高二物理电场教材分析.ppt

第十一章 电场 教材分析,徐汇区教师进修学院 张培荣 2006.7.2,高二上册与老教材的主要区别：,电路计算中没有电动势与闭合电路欧姆定律，增加了逻辑电路。,磁场中没有FBIL，增加了直流电动机。,电磁感应中没有BLv、法拉第电磁感应定律和愣次定律。增加电能的输送、电磁波。,拓展教材中增加了洛伦兹力、交流电、变压器。,高二上册新课本的主要变化：,建议周课时： 第一学期：没有分科倾向的仍为40，有分科倾向的为32， 第二学期为32或23。,电场中没有库仑定律，去掉了电势、电势能。只剩下电场强度的概念和电场线。,本学期安排：,第十一章11课时。 第十二章18课时。 第十三章8课时 第十四章14课时 连单元测验及讲评共59课时。 上半学期讲到二章。学年到第十四章讲完。,关于知识点的教学,总的建议：,本章知识点基本不补充。带电粒子运动不作统一要求。,推荐参考书: 高中物理教材全解高二上（科普出版社） 联系人：冯勤同步课课练高二第一学期（科技教育出版社）,1本章课程标准：,1本章课程标准：,（注：*的内容最新教材中被安排在拓展教材中了）,2本章课时安排建议：,建议10课时。,1、A 静电的测量、B电荷相互作用 电场,2、B电荷相互作用 电场,3、4、C场强,5、6、C电场线,7、8、9、C电势、电势能及电势差、小结,10、C电场力做功与电势差的关系、D静电的利用和防范,11、补充：场强与电势差的关系,指导思想：,1、E、U概念较抽象，电场线较直观，应注意利用电场线来贯穿和联系E、U内容，,2、经常注意知识结构的小结，使较散而多的知识系统化，,3、加强和力学的联系、不断复习力学知识。,关于教学目标,三维目标： 一、知识与技能 知识：知道、理解、掌握和应用。 技能：初步学会、学会和独立设计。 二、过程和方法 感受、认识和运用。 三、情感态度与价值观 了解、体会、感受、激发和形成,知识与技能： 理解真空中的库仑定律的条件和表达式，知道静电力常数。,库仑定律：,过程与方法： 通过真空中的库仑定律与万有引力定律的比较，认识“类比”的方法。,情感态度与价值观： 通过真空中的库仑定律与万有引力定律的比较，感受科学的美感。,重视概念规律建立过程的教学,二期课改的新理念就是要重过程而不是重结论。 对物理概念、物理规律的深入理解是离不开概念和规律的建立过程的。,A 静电的测量：,本节重点是电荷量和元电荷的概念。其余都是知识介绍性的，可很快带过。,补充练习： 1、2价负离子和3价正离子各带多少库仑电量？ 2、某物体带1 C正电，它得还是失电子？多少电子？若带5109 C，又如何？ 3、64 g铜（29号元素，1 mol）内有多少核外电子？多少自由电子？,说明：1、宏观上电量是连续的，微观上电量是量子化的， 2、得失电子只占很少一部分。,B 电荷的相互作用 电场,第一课时：,1、提出物理学研究方法 （1）猜测验证（相互作用力可能跟哪些因素有关？） （2）多因素问题处理方法：略去次要因素（剩下真空和点电荷） （3）控制变量法：得出库仑定律。,练习：离地1 m高处有一个带1 C正电的点电荷，要吸起地面上的带1 C负电的点电荷，该点电荷重力为多大？ 体会在静电现象中库仑是一个很大的单位，通常带电量都只有108 C左右）,练习：半径为R、带电量为Q的均匀带电圆环对放在环心的电量为q的点电荷的库仑力多大？,讨论：Fkq2q2/r2 中当r0时F对吗？为什么？进一步理解点电荷的概念。,C 电场的描述（第1课时场强）,（一）电场 （二）电场强度 1研究方法： （1）用试验电荷去试探（试出的是什么电场？） （2）无法实验，为简化推理，Q简化为点电荷。 2探索过程： （1）同一q放场中不同点，F大小方向各不相同，说明电场有一定分布， （2）不同q放场中同一点，F也不同，说明F不能反映电场的固有特性， （3）对场中同一点，F/q为恒量，与q无关，仅决定于电场，反映电场的特性，不同点比值F/q不同，F/q大的地方电场就较强。 （4）可以证明，其它电荷的电场中F /q仍与q无关。,C 电场的描述（第6课时电势）,（二）电势 1研究方法：（1）用q去试探， （2）无法实验，为便于推理，Q简化成匀强电场。 2探索过程： （1）同q放场中不同点，电势能大小各不相同，说明电场各处能的特性不同， （2）不同q放场中同一点，电势能也不同，说明电势能不能反映电场固有特性， （3）为简单起见，设为匀强电场，可知W/q与q无关，对场中同一点为恒量， （4）可以证明，其它电场中，W/q仍与q无关，,重视科学方法的教学,二期课改的新理念就是要重视过程和方法。 本章中科学方法较多。,1.库仑定律与万有引力定律类比。,类比：,2.电势能与重力势能的类比。,3.电场强度与重力场强度的类比。,4.电势与重力势的类比。,微元法：,1.半径为R、带电量为Q的均匀带电圆环对放在环心的电量为q的点电荷的库仑力多大？ 2.在半径为R、带电量为Q的均匀带电圆环上截取长为L（LR）的一小段，该段电荷对环心的点电荷的库仑力多大？,关于正负号的处理,矢量式计算一律不带正负号；标量式计算一律带正负号（WqU可以带正负号也可以不带正负号）。,注意与力学的综合,本章很多地方可以与力学知识综合，这是复习力学且提高学生综合分析能力的好机会。,B 电荷相互作用 电场（第2课时）,例1：三个点电荷放在边长为a的等边三角形的三个顶点，如图，求上面一个点电荷所受库仑力。 例2：两个固定点电荷相距为a，电量分别为4q和q，现放入另一点电荷Q，应放在何处会平衡？ 例3：如图两点电荷恰处于同一高度而平衡，求绝缘绳与竖直方向间的夹角。,B 电荷相互作用 电场（第2课时）,练习： 1电量为Q的点电荷正上方有一竖直绝缘细杆，杆上套有一质量为m、电量为q的小圆环，求环处于何处时恰平衡。 2电量为4q的点电荷固定于绝缘光滑细杆的左端，在环上离它为L处套有一个质量为m、电量为q的小环，静止起释放小环，求（1）刚释放时小环的加速度，（2）运动过程中加速度和速度如何变化？,C 电场的描述（第4课时小结）,1空间有一匀强电场，场强大小为E104N/C，方向竖直向下，（1）一带电粒子电量q108C，质量为m105kg，求其受到的重力、电场力和其运动的加速度，（2）若场强增为原来的两倍，加速度又多大？（3）若场中有一电子，求其受到的重力、电场力和其运动的加速度。 2空间有一水平向右的匀强电场，场强为E104N/C，一质量为m103kg的小球用绝缘线悬挂，平衡时线与竖直方向成30角，求小球所带电量，小球得到还是失去电子？多少电子？ 3电场强度方向如图，场强为E，带电量都为q的异号电荷连线平行于场强方向，相距为r时恰平衡，（1）若将它们的电量减半，仍要平衡，则距离应为多大？（2）若场强减半，仍要平衡，则距离应为多大？,注意知识的 比较与总结,本章很多知识是相近的，必须及时进行比较。 本章知识比较抽象、必须不断加以总结和归纳，且可以培养学生总结归纳的能力。,比较：,（1）场强与电场力的比较。 （2）EF/q和EkQ/r2的比较,例：在点电荷Q右方距离10 cm处的A点处放q5109 C时，受到电场力为F103 N，方向向左，求：（1）该点的电场强度及Q的电量，（2）若换放q5109 C时，F和E又如何？（3）若拿去q，则E、F又如何？（4）原来q电荷在Q处产生的电场强度多大？,比较：,（3）电势和电势能的区别： （4）和E的区别：,归纳：,1电场力做功正、负的判断方法： （1）看F与s的夹角，大于90时为正，小于90时为负，（2）与静止起释放后运动方向一致的为正。 2电势能增减的判断方法： （1）与电场力做功的关系，（2）静止起释放后向电势能小的方向运动。 3电场力做功的计算方法： WqUEpqEd cos 。,小结：知识结构,库仑定律,5、电场概念分析思路：,电场,是非思考题：1、沿电场线方向场强逐渐减小，,2、沿电场线方向电荷具有的电势能逐渐减小，,3、场强较大的地方电荷具有的电势能也较大，,4、匀强电场中，相距较远的两点间电势差也较大，,EU/d,d为沿E方向的距离,5、只受电场力作用时，电荷总是向电势较低处运动的，,6、只受电场力作用时，电荷总是向电势能较小处运动的，,7、只受电场力作用时，静止开始运动的电荷总是向电势能较小处运动的，,关于探究活动,要研究以下几个问题：,（1）哪些问题适合课内探究？,（2）该问题探究的重点环节（提出问题、作出假设、制定计划、使用工具和搜集证据、处理数据和解释问题、表达与交流）是什么？,（3）探究过程怎么组织？,库仑定律：,提出问题：电荷间的相互作用力与哪些因素有关？,*制定计划：选择测量仪器、设计实验方案（解决静电力的间接测量、控制变量法）。,使用工具和搜集证据：实际操作。,*作出假设：猜想。,*处理数据和解释问题：由现象得出定性结果,表达与交流：归纳结论。,场强中的探究就没意义了，只能得出有分布，无法得出F/q是定值。,关于学生活动,二期课改的一个重点就是要强化学生的亲身体验。,大家谈： 培养学生表述、交流的能力,自主活动：培养学生观察、分析、比较和估算的能力,STS：培养学生解决实际问题的能力,关于情景的创设,情景的创设不仅要能引起学生的学习兴趣，更重要的是要能引起学生探究的积极性。,全章引入的雅各布天梯（P1）能提高兴趣。,D静电的利用与防范。P22图11-22能提高兴趣，,B电荷的相互作用 电场图11-12。 能提高兴趣，但不能引起对定量研究的积极性。,C电场的描述是主要内容。 但教材没有提供好的情景。,第十二章 电路及其应用 教材分析,关于知识点的教学,总的建议：,本章知识点补充电动势和闭合电路欧姆定律。,1本章课程标准：,2本章课时安排建议：,建议18课时。,1、电流、欧姆定律 2、电阻定律,3、电功电功率 4、串联电路,5、并联电路 6、7、混联电路,8、电路分析 9、含电表的电路,10、电动势 11-14、闭合电路欧姆定律,15、DIS测小灯泡电阻 16、欧姆表,17、简单逻辑电路 18、模块机器人,指导思想：,1、能熟练计算，内容直观易懂，应一步到位，,2、混联电路要大量补充，难度逐渐加大，,3、加强实验，都是基本仪器使用和基本实验方法，,4、复习旧知识的同时应解决各种小难点,5、简单电路计算中强化比例法。,关于串联电路的教学,串联电路初中已学过，所以要在课内解决两个问题： 一是比例法解题。 二是解释常见的一些小难点。,1串联电路的基本特点是什么？I1I2I，U1U2U， （1）由此得出：判断依据：I、电流依次流过每个电阻，II、电势依次降低。 （2）测量I时，A表必须串入电路， 由于A表串入，电路中R变了，I也变了，故有误差，为减小误差，要RA很小，一般只有0.1 以下。,2串联电路重要特性有哪些？ （1）RR1R2，证明思路：根据电阻的定义RU/I，其中R1不变，R2增大时R总如何变化？ （2）U R，（电压分配） 应用：1、滑线变阻器的两种接法。2、R和串联时，UR？IR？U？ 练习：将10 电阻与V表串联在6 V电路上，求V表示数， 灯1和灯2串联在电路上，若灯1断路后，灯1和灯2两端电压分别为多大？,（3）P R，（功率分配）PP1P2，指实际功率还是额定功率 电热丝发热为什么导线不发热？ 电饭煲等插头有时会发烫？为什么？,例1：两种解法（常规思路和比例法），强调比例法，分压作用，若改为U总30 V又如何？,例2：常规思路解法，额定值意义，降压作用，求分压电阻的额定功率， 例3：R1、R2和R3串联，接在245 V电压的电路中，流过的电流为5 A，R3上的功率为100 W，且R12 R2，求：R1、R2、R3、P1、P2。 教学说明：思路一：常规思路，思路二：列U方程。 例4：“110 V，40 W”和“110 V，60 W”能否串联在220 V线路上？为什么？ 如果都是“110 V，40 W”呢？ 如果“220 V，40 W”和“220 V，60 W”串联在220 V电路中消耗的实际功率各是多少？（比例法求解）,例5：“100 ，10 W”和“200 ，2 W”串联后总功率多大？ 例6：如图所示，当用电器R直接接在恒压电源旁AB时，消耗的电功率为P1，当将此用电器换接在离电源较远的CD处时，消耗的电功率为P2，则此时电路中消耗的总功率多大，输电线上消耗的电功率多大？ 教学说明：用比例法解。,关于比例的教学,要使学生掌握比例法解题的方法。,例：两个灯泡分别标有“110V 100W”和“110V 25W”，串联后接在110 V电路上，不考虑温度对电阻的影响，求两灯的实际功率。,选择比例对象,选择比例关系式,R1:R2P2额:P1额1:4,1：灯1与灯2比,PU2/R,2：灯1与灯2串联时比,UIR,U1:U2R1:R21:4,3：灯1串联时与灯1单独接110V比,PU2/R,P1:P1额U12:U212:52,P1100/254W,P24P116W,关于混联电路的教学,识别电路的连接可用等电势法。 电路中的电流表看成短路、电压表看成断路。,例3：如图电路中，R12 ，R24 ，R33 ，R46 ，R58 ，电路两端电压为U24 V，求电流表和电压表的示数。,高,低,高,中,例3：如图电路中，R12 ，R24 ，R33 ，R46 ，R58 ，电路两端电压为U24 V，求电流表和电压表的示数。,高,低,高,中,6 ,2 ,8 ,3 A,1 A,6 V,18 V,关于电路变化的分析,除常规方法外还常用等效电源法。,IE/(Rr),UEIr,例1：如图电路，当滑动变阻器滑臂向右滑动时，讨论各电表示数的变化。,R,IE/(Rr),UEIr,例1：如图电路，当滑动变阻器滑臂向右滑动时，讨论各电表示数的变化。,R,IE/(Rr),UEIr,例1：如图电路，当滑动变阻器滑臂向右滑动时，讨论各电表示数的变化。,R,关于电路计算的思路,电路计算变化很多，但第一步往往是方法唯一的。所以要抓住第一步的思路分析。,1、闭合电路欧姆定律（已知E、R、r） 2、某段电路先算（I、R、U、P已知两个） 3、内电路先算（I、r、U内、P内已知两个） 4、等效电源法 5、比例法（已知条件很少，涉及两种情况） 6、方程组法（已知两种情况的条件求Er ） 7、电流、电压方程法。,关于图线的教学,主要是定值电阻和电源的U-I图线。 要学会从图线获得信息，根据图线进行有关非线性电路的分析。,两个灯泡分别标有“110V 100W”和“110V 25W”，串联后接在110 V电路上，若两灯的电流电压曲线如图所示，它们的实际功率又分别多大？,1、电阻的伏安特性曲线：,如图所示，用一个定值电阻R和两个相同小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计，电动势为3 V的电源上，已知