高中物理《电场强度》第二课时电场线教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

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高中物理《电场强度》第二课时电场线教学设计学情分析教材分析课后反思

《电场强度》第二课时-电场线教学设计

课题

《电场强度》第二课时

-电场线

类型

教学

课型

新授课

组别

高中

年级

高二

授课教师

课堂教学目标

1．物理观念

（1）知道电场线的概念及特征，会用电场线描述电场的强弱和方向

（2）掌握并能熟练画出五种典型电场线的分布

（3）理解电场线的空间结构

2．科学思维

（1）理解五种典型电场的电场线建立过程

（2）初步渗透实验模拟的方法

（3）初步渗透用场线描述矢量场的思想

3．实验探究

通过演示实验，培养学生的科学思维核心素养

4．科学态度与责任

（1）通过小组合作，培养学生科学探究与交流核心素养

（2）通过物理学史的介绍，培养学生的科学态度与责任核心素养

课堂教学重点

1．电场线模型的建立过程

2．利用电场线描述电场的性质

学情分析

学生已经学习了电场的概念，知道了电场的基本性质，对电场有了初步认识。

同时，通过对电场强度的学习，知道了电场强度的定义式以及真空中点电荷电场的决定式，进一步加深了对电场的认识，能够定量的描述电场力的性质。

而电场的概念比较抽象，学生理解起来有难度，引入电场线可以化无形为有形，变抽象为形象。

基于学生的空间想象能力还比较缺乏，因此需要通过实验、课件、视频等给学生一个直观的空间结构，让学生更好地理解电场的分布，从而建立电场线的模型。

在这一点上，合理的板书设计也是达成教学目标的一个重要手段。

教学过程及设计意图

上节课我们学习了电场，大家思考一下，电场的基本性质是什么？

是对放入其中的电荷有力的作用。

为了描述这一基本性质，我们学习了一个重要的物理量，是哪个物理量？

——电场强度，电场强度可以精确描述电场力的性质。

但是，它比较抽象。

有什么办法可以形象直观的描述电场呢？

今天我们就一起研究这个问题。

大家回忆一下，初中我们学习过磁场，磁场是看不见也是摸不着的，当时是怎样形象的描述磁场的？

引入了磁感线。

【课件】展示条形磁铁磁感线

大家注意，磁感线是否只分布在一个平面上呢？

应该是空间立体的。

【课件】展示磁感线空间分布动态模拟

磁感线是如何描述磁场的强弱和方向的？

哪位同学说一下?

疏密程度反映磁场强弱，切线方向反映磁场方向。

磁感线画出来之后，把无形的磁场用有形的线条表示出来了，磁场分布情况就一目了然了。

我们理解磁场就形象直观多了。

【设计意图】用磁场来类比，快速唤醒学生的记忆，用课件展示磁感线，并且展示了磁感线的空间分布，为建立电场线空间结构做好铺垫。

电场，也是看不见摸不着的，但是我们坚信，电场一定是有规律的。

我们也一定能够把这个规律找出来。

我们先来做一个有趣的实验。

【实验】出示起电机，手摇起电机使其释放电火花。

其工作原理是摩擦起电，使两侧电极带了等量异号电荷。

刚才的电火花是电流击穿了空气，需要很高的电压，现在这两极间的电压就达到上万伏。

哪位勇敢的同学自告奋勇上来试一试。

学生脚踩绝缘板，手握电极，【问】带电了没有？

带不带电需要用验电器试一下。

这位同学带电了，那么他的周围就肯定有电场，我们看见了没有？

摸得着吗？

也没有。

那好，我给这位同学戴上一顶帽子，这顶帽子比较特殊，上面有一些用导电纸做成的假发，我先给他整理一下头发，【摇起电机】我们发现他的“头发”都竖起来了。

头发为什么竖起来了？

导电纸带电后受到了电场力的作用。

而且我们也注意到头发根根竖起很有规律，间接反映出电场的分布是有规律的。

既然这样，电场也可以像磁场那样，用一种曲线形象直观的描述它。

这就是——电场线

【设计意图】实验引入，激发学生兴趣，体现物理学科本质，培养核心素养。

【板书】电场线

一、什么是电场线：

在电场中画出一些有方向的曲线，曲线上各点的切线方向表示该点场强的方向。

电场线的分布有什么规律呢？

科学研究的一般规律是从易到难，由浅入深。

所以，我们先从点电荷的电场开始研究。

【课件】研究点电荷电场

先来看正点电荷的电场，如何确定a点的场强的方向？

试探电荷，受力。

（学生讨论）大小呢？

根据公式E=kQ/r2。

利用此方法可以确定任意一点的场强大小和方向。

画出电场中许多点的场强矢量图。

用这样的矢量图倒是可以形象直观的描述电场，但是显然还不够简洁。

需要进一步找出规律。

结合课件：

为什么各点的电场强度矢量长度不一样呢？

有什么规律？

电场方向有什么规律呢？

（让学生回答）都是向外指的，沿着从电荷出发的一条直线，电场的方向变不变？

不变。

故：

电场线是直线。

【课件展示形状】。

反映电场的方向非常直观。

但是能不能反映电场的强弱呢？

学生答：

疏密程度反映电场强弱。

看来啊，电场线确实能够直观的反映电场的性质。

负点电荷的电场线分布跟正点电荷一样吗？

方向不同。

大家想一想点电荷电场是不是只分布在这个平面内？

也是分布在空间的，我们看一看这两种电场的空间结构模拟。

【视频】正电荷和负电荷电场的空间结构展示。

点电荷的电场是最简单的，下面我们要增加研究的难度了，研究一下两个点电荷的电场。

而两个等量电荷的电场又是其中最简单的。

我们先来研究等量异种电荷的电场。

【课件】大家看屏幕上，有两个电荷，一个带正电，一个带负电，它们的电荷量相等，在空间产生了电场，在电场中任取一点，如何确定该点的电场方向呢？

【学生回答】还得放上试探电荷，是两个电场力的矢量和。

当然场强大小还是用比值求出来是吧。

根据这样的方法，就能画出任一点的场强矢量图。

大家看这些矢量图有什么感觉啊？

看上去显得有点杂乱，但是我们相信其中一定是有规律的，只不过这个规律比刚才点电荷的要复杂。

观察一下，电场线还能不能只画直线？

看来得用曲线了。

画曲线的时候需要注意什么呢？

切线方向表示场强方向。

根据这个原则，我们就能用一组简洁的曲线，画出等量异种电荷的电场分布情况。

大家看屏幕

显然，这个电场也不是只在这个平面内的，也是立体空间结构的，大家可以想象一下，它的空间结构是什么样的？

好，大家看模拟动画，跟你想象的是不是一样。

【课件】展示立体空间结构

刚才研究的是等量异号电荷的，用同样的方法容易画出量同种电荷的电场线。

【屏幕展示两个正电荷电场线图片】。

这是等量正点电荷的电场线。

当然，这个电场的分布也是空间的，我们来看一下他的空间结构。

【视频】展示其空间结构。

我们学习了四种典型的电场线，大家看屏幕上的图片。

（屏幕上展示电场线的四幅图）

【设计意图】多媒体呈现，化无形为有形，课堂呈现更直观清晰，让学生能够快速理解电场线空间分布情况。

提高课堂容量，提升课堂活力。

跟磁感线一样，电场线也是可以模拟的，【出示仪器】这是验电羽，是带有丝线的金属小球，金属球带电以后，丝线的分布情况可以模拟电场线分布情况。

【实验1】让金属小球带电，来模拟点电荷电场。

大家看，基本能展现点电荷电场的空间结构，由于受重力影响，还是有点区别的。

【实验2】怎样演示等量异号电荷的电场？

接两边

【实验3】演示等量同号电荷。

再看屏幕。

这四种电场线的形状各具特色。

大家注意观察他们的形状特点。

正电荷：

光芒万丈，负电荷：

万箭穿心，等量异号：

携手合作，等量同种：

势不两立。

但是他们的本质是相同的，都是用来反映电场的基本性质的，应该具有共同的特征。

电场线具有哪些共同特征呢？

请同学们以小组为单位，讨论总结。

小组派代表回答。

【板书】二、电场线的特征：

1.疏密：

电场强弱

2.切线方向：

电场方向

3.电场线不闭合（问：

从哪里开始的？

到哪里结束？

）

4.不相交（为什么？

）【在黑板上画出两条相交的电场线】

这里老师倒有一个问题，如果某个点处在两个电荷的电场当中，这里的电场不就有两个方向了吗？

合场强。

5.实际不存在。

（电场是实际存在的吗？

）

【设计意图】小组合作，让学生体会到自己才是知识的发现者，有利于发挥学生的主观能动性。

在黑板上的板书过程，让师生思维同步，便于学生消化吸收。

突出了学习重点，便于学生做课堂笔记。

我们刚才学习的这四种电场线是很典型的，是今后研究电场的基础。

这就要求我们在理解这些电场线特点的基础上，能够自己画出来。

请大家对照屏幕，仔细观察，一会儿我们一起画。

我们画电场线并不是照猫画虎，而是进一步梳理电场线的规律，请同学们跟着老师的笔一起感受电场线的特点。

【板书】在黑板上画出正电荷，等量异种和等量同种的电场线。

刚才我们研究电场线的特征，那就可以根据其特征分析电场了。

【对着黑板上的图】依次提问

1.一个带负电的试探电荷，放在电场中，受力方向？

放在电场线之间的空隙处，受力吗？

在哪里受力大？

以点电荷为圆心画一个圆，各处的场强都相同吗？

场强是矢量。

方向不同。

2.等量异号电荷的电场，关于连线中点对称的两个点A和B，场强相同吗？

跟O点的场强比，谁大？

结论，在两个电荷之间的连线上O点场强最小。

中垂线上任取一点C，场强方向？

中垂线上各点的场强方向都相同。

3.等量同种电荷。

O点场强多大？

0，关于O点对称的AB两点的场强相同吗？

方向不同，CD两点呢？

反向。

D点和P点的场强谁大？

是不是越往外越大？

看来沿着这条线，电场强度是先增后减的。

课本上的图中没有画出连线和中垂线的情况，但是刚才我们看到，这两条线上的电场很有特点，同学们要补充上。

【设计意图】让学生跟随教师的画图过程去感受电场线的分布特征，帮助学生理解抽象的电场分布规律。

教师根据板图，通过提问的形式，进一步归纳了电场线的内在规律，从而使学生加深了对电场线的理解，培养了学生观察分析的能力。

此外，教师清晰美观的作图，体现了物理学科之美，提升学生审美情趣。

我们再来做一个练习。

请大家看屏幕上电场线，分析一下这两个电荷有什么特点？

学生回答并说明原因。

【微视频】展示电荷量变化的动态电场线变化。

由刚才的微视频可以看出，电荷量变化时，电场线分布情况随之变化。

可见，电场线是研究电场的重要依据。

下面我们继续增加难度，研究一下由无数电荷组成的电场。

【课件】无限大的均匀带电薄板电场线是什么样的？

学生讨论，回答。

【课件】任取一点，该点正上方的电荷在该处产生的电场方向垂直于板向外。

在该点左上方的电荷产生的电场斜向右下方，但其右侧一定有一个与之对称的点把它的水平分量抵消。

最终合场强垂直于板向外。

问为什么电场线间距是均匀的，因为其带电是均匀的。

一个正电和一个负电无限大均匀薄板靠近叠加之后的电场是什么样的呢？

观察这个电场，能不能根据电场线的情况推知电场的情况？

这个电场有什么特点？

学生答：

电场强度大小处处相等，方向处处相同。

这是一种特殊的电场，叫匀强电场。

【板书】三、匀强电场

1.电场特点：

场强大小、方向处处相同

2.电场线分布：

等距平行直线。

像操场弯道那样的电场是匀强电场吗？

无限大的均匀带电板是理想化模型，实际是不存在的。

实际在两块带有等量异号电荷的平行金属板之间的电场可以看作是匀强电场。

【实验模拟】

这节课，我们学习了电场线。

掌握了电场线的基本特征。

把无形的电场用有形的电场线描述出来，从而使我们更好的认识和理解电场。

能想到用这个办法来描述电场的人，一定是一位了不起的科学家，同学们知道是谁吗？

他就是英国的法拉第，其实，电场、磁场的概念以及电场线、磁感线的模型都是法拉第提出来的，为人们认识电磁现象打下了坚实的基础，推动人类社会文明进入电气时代。

法拉第出身贫寒，因为贫穷，他只上过小学。

但是，他凭着对科学的热爱和顽强的毅力，取得了非凡成就。

法拉第用他的故事告诉世人，只有靠意志和坚持才能取得成功。

希望同学们像法拉第那样坚定信念，奋力前行，实现人生理想。

【设计意图】教师适时的介绍了法拉第的生平，让学生了解物理学史，了解法拉第坚持不懈的科学精神，渗透了德育教育，培养学生科学态度与责任这一核心素养。

本节课到此结束，下课。

学情分析

1．知识基础：

学生已经学习了电场的概念，知道了电场的基本性质，对电场有了初步认识。

同时，通过对电场强度的学习