日期:2022-02-26
這是電場教學設計,是優(yōu)秀的物理教案文章,供老師家長們參考學習。
一、難點分析 ?
高中物理“電場中的導體”在“電場”一章中所占比重不大,要真正透徹分析相關問題必 須應用高斯定理和靜電場邊值問題的唯一性定理.但在高中階段我們只能利用電場強度 、電場力 和電勢這些概念來分析.對這些概念學生若理解的不透徹,就會對有的問題只會從電場 強度、電場力的角度去解釋;對有的問題只會從電勢的角度去解釋.似乎一題一 法,甚至同 一問題若從兩個角度去分析會得到自相矛盾的結論,或遇題無從下手,從而使這部分 內容成為高中物理新課教學和高三復習時的一個難點.究其成因是由于: ?
(1)受高中學生知識面的限制,教材對這部分內容不能透徹闡述,只能采用簡單推理、 實驗演示、利用已知結論的方法處理,所以許多學生雖記住了一些結論但并非真正懂了道理 ,給解決問題造成一定難度. ?
(2)這部分內容不是教學重點,故教師花時不多,學生缺少變式練習,教師講解不能 一題多變,沒有從電場強度、電場力、電勢等多角度分析問題,導致學生不能舉一反三.
二、教學設計
?
針對上述難點和存在的問題,我在這部分內容的教學中把重點放在以下兩個方面. ?
1.緊抓電場強度、電勢的概念,先要講清靜電平衡的基本原理.
(1)電場中的導體是如何達到靜電平衡的. ?
先從電場強度的角度分析.導體剛放入電場中的瞬間,導體中的自由電荷受電場力F= Eq的作用,產(chǎn)生定向運動,向導體兩端積累,同時在導體中產(chǎn)生一個附加電場E′,使自 由電荷又受 電場力F′=E′q,F和F′方向相反.當E=E′時,導體內合場強為零, 自由電荷受合力也為零 ,這時導體中無電荷定向移動,即達到了靜電平衡狀態(tài).從而得到處于靜電平衡的導體內部 電場強度處處為零的結論. ?
再從電勢的角度分析.導體剛放入電場中的瞬間,導體不同部位電勢不同,有電勢差是 導體中產(chǎn)生電流的條件,所以負電荷向高電勢處移動,正電荷向低電勢處移動,結果由電勢 疊加原理,高電勢處的電勢降低了,低電勢處的電勢升高了.當導體各處電勢相等時,就再 無 電荷移動,即導體達到靜電平衡狀態(tài).從而得到處于靜電平衡的導體是一個等勢 體的結論.
繼而講清兩者是統(tǒng)一的.若某一空間電場強度處處為零,則這一空間即為等勢空間,電勢 一定處處相等. ?
最后我們還要強調:電場強度為零,是兩個電場疊加的結果,而不是真的'就沒 有電場.導體上各點電勢相等也是兩個電場在某點產(chǎn)生的電勢疊加的結果.
(2)處于靜電平衡的導體外部的電場線必與導體表面垂直,但表面場強不一定為零. ?
從電場強度的角度看,如果導體外部的電場線不與導體表面垂直,則導體表面電場強度就 不與表面垂直, 表面的自由電荷所受電場力也就不與表面垂直,那么電場力沿導體表面的分力將使自由電荷 沿導體表 面移動,這與靜電平衡的定義是矛盾的.但從電勢的角度來看,因為導體表面是一個等勢面 ,電荷不可能沿表面移動,所以電場線與導體表面必垂直 ,但場強不一定為零. ?
(3)孤立導體凈電荷分布在外表面. ?
從電場強度的角度分析,如果凈電荷分布在導體內部,則內部就會有沒有被抵消的電場, 導體 內部的自由電荷在電場力的作用下會定向移動,這就違背了靜電平衡的定義.從電勢角度分 析,如果凈電荷分布在導體內部,則內部就有電場,電場中沿電場線方向電勢是不同的,這 就違 背了處于靜電平衡狀態(tài)下的導體是一個等勢體的結論.所以孤立導體的凈電荷一定分布在它 的外表面.
2.適當練習,一題多變,提高分析能力.
本節(jié)課通過以上幾個環(huán)節(jié)的教學,能使學生從電場強度、電勢兩個角度全面掌握靜電平衡 的本質及特征,同時提高了解題能力.
“電場中的導體”教學難點分析和教學設計
【教學目標】
(一)知識與技能
1.明確電場強度定義式的含義
2.知道電場的疊加原理,并應用這個原理進行簡單的計算.
(二)過程與方法
通過分析在電場中的不同點,電場力F與電荷電量q的比例關系,使學生理解比值F/q反映的是電場的強弱,即電場強度的概念;知道電場疊加的一般方法。
(三)情感態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)學生學會分析和處理電場問題的一般方法。
重點:電場強度的概念及其定義式
難點:對電場概念的理解、應用電場的疊加原理進行簡單的計算
【教學流程】
(-)復習回顧——舊知鋪墊
1.庫侖定律的適用條件:
(l)真空(無其它介質);(2)點電荷(其間距r>>帶電體尺寸L)——非接觸力。
2、列舉:
(l)磁體間——磁力;(2)質點間一一萬有引力。
經(jīng)類比、推理,得:
電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的。(電荷周圍產(chǎn)生電場,電場反過來又對置于其中的電荷施加力的作用)
引出電場、電場力兩個概念。本節(jié)課,我們主要研究電場問題,以及為描述電場而要引入的另一個嶄新的物理量——電場強度。
(二)新課教學
1.電場
(l)電場基本性質:
電場客觀存在于任何電荷周圍,正是電荷周圍存在的這個電場才對引入的其它電荷施加力的作用。
(2)電場基本屬性:
電場源于物質(電荷),又對物質(電荷)施力。再根據(jù)“力是物質間的相互作用”這一客觀真觀,毫無疑問,電場是一種物質。
(3)電場基本特征:
非實體、特殊態(tài)——看不見、摸不著、聞不到(人體各種感官均無直接感覺)。
電場是一種由非實體粒子所組成的具有特殊形態(tài)的物質。
自然界中的物質僅有兩種存在的形態(tài),一種是以固、液、氣等普通形態(tài)存在的實體物質;而另一種,就是以特殊形態(tài)存在的非實體物質——場物質。
(4)電場的檢驗方法(由類比法推理而得)
一、教學目標
【知識與技能】
1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的,電場是客觀存在的。
2.理解電場強度的概念及其定義,會根據(jù)電場強度的定義進行有關的計算。知道電場強度是矢量,知道電場強度的方向是怎樣規(guī)定的。
3.能根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義推導點電荷場強的計算式,并用此公式進行有關計算;知道場強的疊加原理,并能應用這一原理進行簡單的計算。
【過程與方法】
1.經(jīng)歷“探究描述電場強度強弱的物理量”的過程,體驗探究物理規(guī)律的艱辛與喜悅。
2.領略通過電荷在電場中所受靜電力研究電場、理想模型法、比值法、類比法等物理研究方法。
【情感態(tài)度與價值觀】
體驗探究物理規(guī)律的方法和步驟,學習科學家嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
二、教學重難點
【重點】
1.探究描述電場強度的物理量。
2.理解電場、電場強度的概念,并會根據(jù)電場強度的定義進行計算。
【難點】
描述電場強弱的物理量。
三、教學過程
環(huán)節(jié)一:新課導入
復習上節(jié)課庫倫定律內容,提出問題一:
真空中,相隔一定距離的相互作用是如何產(chǎn)生的?可以不需要介質超越空間?
投影展示“探究影響電荷間相互作用力的因素”圖片
提出問題二:相同的小球在不同位置所受的作用力不一樣,說明了什么?其原因又是什么?從而引入新課——電場強度。
環(huán)節(jié)二:概念建立
(一)電場概念
學生自學“電場”內容,回答以下三個問題:
1.電荷間的相互作用是如何發(fā)生的?這一觀點是誰提出來的?
2.請用自己的語言描述一下什么是電場?
3.電場有什么本領?
學生回答后,教師進行總結,同時簡單介紹法拉第的事跡。然后講解“電場”是一種特殊的物質。
電場和由分子、原子組成的實物一樣具有能量、質量和動量,同時他又有其特殊性:
1.看不見、摸不著
2.存在與電荷周圍
場與實物是物質存在的兩種不同形式。
通過上面的講解從而進一步明確電場概念:電場是存在于電荷周圍的一種特殊的物質。明確電場的作用:電場對放入其中的電荷有靜電力的作用,并用課件出示電荷之間通過電場相互作用。
提出如下問題,學生思考。
問題一:相同的小球在不同位置所受的作用力不同,其原因是什么?
(電場的強弱不同)
問題二:如何研究電場?
教師進行引導:電場的本領是對場中的電荷具有力的作用,這是電場最明顯、最基本的特征之一。因此研究電場的性質,可以從靜電力入手。
學生思考回答后進行總結,給出試探電荷及場源電荷的定義。
試探電荷:實驗中的帶點小球是用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的,稱為試探電荷(或檢驗電荷)。
場源電荷:被檢驗的電場是帶點金屬球O所激發(fā)的,所以金屬球O所帶的電荷稱為場源電荷。
(二)實驗探究:電場的強弱與那些因素有關
1.通過上述分析,學生討論:影響電場強弱的因素有哪些?如何描述電場的強弱。
教師歸納學生猜想及設計的方案:
探究方案:采用控制變量法,把試探電荷放入電場中,逐一改變場源電荷的電荷量,試探電荷在電場中的位置,試探電荷的電荷量,觀察試探電荷所受的力是否改變。
2.利用課件模擬探究過程:
展示模式實驗的動畫:
(1)試探電荷在同一位置逐漸增強場源電荷的電量,觀察試探電荷所受的力(通過小球的偏轉)
(2)把同一試探電荷放在不同位置觀察試探電荷所受的力的大小及方向。
(3)把電荷量不同的試探電荷放在同一位置,觀察所受的力。同時展示如下圖片:
通過上述實驗可以總結出:
電場的強弱與場源電荷的電荷量有關,場源電荷的電荷量增加,同一位置的電場變強;
電場中不同位置的電場強弱不同;
電荷量不同的試探電荷在同一位置所受的力不同,電場的強弱與試探電荷的電荷量無關。
將上述實驗結果通過表格定量地分析,通過多媒體向學生展示:
表1:(A位置)根據(jù)圖片填寫
對比表一、表二,總結結論:電場中同一點,比值F/q是恒定的,與試探電荷無關,電場不同位置,F(xiàn)/q的比值不同,比值F/q是反應電場強弱的物理量。
教師給出電場強度的概念:
在物理學中我們定義放入電場中某點的電荷所受的靜電力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度。
環(huán)節(jié)三:概念的深化
1.講解電場強度的公式、單位。
2.介紹比值定義法:在物理學中,常常用比值定義物理新的量,用來表示研究量的某種性質。同時讓學生說出之前學過的用比值定義的物理量(密度等)。
3.讓學生閱讀教材,找出電場方向的規(guī)定。并進行說明:電場中某點電場強度的方向跟正電荷在該點所受靜電力的方向相同。
之后提出問題:按照這個規(guī)定,如果放入電場中的是負電荷,電場強度方向如何?
(與負電荷在電場中某點所受靜電力的方向相反。)
環(huán)節(jié)四:鞏固練習
1.點電荷的電場強度
點電荷是最簡單的場源電荷。設一個點電荷的電荷量為+Q,與之相距為r的A點放一試探電荷,所帶電荷量為+q。
(1)試用所學的知識推導A點的場強的大小,并確定場強的方向;
(2)若所放試探電荷為-2q,結果如何?
(3)如果移走所放的試探電荷呢?
(請兩位同學板演前兩問后,共同完成第三問)
師生共同歸納總結:
(1)點電荷電場的場強大小與方向。(多媒體動畫演示方向的確定方法)
(2)電場強度是描述電場(力的)性質的物理量,在靜電場中,它不隨時間改變。電場中某點的場強完全由電場本身決定,與是否放入電荷,放入電荷的電荷量、電性無關!
2.探討場強的疊加
教師:題中場源電荷不止一個,如何來確定電場中某點的場強?(平行四邊形定則)
學生完成之后提出如下兩個問題加深學生對此問題的理解。
問題一:根據(jù)場強的疊加原理對于一個比較大的不能看成點電荷的帶電物體產(chǎn)生電場的場強如何確定?(無限等分成若干點電荷)
問題二:根據(jù)以上方法,同學們設想一下一個半徑為R的均勻帶電球體(或球殼)外部產(chǎn)生電場的場強,如何求解?(等效成電荷量集中于球心的點電荷。)
環(huán)節(jié)四:小結作業(yè)
總結本節(jié)知識點,并要求學生預習電場線內容,并思考電場線是否真實存在?
四、板書設計
五、教學反思
中公資深講師馬鎮(zhèn)解析
一、教學內容分析
《電場》教學設計范文
本章的概念比較多,應引導學生抓住力與能這條主線,以把整章的知識聯(lián)系起來,并重視電場與其他物理知識的聯(lián)系,巧用類比,加深理解。另外,受力分析是解題的基礎,應強調學生要畫受力圖。本章知識的命題頻率較高且有相當難度的集中在電場力做功與電勢能變化、帶電粒子在電場中的運動這兩個知識點上,尤其在與力學和磁場等內容綜合時,巧妙地把電場概念、磁場力、牛頓運動定律和功能原理等聯(lián)系在一起,對學生能力有較大要求。
二、學情分析
學生通過新課的學習,已經(jīng)本章內容有一定的認識,但是由于本章涉及的概念較多,也比較抽象,因此在復習時,要對主要知識點進行疏理,并要針對學生不理解的、容易混淆的概念,運用類比的方法幫助學生理解及區(qū)分,同時按學生的實際水平,選擇難度適當并有代表性的題目進行分析并加以練習強化。
三、教學目標:
(一)知識目標
1.加深理解電場強度、電勢、電勢差、電勢能、電容等重點概念。
2.在熟練掌握上述概念的基礎上,能夠分析和解決一些物理問題。
3.通過復習,培養(yǎng)學生歸納知識和進一步運用知識的能力,學習一定的研究問題的科學方法。
(二)過程與方法
1、列表疏理重要的知識點
2、運用類比法加深對概念的理解
3、利用學案導學,講解與練習相結合
(三)情感態(tài)度與價值觀
1、通過類比各物理概念的聯(lián)系與區(qū)別,讓學生體會物理概念的嚴謹性,不同物理知識之間緊密聯(lián)系的奧妙,培養(yǎng)在理解物理量時舉一反三的能力。
2、通過典型綜合題的分析,讓學生體會把力學與電學知識成功綜合運用的快樂。
四、教學重、難點:加深理解電場強度、電勢、電勢差、電勢能、電容等重點概念;電場力做功與電勢能變化的關系,帶電粒子在電場中的運動。
五、教學策略:
對重要知識點建立框圖,力求簡明扼要;疏理知識點時把抽象概念多與學生相對熟悉的知識進行類比,幫助學生加深理解;利用學案導學,在復習中注意講練結合。
六、教 具:多媒體,學案,
七、教學過程:
教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動教學目的.
(一)梳理基礎知識
本章的主要內容可分為下面幾大塊:
一、靜電、靜電力(三種起電方法,兩個規(guī)律:電荷守恒定律、庫侖定律)
二、電場的研究(兩種性質和相互關系)
1、兩種性質:力的性質及能的性質
2、兩種相互關系:電場力做功與電勢能變化的關系、電場強度與電勢差的關系
三、電場的應用(示波器和電容器)
1、示波器:帶電粒子在電場中的加速和偏轉
2、電容器:電容器的工作過程與動態(tài)分析
(用PPT演示基礎知識的填空題,讓學生邊回答,再對重要的知識難點加以解釋)先利用學案中的框圖,對本章知識要點進行梳理,然后解答PPT中提出的問題。對主要知識點進行梳理,建立知識結構
(二)難點辨析,專項練習及講解
(三)綜合題分析及強化練習
(四)小結、作業(yè)布置
一、電場強度E(矢量)的理解.
電場強度E是電場本身的一種特性,與檢驗電荷存在與否無關.E是矢量.要區(qū)別公式E=F/q(定義式)、E=Q/r2(點電荷電場)、E=U/d(勻強電場)的物理意義和適用范圍.提出問題:E既然是矢量,那么如何比較電場中任兩點的場強大小和方向呢?
啟發(fā)學生用多種方法判斷.然后將學生回答內容歸納.可能方法有:
(1)判斷電場強度大小的方法.
①根據(jù)定義式E=F/q;
②點電荷電場,E=Q/r2;
③勻強電場,場強處處相等,且滿足E=U/d;
④電場線密(疏)處場強大(小).
(2)判斷電場強度方向的方法.
①正電荷所受電場力的方向即是該點的場強方向;
②電場線上每一點的切線方向即是該點的場強方向;
③電勢降低最快的方向就是場強的方向.
教師巡查學生練習的情況,把學生解答中出現(xiàn)的類似錯誤及典型錯誤用投影機演示,作有針對性的講解。
二、關于電勢及電勢能
電勢是電場本身的一種特性,與檢驗電荷存在與否無關.是標量.規(guī)定:無限遠處的電勢為零.電勢的正負和大小是相對的,電場中任兩點間電勢差U的值是絕對的.
電勢能是電荷和電場所組成的系統(tǒng)共有的.規(guī)定:無限遠處的電勢能為零.電勢能的正負和大小是相對的,電勢能的差值是絕對的.提出的問題:
(1)如何判斷電勢的高低?
啟發(fā)學生用多種方法判斷.然后將學生回答內容歸納可能方法有:
①根據(jù)電勢的定義式=W/q,將+q從無窮遠處移至+Q電場中的某點,外力克服電場力做功越多,則該點的電勢越高;
②將q、εP帶符號代入=εP /q計算,若>0(<0),則電勢變高(低);
③根據(jù)電場線方向,順(逆)著電場線方向,電勢越來越低(高);
④根據(jù)電勢差,若UAB>0(<0),則A>B(A<B);
⑤根據(jù)場強方向,場強方向即為電勢降低最快的方向.
(2)怎樣比較電勢能的多少?
啟發(fā)學生用多種方法判斷,將學生回答歸納,可能方法有:
①可根據(jù)電場力做功的正負判斷,若電場力對移動電荷做正(負)功,則電勢能減少(增加);
②將q、帶符號代入εP =q計算,若εP>0(<0),則電勢能增加(減少).
教師巡查學生練習的情況,把學生解答中出現(xiàn)的類似錯誤及典型錯誤用投影機演示,作有針對性的講解。
針對靜電力、電場的研究及電場的應用(帶電粒子在電場中的運動及電容器的動態(tài)分析)等三大塊內容進行相關典型例題的分析及強化練習:
先用PPT展示相應例題,先讓學生思考,再點撥及啟發(fā)。然后做學案上的強化練習,教師巡查,然后就學生解答中出現(xiàn)的問題進行分析。
教師小結:本章的學習方法:1、抓基礎,善用類比加強對概念的理解;2、抓主線,抓住電場的力的性質及能的性質這條主線;
3、注意考慮利用功能關系解題,分析帶電粒子在電場中的運動時,要畫受力圖
作業(yè):完成導學案上剩下的題目;再次復習輔助教材中關于本章的主要概念,加深理解。思考并討論、回答相關問題,有必要時要做筆記再完成學案中相關的專項練習
思考及完成練習
做筆記
加強對知識難點的理解及運用能力
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