1、1电场强度的探究式教学设计案例朱岳 江苏省泰兴中学物理组 江苏省泰州市泰兴市 225400一、设计思想在新课标的大背景下，课堂教学从过分注重知识的传承转变为从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，所以本教学设计通过学生对几个现象的探究，认识电荷相互作用是通过电场发生的，为研究电场的强弱和方向打下了基础。为理解电场的强弱和方向，通过创设情景研究点电荷过渡到一般电场，这种由简单到复杂，由特殊到一般的思维方法，使学生更容易学习和理解，由库仑定律得出的点电荷场强表达式，较好地突破了电场强度大小这个教学难点，做到既重视过程又重视结论，为后面电场的叠加做好铺垫。达到培养学生严谨的科学态
2、度和科学的推理能力。本节课在多媒体、实验、板书的运用上，相互补充，克服了单一媒体运用的呆板的课堂教学形式，对整合课堂教学资源，起到了一定的作用。幻灯片所展示的各种生动、活泼、有趣的图片，激发学生探究知识的欲望和积极性。二、教材分析1课程标准对本节课的教学内容要求是“知道电场、理解电场强度” 。学科教学指导意见中对本节课教学内容的要求是：基本要求：1、知道电荷相互作用是通过电场发生的；2、理解电场强度概念。3、用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度；发展要求：1) 会用矢量求复合场的场强。2) 加深理解场强的定义式和点电荷场强区别。3) 体会求场强分析方法。2 “电场强度”编排在物理选修 3-
3、1 第一章第 2 节，也是本章第一单元电场力的性质第二节，本节课是从电场的定义入手，利用点电荷特例，得出场强的大小和方向。学好这部分的知识，可以为下面电场能的性质埋下伏笔，从而方便地从理论角度出发，根据动能定理，得出电场的一般性结论。3本课的内容在初中阶段并没有涉及，对学生来说是个崭新的课题。三、学情分析1高二学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片画面来支持。2学生在初中时没有接触过电场强度的概念。3学生已学习过矢量知识，但将其应用到物理中来，理解上会感到一定的困难。四、教学目标知识与技能1.知道电荷间的相互作用是通过
4、电场发生的，电场是一种客观存在的物质形态。2.理解电场强度的定义、表达式 、单位、矢量性及物理意义，会运用公式进行相关的计算。3. 培养学生应用库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用2此公式分析问题、解决问题的能力。过程与方法1.通过具体实例，引发学生思考、分析、归纳，从而培养学生的分析、归纳能力。2.通过与磁场的类比引入电场，采用观察实验和小组讨论的教学方法，理解比值定义物理量的特点 3.让学生充分体会认识世界的方法：大胆假设、小心求证。情感态度与价值观通过电场强度的方向及公式来指导学习，培养学生认识未知世界要有敢于猜想的勇气和严谨的科学态度。五、教学重点难点重点：知道电场强
5、度是描述电场性质的物理量，理解定义式和决定式含义、区别、联系。难点：场是一种客观存在的物质，及电场强度概念的建立。六、教学策略与手段分组讨论法、类比分析法、实验分析法、比值定义法、探究方法。七、课前准备电脑投影、条形磁铁、感应起电机、验电器、铁架台、泡沫轻球、塑料球、玻璃球、小铁球、钢尺等。八、教学过程一、复习提问：师：上一节，我们认识了电现象中的电荷，包括点电荷，元电荷及电荷之间存在的相互作用。什么是点电荷？电荷相互作用有什么规律？哪位同学来帮我们回顾一下？电荷之间有相互作用，我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。电荷之间的作用力是怎样发生的呢？今天我们就来研究这个问题。二、新课学习：踢足球
6、时，脚要直接接触球。实验演示两个带异种电荷小球靠近。生立即答：带电小球受到库仑力的作用力。师：电荷间的作用有没有“接触”？难道电荷作用是“超距作用”？生答：不接触。类比重力的产生，初中物理的磁场，可总结出是场的作用，叫做电场。1、电场：.师：任何带电体周围产生的一种特殊物质。 （板书）电场看不见，又摸不着，怎样去认识它、研究它？学生动手实验探究：利用手中的塑料笔使其摩擦带电，并让其靠近悬挂的铜丝。现象：塑料笔吸引铜丝，铜丝偏角可达到 60 度。学生思考、讨论、交流：电场能对处在其中的电荷有力的作用， （板书）提示学生：电场分布强弱不一定相同。进一步研究电场分布。创设情境：引入形成电场的场源电荷
7、 Q，又引入一个试探电荷 q，q 必须很小，可看成点电荷。而且 q 电量也少，不影响源电荷 Q 的电场。学生动手实验探究：q 在源电荷 Q 附近，不同位置处，静止时受力有何特点？3赵：电场不同位置，会有强弱不同。那么是否电场力就可用来表示电场的强弱呢？学生分组讨论：在空间某个电场中有 A,B 两点，分别放入电量为 q1和 q2的试探电荷（q 1电量小于 q2)，其中 q1所受到的电场力 F1大于 q2所受到的电场力F2,如何比较两点的电场强度？（得出：由库仑定律可得距场源不同位置的电场强度等于单位电荷所受电场力的大小，可用 F 与 q 的比值来表示该点的电场强弱） 2电场强度：（板书）（1）试
8、探电荷：在电场中放入电荷才能研究电场的性质.我们把放入电场中的电荷叫试探电荷(小轻球)（2）定义：物理学中把放入电场中某一点的检验电荷受到的电场力与它的电量的比值叫做这一点的电场强度。简称场强。定义式： （适用于任何电场）qFE比值定义法： =m/v v=s/t提示分析 与 m，v 的关系，总结出 :电场中某一点的场强与场源电荷的带电量有关， 与场中的位置有关，而与检验电荷无关。物理意义：描述某点电场的强弱和方向，单位：牛/库（N/C）矢量性：我们规定电场中某点的场强方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，那么负电荷所受电场力的方向与电场强度方向相反。(做图演示)师：知道某点电场强度，有何用途
9、呢？比如 F=Eq 说明了什么？钱：已知 E，马上可确定点电荷受力了。孙：电场力知道，还可求做功。学生活动：利用电场强度定义及库仑定律，推导点电荷产生的电场中某点电场强度。（3）真空中点电荷的电场强度：（设场源电荷+Q，试探 q，在 r 处，由库仑定律 F= E= ） 2rkQqF表达式：E= 2rkQ师：画图，该 A 处，正试探电荷 q 受力背离连线向外， （再举例-q 的试探电荷）总结得出：方向：正点电荷在各点处电场强度方向都是背离场源电荷向外。 大小与 Q 和 r 有关。说明：公式 E=kQ/r2 中的 Q 是场源电荷的电量，r 是场中某点到场源电荷的距离从而使学生理解：空间某点的场强是
10、由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关提出问题：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是怎样的4呢？带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性，分析出电场的叠加原理（4）电场强度的叠加原理：某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和九、板书设计1、电场：.(1)任何带电体周围产生的一种特殊物质。电场看不见，又摸不着。（2）基本性质：电场能对处在其中的电荷有力的作用。2电场强度：（1）试探电荷：（2）定义：物理学中把放入电场中某一点的检验电荷受到的电场力与它的电量的比值叫做这一点的电场强度。简称场强。定义式： （适用于任何电场）qFE比值定义
11、法：( =m/v v=s/t 提示分析 与 m，v 的关系，)总结出 :电场中某一点的场强与场源电荷的带电量有关，与场中的位置有关，而与检验电荷无关。物理意义：描述某点电场的强弱和方向，单位：牛/库（N/C）矢量性：我们规定电场中某点的场强方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，（3）真空中点电荷的电场强度：（设场源电荷+Q，试探 q，在 r 处，由库仑定律 F= E= ） 2rkQqF表达式：E= 2rkQ方向：正点电荷在各点处电场强度方向都是背离场源电荷向外。 大小与 Q 和 r 有关。说明：公式 E=kQ/r2 中的 Q 是场源电荷的电量，r 是场中某点到场源电荷的距离从而使学生理解：空
12、间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关（4）电场强度的叠加原理：某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和十、作业设计当堂练：当堂练习：1下列说法中正确的是：ABC A只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在5它里面的电荷有力的作用2下列说法中正确的是：BC A电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比B电场中某点的场强等于 F/q，但与检验电荷的受力大小及带电量
13、无关C电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向D公式 E=F/q 和 E=kQ/r2 对于任何静电场都是适用的3下列说法中正确的是：ACD A场强的定义式 E=F/q 中，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是放入电场中的电荷的电量B场强的定义式 E=F/q 中，F 是放入电场中的电荷所受的力， q 是产生电场的电荷的电量C在库仑定律的表达式 F=kq1q2/r2 中 kq2/r2 是电荷 q2 产生的电场在点电荷 q1 处的场强大小，此场对 q1 作用的电场力 F=q1kq2/r2，同样 kq1/r2 是电荷q1 产生的电场在点电荷 q2 处的场强的大小，此场对 q2 作用的电场力F=
14、q2kq1/r2D无论定义式 E=F/q 中的 q 值(不为零)如何变化，在电场中的同一点，F与 q 的比值始终不变十一、教学反思以问题探究为核心的探究学习是转变学生学习方式的灵魂。教学中，教师应该转变教师角色，教师不应一包到底，只是一个组织者、引导者、评价者的角色。要相信学生的能力。要大胆放给学生去探究，完全解除教师的“指挥棒” ，让学生在问题的统领下，以自己的方式、自己的习惯、自己的情感和自己的认知规律去探索、去研究、去发现、去感悟、去体验。【参考资料】1物理课程教材研究开发中心、课程教材研究所：物理选修 3-1 ，人民教育出版 2004 年 5 月第 1 版。2物理课程教材研究开发中心、课程教材研究所：物理选修 3-1 教师教学用书 ，人民教育出版社 2004 年 6 月第 1 版。
