第三节 电场力 电场强度教学设计高中物理沪科版2020必修第三册-沪科版2020

第三节电场力电场强度教学设计高中物理沪科版2020必修第三册-沪科版2020教学课题XX课时1备课时间2025授课时间2025课程基本信息一、课程基本信息

课程名称：电场力电场强度

教学年级和班级：高二年级（1）班

授课时间：2024年X月X日第2节课

教学时数：1课时（45分钟）核心素养目标二、核心素养目标教学难点与重点三、教学难点与重点

1.教学重点，①电场强度的定义式E=F/q及其物理意义，理解比值定义法的逻辑；②电场强度的方向规定，明确正电荷在电场中受力方向与电场强度方向的关系；③电场线的概念、特点（切线方向、疏密表示强弱、不相交）及典型电场（点电荷、等量异种电荷）的电场线分布；④点电荷电场强度的计算公式E=kQ/r²及适用条件。

2.教学难点，①电场强度的定义中“比值定义法”的理解，区分电场强度与电场力的决定因素；②电场强度与电场力的区别，包括定义、方向、影响因素及作用对象的辨析；③电场线的抽象性与形象化结合，准确用电场线描述电场的强弱和方向；④多个点电荷电场强度的叠加原理，矢量运算的合成方法与应用。教学资源软硬件资源：静电计、丝绸、毛皮、橡胶棒、玻璃棒、验电器、点电荷模型、电场线演示板、多媒体投影设备

课程平台：希沃白板、智慧课堂平台、物理学科教学资源库

信息化资源：电场强度定义动画演示、点电荷电场线动态模拟视频、典型电场三维模型图、交互式电场力与电场强度关系课件

教学手段：实验演示法、类比法（类比重力场）、小组合作探究、多媒体辅助教学、问题驱动式教学教学流程基本内容1.导入新课（5分钟）

教师用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近不带电的验电器，观察到验电器金属箔片张开，提问：“电荷间的相互作用力是如何传递的？”引导学生回顾初中“电荷周围存在特殊物质”的知识，进一步演示：移走玻璃棒后验电器箔片闭合，说明力的传递需要媒介。类比“地球对物体产生重力是通过重力场实现的”，引出“电荷周围存在电场，电场对放入其中的电荷产生电场力”，明确本节课研究电场力的性质及描述方法——电场强度。

2.新课讲授（20分钟）

①电场的基本性质：通过实验演示（同种电荷相斥、异种电荷相吸），说明电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。强调电场是客观存在的物质，特殊于“不依赖于人的意识而存在”。举例：地球周围的重力场与电荷周围的电场类比，重力场对物体有重力，电场对电荷有电场力。

②电场强度的定义：在电场中放入试探电荷q，测得受力F，改变q的值（如q、2q、-q），记录对应受力F、2F、-F。分析数据发现F/q为定值，定义电场强度E=F/q，强调其物理意义是“描述电场强弱的物理量”，由电场本身决定，与试探电荷无关。举例：点电荷Q产生的电场中，E=kQ/r²，r一定时E与Q成正比，与试探电荷q无关。

③电场线的特点：展示电场线演示板，模拟点电荷、等量异种电荷、等量同种电荷的电场线。引导学生总结：电场线起于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远；切线方向表示电场强度方向；疏密表示电场强弱；任意两条电场线不相交。举例：点电荷电场线为直线，正电荷向外，负电荷向内；等量异种电荷电场线从正电荷出发到负电荷终止，中点电场强度方向水平向右。

3.实践活动（10分钟）

①定性判断电场强弱：用丝绸摩擦玻璃棒使其带正电，靠近悬挂的轻质小球（带正电），观察小球偏转角度；改变玻璃棒与小球距离，观察偏转角度变化，总结“距离越近，电场越强，偏转角度越大”。

②绘制电场线：在点电荷电场模型中，用铁屑模拟电场线分布，学生分组绘制正点电荷、负点电荷的电场线，标注方向，强调“电场线不是真实存在的，是形象描述电场的方法”。

③计算点电荷电场强度：给出点电荷Q=+2×10⁻⁸C，求距离r=0.1m处的电场强度大小（k=9×10⁹N·m²/C²），学生应用公式E=kQ/r²计算，强调公式适用条件“真空中的点电荷”，方向由电荷性质决定（正电荷向外，负电荷向内）。

4.学生小组讨论（7分钟）

①讨论电场强度E=F/q中，q的变化是否影响E？举例回答：“E由电场本身决定，与试探电荷q无关。例如，某点放入q=1C时F=5N，E=5N/C；放入q=2C时F=10N，E仍为5N/C。”

②讨论电场强度与电场力的区别，举例回答：“电场强度E是描述电场本身的性质，定义式E=F/q，方向与正电荷受力方向相同；电场力F是电荷在电场中受到的力，计算式F=qE，方向与电荷电性有关（正电荷与E同向，负电荷与E反向）。例如，E=4N/C方向向右，q=+2C时F=8N向右，q=-2C时F=8N向左。”

③讨论两个等量异种电荷连线中点的电场强度方向和大小，举例回答：“设正电荷+Q、负电荷-Q，距离为d，中点距各电荷d/2，正电荷在中点产生的E1=kQ/(d/2)²向右，负电荷产生的E2=kQ/(d/2)²向右，叠加后E=E1+E2=8kQ/d²，方向向右。”

5.总结回顾（3分钟）

梳理本节课核心知识点：电场是电荷间相互作用的媒介，电场力是电场对电荷的作用力；电场强度E=F/q是比值定义法，反映电场强弱，方向与正电荷受力方向相同；电场线是形象描述电场的方法，特点为“起止、切向、疏密、不相交”；点电荷电场强度E=kQ/r²，适用条件“真空点电荷”。强调重难点：比值定义法理解E与试探电荷无关，电场强度与电场力的区别（性质vs作用，方向与电荷电性关系），电场叠加原理的矢量运算（方向和大小）。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）电场强度的矢量性与叠加原理深化：教材中介绍了单个点电荷的电场强度公式，补充多个点电荷电场的叠加方法。例如，两个点电荷Q₁和Q₂在空间某点产生的电场强度E₁和E₂，该点总场强E=E₁+E₂（矢量合成），需用平行四边形定则计算。举例：Q₁=+2×10⁻⁸C在A点，Q₂=-2×10⁻⁸C在B点，AB间距0.2m，求AB中点P的场强。E₁=kQ₁/(0.1)²=1.8×10⁴N/C向右，E₂=k|Q₂|/(0.1)²=1.8×10⁴N/C向右，故E=3.6×10⁴N/C向右，强调矢量性。

（2）电场线与等势面的关系：虽然本节课未涉及电势，但为后续铺垫，说明电场线与等势面垂直，且电场线方向指向电势降低方向。例如，点电荷电场中，等势面是以点电荷为球心的球面，电场线沿半径方向，处处垂直于等势面。

（3）电场强度与电势差的关系：匀强电场中，电势差U与电场强度E满足U=Ed（d为沿电场线方向的距离），例如，相距5cm的两平行板间电压100V，则E=100V/0.05m=2000V/m，方向从正极板指向负极板，体现电场对电势分布的决定作用。

（4）生活中的电场应用：静电复印机利用电场使墨粉带电吸附在纸上；避雷针通过尖端放电使云层电荷与大地中和，保护建筑物；心脏起搏器通过微弱电场刺激心肌收缩，体现电场在科技与医学中的应用。

（5）物理学史：法拉第提出“电场”概念，用“力线”（电场线）形象描述电场，突破超距作用观点；库仑通过扭秤实验总结静电力规律，为电场强度公式奠定基础，帮助学生理解科学思维的演变过程。

2.拓展建议：

（1）阅读拓展：阅读《物理学史话》中“法拉第与电场理论”章节，了解电场概念建立的背景；阅读《生活中的物理》“静电现象的应用”部分，结合教材内容分析静电复印、静电除尘的原理，撰写“电场在生活中的应用”小报告。

（2）实验拓展：利用PhET模拟实验“ChargesandFields”，放置不同电荷（正点电荷、负点电荷、等量异种电荷），观察电场线分布，测量不同位置的电场强度大小，验证E=kQ/r²及叠加原理；用验电器和带电体探究电场中不同位置的受力强弱，定性比较电场强度大小。

（3）问题解决：完成教材“本章综合练习”中关于电场叠加的计算题，如“三个点电荷在三角形顶点，求重心处场强”；设计实验方案“用平衡法测量点电荷的电荷量”，原理是让带电小球在电场中受力平衡，通过测量重力、电场力求解电荷量。

（4）跨学科联系：结合化学中的“电解质溶液”，分析电场对离子定向移动的影响，理解电导率与电场强度的关系；结合地理中的“大气电场”，解释晴天大气存在竖直向下的电场（强度约100V/m），以及雷雨天气电场的变化，体会物理与自然的联系。

（5）科学探究：小组合作研究“静电屏蔽现象”，用金属网罩住验电器，靠近带电体观察箔片是否张开，分析金属网内部电场强度为零的原因，深化对电场屏蔽原理的理解，撰写实验报告并汇报结论。典型例题讲解一、在电场中某点放入电荷量为5×10⁻⁹C的正试探电荷，受到的电场力为3×10⁻⁴N，方向水平向右。求该点的电场强度大小和方向。若改放电荷量为-1×10⁻⁸C的试探电荷，电场强度如何变化？

答：E=F/q=3×10⁻⁴N/5×10⁻⁹C=6×10⁴N/C，方向水平向右。电场强度不变，仍为6×10⁴N/C水平向右。

二、真空中点电荷Q=+2×10⁻⁸C，在距其30cm处的P点，电场强度大小是多少？方向如何？（k=9×10⁹N·m²/C²）

答：E=kQ/r²=9×10⁹×2×10⁻⁸/(0.3)²=2×10³N/C，方向沿QP连线背离Q。

三、两个等量异种电荷+Q和-Q相距L，在连线中点O处的电场强度大小和方向如何？

答：O点距两电荷均为L/2，E₊=kQ/(L/2)²向右，E₋=kQ/(L/2)²向右，故E=E₊+E₋=8kQ/L²，方向指向负电荷。

四、电场线分布如图所示（此处省略图示），A、B两点哪点电场强度较大？为什么？

答：B点电场强度较大。因电场线越密集处电场越强，B点附近电场线比A点密集。

五、在匀强电场中，相距5cm的两点A、B电势差为200V，求电场强度大小。若电子从A到B，电场力做多少功？（电子电荷量e=-1.6×10⁻¹⁹C）

答：E=U/d=200V/0.05m=4000V/m。电场力做功W=qU=(-1.6×10⁻¹⁹C)×200V=-3.2×10⁻¹⁷J（负号表示做负功）。教学反思与总结教学反思中，实验演示环节效果显著，学生通过观察验电器偏转直观理解电场存在，但电场强度比值定义法部分仍有学生混淆E与F的关系，需在后续教学中强化“比值定义法”的逻辑训练。小组讨论时，部分学生能准确举例说明E与q无关，但矢量叠加计算错误率较高，反映出数学基础与物理结合的薄弱点。课堂时间分配合理，但实践活动绘制电场线时，部分小组方向标注错误，需加强模型演示的规范性。

教学总结显示，学生基本掌握电场强度定义及点电荷公式，90%能独立完成例题计算，但电场线与电场强度方向的对应关系仍需巩固。情感态度方面，学生对静电应用（如避雷针）表现出浓厚兴趣，环保意识得到提升。不足在于，对匀强电场与点电荷电场的区别强调不足，导致部分学生公式适用条件模糊。改进措施：增加对比性例题设计，在下一节课加入“电场强度与电势差”的衔接内容；课前推送预习微课强化矢量运算基础，课堂增设“电场线纠错”专项练习，帮助学生突破抽象概念理解难点。作业布置与反馈九、作业布置与反馈

作业布置：

1.基础巩固：完成教材P45“练习与应用”第1、2题，计算点电荷电场强度及方向判断；

2.能力提升：绘制等量异种电荷和匀强电场的电场线示意图，标注方向及疏密关系；

3.拓展应用：