核心素养导向下《电场》与《电场强度》第一课时教学设计

核心素养导向下《电场》与《电场强度》第一课时教学设计摘要《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》明确提出培养学生物理学科核心素养，强调物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任的形成。本文以人教版高中物理必修第三册相关内容为载体，聚焦《电场》与《电场强度》核心概念，采用“静电离子球使节能灯隔空发光”演示实验引入课题，激发学生学习兴趣；通过生活中“芳香剂与风”的类比，帮助学生理解抽象的“电场”概念；运用问题引导、实验探究及数据分析等方式，逐步构建学生对电场强度定义的理解，突出比值定义法在物理概念构建中的核心作用，强化学生对电场客观存在性的认知，切实落实新课标对高中物理教学的育人要求。关键词：高中物理；《电场》；《电场强度》；核心素养；教学设计一、新课标要求依据《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》，本节课在核心素养培养上聚焦以下维度：物理观念：围绕“场”这一抽象物理概念，通过《电场》与《电场强度》的教学，引导学生建立“场是物质存在形式之一”的基本认知，深化对“电场强度是描述电场性质的物理量”的理解，逐步构建科学的物理认知体系。科学思维：运用比值定义法、理想模型法、类比法等科学方法，帮助学生理解电场强度的定义与矢量性，提升抽象思维和逻辑推理能力。科学探究：通过实验观察、数据分析、理论推导等活动，组织学生参与“探究描述电场强弱的物理量”的全过程，增强观察、分析及解决问题的实践能力。科学态度与责任：结合静电现象的迁移应用及物理学家的科学探究历程，激发学生对自然规律的好奇心与探究欲，强化责任意识与科学精神。本节课以核心素养为导向，通过真实情境创设、问题驱动、实验探究、类比迁移等教学方法，促进学生从知识掌握向素养提升的转变，全面落实新课标育人目标。二、讲义设计（一）导入新课演示实验：进行“静电离子球使节能灯隔空发光”实验（如图1所示）。当节能灯靠近带电离子球时，未接线的节能灯自发发光，引导学生观察这一“无接触发光”现象，自然引发疑问：“未接线的节能灯为何能发光？”，进而引出本节课核心主题——《电场》与《电场强度》。评价：借助与生活关联紧密的直观实验创设情境，以“神奇物理现象”吸引学生注意力，激发学习兴趣与探究欲，彰显物理学科的趣味性与科学技术的魅力，为后续知识学习奠定情感基础。类比讲解：为突破“电场”概念的抽象性，采用“芳香剂与风”进行类比：芳香剂在空气中释放香味，人们无需接触芳香剂本体即可闻到气味，这与电荷在电场中会受到力的作用具有相似性；风的强弱决定香味传播距离，类比电场强弱影响电荷受力大小。评价：将抽象的“场”与生活中常见的芳香剂、风建立关联，帮助学生形成直观感性认知，降低抽象概念的理解难度，符合新授课阶段学生的认知规律，助力学生建立科学思维方式，更好地接纳和理解新知识。[图片失败]图1静电离子球使节能灯隔空发光实验示意图（二）讲授新课探究现象，剖析本质【问题展示】呈现两组情境，引导学生结合经验思考，进而引入电场概念：情景一：推桌子时，力通过手的接触传递。情景二：电荷间的相互作用无需接触，力是如何传递的？库仑力的传递媒介是什么？【概念引入】提出核心观点：电荷周围存在一种特殊物质，这种物质看不见、摸不着，却客观存在，称为“电场”。电场与磁场均为已被证实的客观物质形态，与分子、原子等实物粒子一样具有能量；“场”的物质性在研究运动电荷（尤其是运动状态快速变化的电荷）时更为显著，本节课聚焦“静止电荷产生的电场”展开讨论。【性质讨论】组织学生分析电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力称为电场力；电荷间的相互作用正是通过电场实现的（如图2所示）。图2电荷与电场关系图示情景三：如何研究看不见、摸不着的电场？类比拓展：延续“芳香剂与风”的类比——房间内喷洒的芳香剂，其香味在风的作用下扩散，如同电荷周围的电场传递着电荷间的相互作用力。通过生活实例具象化抽象概念，帮助学生深化对“电场”的理解。评价：通过情境设问、概念阐释与类比辅助，让学生初步建立对电场的认知；直观的现象与生活化的类比进一步激发学生探究兴趣，引导学生思考电场的实际应用，强化概念理解。建立模型，明确方向（1）引入试探电荷概念：为研究电场性质，需将电荷放入电场中，基于电荷所受静电力分析电场特性，由此引入“试探电荷”概念——电荷量和体积都很小的点电荷。补充说明：电荷量小是为避免影响原电场的分布，体积小是为便于研究电场中各点的性质。[图片失败]图3试探电荷在电场中受力分析示意图图4试探电荷在电场中受力现场演示图（2）探究电场强弱的描述提出问题：能否直接用试探电荷所受电场力的大小描述电场强弱？引导学生思考并初步判断：电场力的大小可能与试探电荷自身电荷量相关，无法直接反映电场本身的强弱，需进一步探究描述电场强弱的专属物理量。图5探究电场强弱的描述现场演示图实验探究：呈现预设表格（表1），列出不同电荷量的试探电荷在电场中某点所受静电力的数值，组织学生观察、分析数据，发现“试探电荷在电场中某点所受静电力F与试探电荷电荷量q成正比”的规律，进而引导学生思考：可用“F/q”这一比值描述电场强弱。源电荷)图6静电力F与试探电荷量q的正比关系图像试探电荷q2q3q···静电力F₁2F₁3F₁···表1静电力F与试探电荷量q的正比关系表评价：通过数据表格分析得出“F∝q”的规律，进而引出“F/q”比值描述电场性质，再现比值定义法的核心逻辑。该定义方式与密度ρ=m/V、速度v=s/t的定义逻辑一致，强调新物理量反映的是研究对象（电场）的自身属性，而非依赖试探电荷，凸显比值定义法在核心物理概念构建中的重要价值。推导公式，理清关系演示实验验证E=F/q的恒定性：为验证电场强度的定义，开展如下实验（如图7所示）：在点电荷Q的电场中P点放入试探电荷q₁，测得其所受静电力为F₁；更换试探电荷为q₂，测得静电力为F₂。计算并比较F₁/q₁与F₂/q₂的数值，得出结论：比值F/q由试探电荷在电场中的位置决定，与试探电荷电荷量q无关，仅由产生电场的场源电荷电荷量Q及该点与场源电荷的距离r决定。随后组织分组实验，测量不同试探电荷在电场中不同位置的静电力，计算对应F/q数值并对比，验证上述结论。图7验证电场强度E=F/q恒定性的实验示意图评价：通过更换试探电荷、控制变量的实验方法，验证了电场强度的客观性与独立性，强化学生“场是客观存在的物质”的认知，体现实验在物理规律确立中的关键作用。电场强度的定义与矢量性：明确电场强度的定义——放入电场中某点的电荷所受电场力F与其电荷量q的比值，简称场强，用符号E表示，单位为牛每库（N/C）。强调电场强度的矢量性：电场中某点的电场强度方向，与正电荷在该点所受静电力的方向一致。电场强度公式对比：介绍电场强度的两个核心公式——定义式E=F/q（适用于所有电场）和点电荷在真空中的场强公式（适用于真空中点电荷产生的电场），对比两者的适用范围及公式中各物理量的含义，再次强调：电场强度E仅由电场自身（场源电荷、空间位置）决定，与试探电荷所受电场力F、电荷量q无关。评价：明确电场强度的方向特性与公式适用条件，渗透矢量叠加思想，为后续教学铺垫；通过公式辨析，帮助学生摆脱“E与F成正比、与q成反比”的认知误区，深化对物理概念本质的理解。实例分析，强化理解组织学生完成例题辨析与计算，突破认知盲区：【例1】判断题（聚焦核心误区）：电场强度E与试探电荷所受电场力F成正比，与电荷量q成反比；没有试探电荷，电场就不存在；电场中某点的场强方向与负电荷在该点所受静电力方向一致。引导学生逐一辨析，明确电场强度是反映电场自身属性的物理量，其存在不依赖试探电荷，方向与正电荷受力方向一致。【例2】计算题：点电荷Q在M点产生的电场中放置试探电荷q，已知q的电荷量及所受静电力，求解：①M点的电场强度E；②若将试探电荷q拿走，M点的场强是否变化；③若将试探电荷移至距离Q更远的N点，场强大小如何变化。评价：例题设计紧扣“物理观念建立”的目标，以典型误区为切入点，具有明确的问题导向性与思维训练价值。通过辨析与计算，强化学生对电场客观性、电场强度独立性的理解，避免公式的机械记忆，实现从知识到能力的转化，体现“从现象到建模再到科学解释”的认知过程。巩固训练，提升能力布置四道梯度化课堂练习，针对性强化核心知识点：考查电场强度的本质属性（与F、q、场源电荷、空间位置的关系）；以图像形式呈现F与q的关系，训练数形结合分析能力；应用点电荷电场公式进行定量计算与大小比较；初步涉及两个点电荷叠加场强的计算，为“电场强度矢量叠加”内容铺垫。组织学生独立完成后，鼓励分享解题思路，通过生生互评、师生共析的方式，规范解题逻辑与步骤。评价：练习设计科学合理、梯度分明，实现从知识记忆到能力迁移的过渡。通过图像辨析、公式应用、矢量叠加初探等题型，迫使学生运用比值法、类比法、矢量合成等科学方法解决问题，提升科学思维水平；互动式点评营造积极的课堂氛围，增强学生的表达能力与反思意识，落实“科学探究”素养目标。（三）课堂小结主线回顾：以“情境—探究—建模—应用”为主线，回顾本节课核心逻辑：从“静电离子球使节能灯隔空发光”的实验情境出发，引出“电场”这一抽象概念；通过试探电荷的引入与实验探究，建立电场强度的定义；借助公式推导、例题辨析与巩固训练，深化对电场客观性、电场强度本质的理解，最终回归实验情境，用所学知识解释“无接触发光”的原理，形成完整教学闭环。核心概念梳理：系统梳理本节课重点内容：电场的客观存在性及其基本性质；试探电荷的作用（不影响原电场、便于研究各点性质）；场源电荷的意义（决定电场的分布与强弱）；电场强度的定义式、单位、矢量性及公式适用范围。评价：采用“情境回扣+概念结构化梳理”的方式，强化课堂整体性与知识系统性，帮助学生构建完整的知识网络，促进深度学习，实现从感性认识到理性建构的认知升华。参考文献[1]核心素养导向