日期:2022-02-26
这是电场教学设计,是优秀的物理教案文章,供老师家长们参考学习。
一、难点分析 ?
高中物理“电场中的导体”在“电场”一章中所占比重不大,要真正透彻分析相关问题必 须应用高斯定理和静电场边值问题的唯一性定理.但在高中阶段我们只能利用电场强度 、电场力 和电势这些概念来分析.对这些概念学生若理解的不透彻,就会对有的问题只会从电场 强度、电场力的角度去解释;对有的问题只会从电势的角度去解释.似乎一题一 法,甚至同 一问题若从两个角度去分析会得到自相矛盾的结论,或遇题无从下手,从而使这部分 内容成为高中物理新课教学和高三复习时的一个难点.究其成因是由于: ?
(1)受高中学生知识面的限制,教材对这部分内容不能透彻阐述,只能采用简单推理、 实验演示、利用已知结论的方法处理,所以许多学生虽记住了一些结论但并非真正懂了道理 ,给解决问题造成一定难度. ?
(2)这部分内容不是教学重点,故教师花时不多,学生缺少变式练习,教师讲解不能 一题多变,没有从电场强度、电场力、电势等多角度分析问题,导致学生不能举一反三.
二、教学设计
?
针对上述难点和存在的问题,我在这部分内容的教学中把重点放在以下两个方面. ?
1.紧抓电场强度、电势的概念,先要讲清静电平衡的基本原理.
(1)电场中的导体是如何达到静电平衡的. ?
先从电场强度的角度分析.导体刚放入电场中的瞬间,导体中的自由电荷受电场力F= Eq的作用,产生定向运动,向导体两端积累,同时在导体中产生一个附加电场E′,使自 由电荷又受 电场力F′=E′q,F和F′方向相反.当E=E′时,导体内合场强为零, 自由电荷受合力也为零 ,这时导体中无电荷定向移动,即达到了静电平衡状态.从而得到处于静电平衡的导体内部 电场强度处处为零的结论. ?
再从电势的角度分析.导体刚放入电场中的瞬间,导体不同部位电势不同,有电势差是 导体中产生电流的条件,所以负电荷向高电势处移动,正电荷向低电势处移动,结果由电势 叠加原理,高电势处的电势降低了,低电势处的电势升高了.当导体各处电势相等时,就再 无 电荷移动,即导体达到静电平衡状态.从而得到处于静电平衡的导体是一个等势 体的结论.
继而讲清两者是统一的.若某一空间电场强度处处为零,则这一空间即为等势空间,电势 一定处处相等. ?
最后我们还要强调:电场强度为零,是两个电场叠加的结果,而不是真的'就没 有电场.导体上各点电势相等也是两个电场在某点产生的电势叠加的结果.
(2)处于静电平衡的导体外部的电场线必与导体表面垂直,但表面场强不一定为零. ?
从电场强度的角度看,如果导体外部的电场线不与导体表面垂直,则导体表面电场强度就 不与表面垂直, 表面的自由电荷所受电场力也就不与表面垂直,那么电场力沿导体表面的分力将使自由电荷 沿导体表 面移动,这与静电平衡的定义是矛盾的.但从电势的角度来看,因为导体表面是一个等势面 ,电荷不可能沿表面移动,所以电场线与导体表面必垂直 ,但场强不一定为零. ?
(3)孤立导体净电荷分布在外表面. ?
从电场强度的角度分析,如果净电荷分布在导体内部,则内部就会有没有被抵消的电场, 导体 内部的自由电荷在电场力的作用下会定向移动,这就违背了静电平衡的定义.从电势角度分 析,如果净电荷分布在导体内部,则内部就有电场,电场中沿电场线方向电势是不同的,这 就违 背了处于静电平衡状态下的导体是一个等势体的结论.所以孤立导体的净电荷一定分布在它 的外表面.
2.适当练习,一题多变,提高分析能力.
本节课通过以上几个环节的教学,能使学生从电场强度、电势两个角度全面掌握静电平衡 的本质及特征,同时提高了解题能力.
“电场中的导体”教学难点分析和教学设计
【教学目标】
(一)知识与技能
1.明确电场强度定义式的含义
2.知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简单的计算.
(二)过程与方法
通过分析在电场中的不同点,电场力F与电荷电量q的比例关系,使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱,即电场强度的概念;知道电场叠加的一般方法。
(三)情感态度与价值观
培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
重点:电场强度的概念及其定义式
难点:对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算
【教学流程】
(-)复习回顾——旧知铺垫
1.库仑定律的适用条件:
(l)真空(无其它介质);(2)点电荷(其间距r>>带电体尺寸L)——非接触力。
2、列举:
(l)磁体间——磁力;(2)质点间一一万有引力。
经类比、推理,得:
电荷间的相互作用是通过电场发生的。(电荷周围产生电场,电场反过来又对置于其中的电荷施加力的作用)
引出电场、电场力两个概念。本节课,我们主要研究电场问题,以及为描述电场而要引入的另一个崭新的物理量——电场强度。
(二)新课教学
1.电场
(l)电场基本性质:
电场客观存在于任何电荷周围,正是电荷周围存在的这个电场才对引入的其它电荷施加力的作用。
(2)电场基本属性:
电场源于物质(电荷),又对物质(电荷)施力。再根据“力是物质间的相互作用”这一客观真观,毫无疑问,电场是一种物质。
(3)电场基本特征:
非实体、特殊态——看不见、摸不着、闻不到(人体各种感官均无直接感觉)。
电场是一种由非实体粒子所组成的具有特殊形态的物质。
自然界中的物质仅有两种存在的形态,一种是以固、液、气等普通形态存在的实体物质;而另一种,就是以特殊形态存在的非实体物质——场物质。
(4)电场的检验方法(由类比法推理而得)
一、教学目标
【知识与技能】
1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,电场是客观存在的。
2.理解电场强度的概念及其定义,会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的。
3.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式,并用此公式进行有关计算;知道场强的叠加原理,并能应用这一原理进行简单的计算。
【过程与方法】
1.经历“探究描述电场强度强弱的物理量”的过程,体验探究物理规律的艰辛与喜悦。
2.领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理研究方法。
【情感态度与价值观】
体验探究物理规律的方法和步骤,学习科学家严谨的科学态度。
二、教学重难点
【重点】
1.探究描述电场强度的物理量。
2.理解电场、电场强度的概念,并会根据电场强度的定义进行计算。
【难点】
描述电场强弱的物理量。
三、教学过程
环节一:新课导入
复习上节课库伦定律内容,提出问题一:
真空中,相隔一定距离的相互作用是如何产生的?可以不需要介质超越空间?
投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片
提出问题二:相同的小球在不同位置所受的作用力不一样,说明了什么?其原因又是什么?从而引入新课——电场强度。
环节二:概念建立
(一)电场概念
学生自学“电场”内容,回答以下三个问题:
1.电荷间的相互作用是如何发生的?这一观点是谁提出来的?
2.请用自己的语言描述一下什么是电场?
3.电场有什么本领?
学生回答后,教师进行总结,同时简单介绍法拉第的事迹。然后讲解“电场”是一种特殊的物质。
电场和由分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量,同时他又有其特殊性:
1.看不见、摸不着
2.存在与电荷周围
场与实物是物质存在的两种不同形式。
通过上面的讲解从而进一步明确电场概念:电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质。明确电场的作用:电场对放入其中的电荷有静电力的作用,并用课件出示电荷之间通过电场相互作用。
提出如下问题,学生思考。
问题一:相同的小球在不同位置所受的作用力不同,其原因是什么?
(电场的强弱不同)
问题二:如何研究电场?
教师进行引导:电场的本领是对场中的电荷具有力的作用,这是电场最明显、最基本的特征之一。因此研究电场的性质,可以从静电力入手。
学生思考回答后进行总结,给出试探电荷及场源电荷的定义。
试探电荷:实验中的带点小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的,称为试探电荷(或检验电荷)。
场源电荷:被检验的电场是带点金属球O所激发的,所以金属球O所带的电荷称为场源电荷。
(二)实验探究:电场的强弱与那些因素有关
1.通过上述分析,学生讨论:影响电场强弱的因素有哪些?如何描述电场的强弱。
教师归纳学生猜想及设计的方案:
探究方案:采用控制变量法,把试探电荷放入电场中,逐一改变场源电荷的电荷量,试探电荷在电场中的位置,试探电荷的电荷量,观察试探电荷所受的力是否改变。
2.利用课件模拟探究过程:
展示模式实验的动画:
(1)试探电荷在同一位置逐渐增强场源电荷的电量,观察试探电荷所受的力(通过小球的偏转)
(2)把同一试探电荷放在不同位置观察试探电荷所受的力的大小及方向。
(3)把电荷量不同的试探电荷放在同一位置,观察所受的力。同时展示如下图片:
通过上述实验可以总结出:
电场的强弱与场源电荷的电荷量有关,场源电荷的电荷量增加,同一位置的电场变强;
电场中不同位置的电场强弱不同;
电荷量不同的试探电荷在同一位置所受的力不同,电场的强弱与试探电荷的电荷量无关。
将上述实验结果通过表格定量地分析,通过多媒体向学生展示:
表1:(A位置)根据图片填写
对比表一、表二,总结结论:电场中同一点,比值F/q是恒定的,与试探电荷无关,电场不同位置,F/q的比值不同,比值F/q是反应电场强弱的物理量。
教师给出电场强度的概念:
在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度。
环节三:概念的深化
1.讲解电场强度的公式、单位。
2.介绍比值定义法:在物理学中,常常用比值定义物理新的量,用来表示研究量的某种性质。同时让学生说出之前学过的用比值定义的物理量(密度等)。
3.让学生阅读教材,找出电场方向的规定。并进行说明:电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。
之后提出问题:按照这个规定,如果放入电场中的是负电荷,电场强度方向如何?
(与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。)
环节四:巩固练习
1.点电荷的电场强度
点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为+Q,与之相距为r的A点放一试探电荷,所带电荷量为+q。
(1)试用所学的知识推导A点的场强的大小,并确定场强的方向;
(2)若所放试探电荷为-2q,结果如何?
(3)如果移走所放的试探电荷呢?
(请两位同学板演前两问后,共同完成第三问)
师生共同归纳总结:
(1)点电荷电场的场强大小与方向。(多媒体动画演示方向的确定方法)
(2)电场强度是描述电场(力的)性质的物理量,在静电场中,它不随时间改变。电场中某点的场强完全由电场本身决定,与是否放入电荷,放入电荷的电荷量、电性无关!
2.探讨场强的叠加
教师:题中场源电荷不止一个,如何来确定电场中某点的场强?(平行四边形定则)
学生完成之后提出如下两个问题加深学生对此问题的理解。
问题一:根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产生电场的场强如何确定?(无限等分成若干点电荷)
问题二:根据以上方法,同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)外部产生电场的场强,如何求解?(等效成电荷量集中于球心的点电荷。)
环节四:小结作业
总结本节知识点,并要求学生预习电场线内容,并思考电场线是否真实存在?
四、板书设计
五、教学反思
中公资深讲师马镇解析
一、教学内容分析
《电场》教学设计范文
本章的概念比较多,应引导学生抓住力与能这条主线,以把整章的知识联系起来,并重视电场与其他物理知识的联系,巧用类比,加深理解。另外,受力分析是解题的基础,应强调学生要画受力图。本章知识的命题频率较高且有相当难度的集中在电场力做功与电势能变化、带电粒子在电场中的运动这两个知识点上,尤其在与力学和磁场等内容综合时,巧妙地把电场概念、磁场力、牛顿运动定律和功能原理等联系在一起,对学生能力有较大要求。
二、学情分析
学生通过新课的学习,已经本章内容有一定的认识,但是由于本章涉及的概念较多,也比较抽象,因此在复习时,要对主要知识点进行疏理,并要针对学生不理解的、容易混淆的概念,运用类比的方法帮助学生理解及区分,同时按学生的实际水平,选择难度适当并有代表性的题目进行分析并加以练习强化。
三、教学目标:
(一)知识目标
1.加深理解电场强度、电势、电势差、电势能、电容等重点概念。
2.在熟练掌握上述概念的基础上,能够分析和解决一些物理问题。
3.通过复习,培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力,学习一定的研究问题的科学方法。
(二)过程与方法
1、列表疏理重要的知识点
2、运用类比法加深对概念的理解
3、利用学案导学,讲解与练习相结合
(三)情感态度与价值观
1、通过类比各物理概念的联系与区别,让学生体会物理概念的严谨性,不同物理知识之间紧密联系的奥妙,培养在理解物理量时举一反三的能力。
2、通过典型综合题的分析,让学生体会把力学与电学知识成功综合运用的快乐。
四、教学重、难点:加深理解电场强度、电势、电势差、电势能、电容等重点概念;电场力做功与电势能变化的关系,带电粒子在电场中的运动。
五、教学策略:
对重要知识点建立框图,力求简明扼要;疏理知识点时把抽象概念多与学生相对熟悉的知识进行类比,帮助学生加深理解;利用学案导学,在复习中注意讲练结合。
六、教 具:多媒体,学案,
七、教学过程:
教学环节教师活动学生活动教学目的.
(一)梳理基础知识
本章的主要内容可分为下面几大块:
一、静电、静电力(三种起电方法,两个规律:电荷守恒定律、库仑定律)
二、电场的研究(两种性质和相互关系)
1、两种性质:力的性质及能的性质
2、两种相互关系:电场力做功与电势能变化的关系、电场强度与电势差的关系
三、电场的应用(示波器和电容器)
1、示波器:带电粒子在电场中的加速和偏转
2、电容器:电容器的工作过程与动态分析
(用PPT演示基础知识的填空题,让学生边回答,再对重要的知识难点加以解释)先利用学案中的框图,对本章知识要点进行梳理,然后解答PPT中提出的问题。对主要知识点进行梳理,建立知识结构
(二)难点辨析,专项练习及讲解
(三)综合题分析及强化练习
(四)小结、作业布置
一、电场强度E(矢量)的理解.
电场强度E是电场本身的一种特性,与检验电荷存在与否无关.E是矢量.要区别公式E=F/q(定义式)、E=Q/r2(点电荷电场)、E=U/d(匀强电场)的物理意义和适用范围.提出问题:E既然是矢量,那么如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢?
启发学生用多种方法判断.然后将学生回答内容归纳.可能方法有:
(1)判断电场强度大小的方法.
①根据定义式E=F/q;
②点电荷电场,E=Q/r2;
③匀强电场,场强处处相等,且满足E=U/d;
④电场线密(疏)处场强大(小).
(2)判断电场强度方向的方法.
①正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向;
②电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向;
③电势降低最快的方向就是场强的方向.
教师巡查学生练习的情况,把学生解答中出现的类似错误及典型错误用投影机演示,作有针对性的讲解。
二、关于电势及电势能
电势是电场本身的一种特性,与检验电荷存在与否无关.是标量.规定:无限远处的电势为零.电势的正负和大小是相对的,电场中任两点间电势差U的值是绝对的.
电势能是电荷和电场所组成的系统共有的.规定:无限远处的电势能为零.电势能的正负和大小是相对的,电势能的差值是绝对的.提出的问题:
(1)如何判断电势的高低?
启发学生用多种方法判断.然后将学生回答内容归纳可能方法有:
①根据电势的定义式=W/q,将+q从无穷远处移至+Q电场中的某点,外力克服电场力做功越多,则该点的电势越高;
②将q、εP带符号代入=εP /q计算,若>0(<0),则电势变高(低);
③根据电场线方向,顺(逆)着电场线方向,电势越来越低(高);
④根据电势差,若UAB>0(<0),则A>B(A<B);
⑤根据场强方向,场强方向即为电势降低最快的方向.
(2)怎样比较电势能的多少?
启发学生用多种方法判断,将学生回答归纳,可能方法有:
①可根据电场力做功的正负判断,若电场力对移动电荷做正(负)功,则电势能减少(增加);
②将q、带符号代入εP =q计算,若εP>0(<0),则电势能增加(减少).
教师巡查学生练习的情况,把学生解答中出现的类似错误及典型错误用投影机演示,作有针对性的讲解。
针对静电力、电场的研究及电场的应用(带电粒子在电场中的运动及电容器的动态分析)等三大块内容进行相关典型例题的分析及强化练习:
先用PPT展示相应例题,先让学生思考,再点拨及启发。然后做学案上的强化练习,教师巡查,然后就学生解答中出现的问题进行分析。
教师小结:本章的学习方法:1、抓基础,善用类比加强对概念的理解;2、抓主线,抓住电场的力的性质及能的性质这条主线;
3、注意考虑利用功能关系解题,分析带电粒子在电场中的运动时,要画受力图
作业:完成导学案上剩下的题目;再次复习辅助教材中关于本章的主要概念,加深理解。思考并讨论、回答相关问题,有必要时要做笔记再完成学案中相关的专项练习
思考及完成练习
做笔记
加强对知识难点的理解及运用能力
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