人教版高中物理选修选修3-1《1.3-电场强度》章节-教学设计

人教版高中物理选修选修3-1《1.3-电场强度》章节-教学设计一、教学目标1.知识与技能目标理解电场强度的概念，知道电场强度是矢量，会根据电场强度的定义式进行有关计算。理解电场强度的方向是如何规定的，并能根据电场强度的方向判断电荷在电场中所受电场力的方向。知道电场强度的单位，了解电场强度的大小和方向与电场线的关系。2.过程与方法目标通过分析、类比等方法，理解电场强度概念的建立过程，培养学生的逻辑思维能力。通过探究电场强度与电场力、电荷量的关系，培养学生的探究能力和实验能力。3.情感态度与价值观目标体会类比、比值定义等科学方法在物理学中的应用，培养学生的科学素养。通过对电场强度的学习，激发学生对电场这一微观世界的探索兴趣。二、教学重难点1.教学重点电场强度概念的理解和建立。电场强度定义式的理解和应用。2.教学难点对电场强度概念的理解，尤其是电场强度与电场力、电荷量无关这一特点。电场强度方向的规定以及如何根据电场强度方向判断电荷所受电场力的方向。三、教学方法讲授法、讨论法、探究法、类比法四、教学过程（一）导入新课（5分钟）1.复习回顾提问学生关于电场的相关知识，如电场的概念、电场的基本性质等，引导学生回顾电场是一种特殊的物质，它对放入其中的电荷有力的作用。2.情境引入展示图片或视频：一个带正电的小球A靠近另一个不带电的小球B时，B球会受到力的作用。提出问题：B球是如何受到力的作用的？这个力的大小和方向与哪些因素有关？从而引出本节课要研究的电场强度。（二）新课教学（30分钟）1.电场强度的概念类比引入通过类比"速度"的概念，引导学生思考如何描述电场的强弱。速度是描述物体运动快慢的物理量，对于电场，我们可以通过研究电场对电荷的作用力来描述电场的强弱。实验探究利用两个相同的带正电小球A和B，分别放入电场中的不同位置，观察小球在电场中受力的大小和方向。改变小球的电荷量，再次观察受力情况。提问学生：通过实验观察，你们发现电场力的大小与哪些因素有关？引导学生得出电场力的大小与电荷量以及电场本身的性质有关。电场强度的定义在此基础上，给出电场强度的定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。用公式表示为：$E=\frac{F}{q}$。强调电场强度是由电场本身决定的物理量，与放入其中的试探电荷无关。试探电荷的作用是用来检验电场的性质。2.电场强度的单位介绍电场强度的单位：牛每库仑，符号是N/C。同时说明在国际单位制中，电场强度的另一个常用单位是伏特每米，符号是V/m，且1V/m=1N/C。3.电场强度的方向规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向，就是该点电场强度的方向。应用通过实例，如一个带正电的粒子在电场中的运动，让学生判断电场强度的方向以及粒子所受电场力的方向，加深对电场强度方向规定的理解。4.电场强度的计算已知电场力和电荷量求电场强度给出例题：一个电荷量为$q=2×10^{6}C$的正电荷，在电场中某点受到的电场力大小为$F=4×10^{4}N$，方向水平向右。求该点的电场强度大小和方向。引导学生根据电场强度的定义式进行计算：$E=\frac{F}{q}=\frac{4×10^{4}}{2×10^{6}}N/C=2×10^{2}N/C$，方向水平向右。已知电场强度求电场力改变例题条件：已知某点的电场强度大小为$E=3×10^{3}N/C$，方向竖直向下。求一个电荷量为$q=5×10^{6}C$的电荷在该点受到的电场力大小和方向。让学生思考并计算：$F=qE=(5×10^{6})×(3×10^{3})N=1.5×10^{2}N$，方向竖直向上。强调电场力的方向与电场强度方向的关系以及电荷量正负对电场力方向的影响。5.电场强度与电场线的关系类比讲解将电场强度与电场线进行类比，电场强度是矢量，电场线也有方向；电场强度的大小反映电场的强弱，电场线的疏密也反映电场的强弱。电场强度的方向与电场线的切线方向一致。图像分析展示不同电场的电场线分布图，让学生观察电场线的疏密和方向，分析电场强度的大小和方向变化情况。例如，在点电荷电场的电场线分布图中，离点电荷越近，电场线越密，电场强度越大；电场强度的方向沿电场线的切线方向，对于正点电荷电场，电场强度方向背离点电荷，对于负点电荷电场，电场强度方向指向点电荷。（三）课堂小结（5分钟）1.引导学生回顾本节课所学内容，包括电场强度的概念、定义式、单位、方向以及与电场线的关系等。2.强调电场强度是描述电场性质的重要物理量，它由电场本身决定，与试探电荷无关。电场强度的方向规定以及电场强度的计算是本节课的重点内容，要求学生熟练掌握。（四）课堂练习（10分钟）1.基础练习关于电场强度的定义式$E=\frac{F}{q}$，下列说法正确的是（）A.该定义式只适用于点电荷产生的电场B.F是试探电荷所受到的力，q是产生电场的电荷的电荷量C.电场强度的方向与F的方向相同D.由该定义式可知，电场强度的大小与F成正比，与q成反比电场中某点的电场强度$E=5×10^{4}N/C$，一个电荷量为$q=6×10^{9}C$的点电荷在该点受到的电场力大小为______N。2.拓展练习如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为$Q_{A}=+2×10^{8}C$，$Q_{B}=4×10^{8}C$，它们相距$r=6cm$。求：A电荷在B电荷处产生的电场强度大小和方向。B电荷在A电荷处产生的电场强度大小和方向。A、B连线中点处的电场强度大小和方向。一电子在电场中由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示，图中一组平行等距实线可能是电场线也可能是等势线。则下列说法正确的是（）A.无论图中实线是电场线还是等势线，a点的电场强度都比b点的电场强度大B.无论图中实线是电场线还是等势线，电子在a点的电势能都比在b点的电势能小C.若图中实线是电场线，则电子在a点的动能小于在b点的动能D.若图中实线是等势线，则电子在a点的动能小于在b点的动能通过课堂练习，及时巩固学生所学知识，了解学生对本节课内容的掌握情况，针对学生存在的问题进行有针对性的讲解。（五）布置作业（5分钟）1.书面作业教材课后习题第1、2、3题。补充作业：在电场中某点放入电荷量为$q$的正试探电荷时，测得该点的电场强度为$E$。若在同一点放入电荷量为$q'=2q$的试探电荷时，该点的电场强度（）A.大小为$2E$，方向与$E$相同B.大小为$2E$，方向与$E$相反C.大小为$E$，方向与$E$相同D.大小为$E$，方向与$E$相反2.拓展作业查阅资料，了解生活中哪些地方应用了电场强度的知识，并举例说明。思考：如果电场强度的方向不是规定为正电荷所受电场力的方向，而是规定为负电荷所受电场力的方向，会对电场强度的计算和应用产生什么影响？五、教学反思通过本节课的教学，学生对电场强度的概念有了初步的理解，掌握了电场强度的定义式及相关计算，明确了电场强度的方向规定以及与电场线的关系。在教学过程中，采用类比、实验