)電場線模型?！舅伎寂c討論】與同學(xué)討論，通過觀察以上幾種電場線的分布情況，可以歸納出電場線的特點(diǎn)有哪些？電場線的特點(diǎn)：電場線始于正電荷（或無限遠(yuǎn)處），終止于負(fù)電荷（或無限遠(yuǎn)處），不閉合，不相交。電場強(qiáng)處電場線密，電場弱處電場線疏。組織學(xué)生合作學(xué)習(xí)思考、討論、歸納讓學(xué)生歸納電場線的特點(diǎn)。在電場的某一區(qū)域里，如果各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的電場就稱為勻強(qiáng)電場。勻強(qiáng)電場是一種物理模型，在實(shí)驗(yàn)和理論研究中經(jīng)常用到。兩塊面積相等、互相正對、彼此平行而又靠近的金屬板，分別帶上等量異種電荷，就可認(rèn)為在兩板間形成了勻強(qiáng)電場（兩板邊緣附近除外，參見圖）。勻強(qiáng)電場的電場線是疏密均勻、互相平行的直線，如圖所示。講解傾聽、理解、記憶幫助學(xué)生建構(gòu)勻強(qiáng)電場物理模型。目前，靜電已被應(yīng)用到電力、機(jī)械、輕工、紡織、航空航天以及高技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如靜電復(fù)印、靜電植絨、靜電噴涂、靜電除塵、靜電火箭發(fā)動機(jī)等。但是，如果不注意，靜電也可能給我們帶來很多危害。講述傾聽讓學(xué)生了解靜電的應(yīng)用。靜電的危害及防護(hù)方法在干燥的環(huán)境下，兩種不同種類的材料相互摩擦，一般都會產(chǎn)生靜電。印刷廠里，印染廠里，在地毯上行走的人，飛機(jī)與空氣摩擦而帶的靜電，靜電對精密、靈敏的電子設(shè)備頗有影響，靜電甚至?xí)a(chǎn)生火花放電，點(diǎn)燃易燃物質(zhì)，引起爆炸。防止靜電危害的基本方法就是盡快將產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走。展示圖片、組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)、巡視、指導(dǎo)、答疑自主學(xué)習(xí)、閱讀、討論、質(zhì)疑讓學(xué)生了解靜電的危害及防護(hù)方法。自由討論本節(jié)的主要內(nèi)容講完了，同學(xué)還有哪些疑問，自由提問，小組討論，自由搶答。組織學(xué)生自由提問、討論，或回答問題。向老師提出自己的疑問、回答同學(xué)的問題。通過思想的碰撞，發(fā)展學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的核心素養(yǎng)。歸納總結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)了電場、電場強(qiáng)度、電場線、勻強(qiáng)電場等概念、形成了電場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)等物理觀念，了解了靜電在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，了解了定義電場強(qiáng)度的比值定義法等科學(xué)方法，受到了安全方面的教育等。歸納總結(jié)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容。傾聽、記憶幫助學(xué)生鞏固所學(xué)。課后提升書面作業(yè)實(shí)踐與探索5—1中第1、2、3、5題，任選2題，獨(dú)立完成。實(shí)踐活動實(shí)踐與探索