(完整版)电场强度说课稿

《电场强度》说课稿

一、教材概述

本章是选修3系列的第一章，是高中阶段电学内容的开始，也是高中阶段基础的内容之一，它既是电磁学知识的基础,又是光学等其他物理学知识的重要基础。而本章的核心内容就是这一节电场的概念及描述电场特性的物理量.本节＜电场强度＞是这一章的第三课，教材内容放在库仑定律之后，是对库仑定律的深入理解，进一步明确了两电荷之间作用的本质,是通过电场来实现的。同时又为后续课电路磁场学习的作好铺垫．因此本节课具有承前启后的作用．另外从认识论的角度讲对电场的学习，能加深学生对物质世界的认识．即世界是物质的,物质是可以认识的. 统观浙江省学科教学指导意见和教材，不难发现本课的教学有如下的特点：

１知识点多：电场，电场强度，电场线，检验电荷，点电荷的电场，场源电荷，矢量运算等

２教学内容抽象：电场看不见模不着，学生对于场的感性认识少,电场线是一个理想的模型．

３学生的知识体系不完备：关于场没有完整的知识网络，在教学中必须重新构建．

(选修3-1的第一章内容是上课量大,难度大(在教学过程中尽可能的渗透探究的思想,培养学生科学探究的能力)的特点.)

但是学生在初中学习过磁场，从有关媒体上可能知道电场这个概念，这些知识对本课的学习会有一定的帮助．并且根据新课程的特点在这一节上要着重体现如何去了解电场的特性和探究“电场强度”这个物理量，这也是与老教材相比最大的一个改进。浙江省学科教学指导意见是把这一节的内容安排了二课时的，我在这一节中讲第一部分内容：电场、电场强度和点电荷的电场和电场强度的叠加。电场线及各种典型电场的分布特点安排在下一节课。

根据本节课的教学内容和学生的特点确定本课三维目标如下：

（一）知识和技能教学目标

1、知道电场是电荷周围存在的一种特殊物质，知道电荷间的相互作用是通过电场发生的。

2、了解试探电荷的作用，理解对试探电荷量和试探电荷的尺寸的要求。

3、理解电场强度，知道它的单位和定义式及方向的规定。

4、了解点电荷周围的电场分布和电场的叠加，会用点电荷的场强公式和电场叠加进行有关计算。

（二）过程和方法的教学目标

1、培养学生在通过实验及类比的方法、提高发现问题、提出问题和解决问题的能力及知识的迁移能力。

2、在理论和实验论证、猜想环节中培养学生科学论证能力和推理能力。

3、通过电场强度定义式的得出，让学生体会到用比值法定义物理量的方法和重要性。

（三）情感态度和价值观的教学目标

1、通过对于“超距作用”的观点到场的提出的物理学史的回顾，使学生认识到科学探究的协作性和继承性，法拉弟在电磁学中的重要性。

2、通过电场强度的研究，培养学生探究的精神以及对于自然、生活中物理现象的好奇性。

3、通过学习电荷的电场分布，认识到对称和科学美感。

根据学生的特点和浙江省学科教学指导意见我认为：

这节课的重点：电场强度的概念和定义。这是本节课的核心，是本节课成败的关键，是实现教学目标的基础．

这节课的教学难点：如何探究和寻找“电场强度”这个物理量。因为“场”这个物理量对于学生来说是比较抽象的，缺乏较多的感性认识，所以如何让学生认识场的一些性质及寻找描述这种性质的物理量“电场强度”就成了这节课的难点。

如何突出教学重点、突破教学难点：首先通过用“芬香剂”的类比让学生对于抽象的“场”有一个感性的认识，并对场中抽象的问题以芬香剂了中心展开和处理，使学生对于场的这种抽象的物理概念通过类比的方法让学生更好的接受和理解。然后引导学生从电场力入手去寻找能描述电场性质的物理量，从提出假设到实验论证到理论论证，找到电场力与电荷量成正比的表达式：

，再应用已学的知识来论证，最后通过比值法的定义来找出能描述电场性质的物理量：电场强度，通过这样的一条主线，这样一个科学探究的过程来寻找电场强度物理量，从而来突出教学重点和突破教学难点。

二、教学方法

本课是新授概念的教学，对于相关的概念，学生没有完整的知识体系，不能完成上下位概念之间的迁移，因此在教学中我通过芬香剂的类比来让学生认识有关“场”的一些性质，并通过类比、实验做为工具，做到实事求是和循序渐进的教学原则。让学生对于“场”的这种抽象的概念加以认识、理解。尽可能达到新知识点的同化和顺应．因此在教学中我采用如下的教学方法：，讲述，讲解，演示、类比、设问、探究，讨论、理论论证等方法进行教学．

三、教学过程

（一）由实验和已学知识并结合物理学史，引入新课

两块磁铁间没有接触，但是会发生相互的作用，提出问题：那么它们间的相互作用是通过什么呢？学生应用初中已经学过的知识能回答“磁场”。

那么天体间的万有引力是通过什么相互作用的啊? “引力场”,那么电荷间的相互作用呢?学生会很自然的想到是”电场”.

（然后向学生介绍物理学上对这个的正确认识是有一个过程的）在物理学的发展过程中科学家对于这个“场”的概念的引入是有漫长过程的，回顾物理学史：万有引力定律的建立，是人类文明历上的一次最大有飞越，但是科学家对于万有引力是如何作用的，一直不能有正确的表述，就提出了“超距作用”（就如是上帝作用的）——万有引力与静电力进行类比也认为电荷间的作用力是一种超距作用——由法拉弟提出“电荷周围存在由它产生的电场”,电荷间的相互作用就是通过这种”场”来实现的,那么电荷A对电荷B的作用力就是由电荷A产生的电场对电荷B作用的,法拉弟引入的”场”的概念后为电磁场理论的建立和发展奠定了基础, 使人类对客观世界的认识和研究更上了一个层次这是对物理学发展的最大的贡献.引入了“场”的的概念后使我们对研究电荷间的相互更加有效和方便。（让学生领会科学研究的过程和物理学家探究的精神.）

虽然电场不同于由原子、分子组成的物质，但电场是一种客观存在的特殊物质形态, 例如空中的电磁波,有些眼见为实,但是没有看到的不一定是没有的.这一章节我们只研究静止的电荷产生的电场，为静电场，那么电荷间的这种电场力也称作电场力。

（二）电场强度

1、通过实验现象的分析和类比初步建立对电场强弱和方向的认识

提出了电场的概念，在空间放入一个电荷，那么就会在这个电荷周围形成电场。但是“电场”是看不到，摸不着，十分抽象，难于理解，(学生也会认为可能没有)所以我以芬香剂做为类比来让学生感性认识电场的真实性、物质性。

（1）电荷放入空间在其周围会不会形成电场啊？我们可以通过什么方法去感知它的存在啊？

芬香剂放入空间在其周围会形成香气吗？会的，虽然我们看不到，也摸不着，但是芬香剂的明显特征是对于在“香气场”中有嗅觉的人生产作用。所以我们通过自己的鼻子感知它的存在。（当然也可以由其他的方法去检验香气是否存在，例如仪器）

那么电荷放入间也一样会在其周围形成电场，虽然我们看不到也摸不着，但它是客观存在的。电场的明显的特征是对放入其中的电荷有电场力的作用，那么我们可以通过在场中放入电荷来检验电场是否存在。（当然也有其他的方法）引用教课书上的图来分析。（并引入场源电荷和检验电荷的概念）（2）电荷O形成有电场在各处有没有强弱和方向啊？如果有我们可以通过什么判定啊？

芬香剂形成的一个香气有没有强弱啊？有，前排的同学闻到了，而后排的同学可能没有闻到，所以是有闻到，也是有方向的，沿着以芬香剂为中心向外，但是我们为了能严谨、准确的研究，我们应该是确定的一个人来鉴定各处的香气浓度，因为不同的人鼻子的敏感度可能是不一样的。引用课本图1.2-1所示的实验来分析，试探电荷应该是同个的。也就是标准要一样，那样的研究才会有意义。

（3）那么电荷O形成的电场与检验电荷有关吗？应该是由什么来决定的啊？

芬香剂形成的香气在各处的浓度强弱是不是由同学们的鼻子决定的啊？不是的，不管你去不去闻，还是你有没有在这个教室中，这个香气及各处的浓度都是确定的，这应该由芬香剂本身及离芬香剂的距离（某一个位置）决定的。

那么电荷O形成的电场的各处的强弱和方向应该与检验电荷是无关的，在空间放入一个场源电荷，那么在其周围就形成了一个电场，各处的场的强弱和方向也就确定了，与你放不放检验电荷是没有关系的，你放入检验电荷就是去检验一下该处场的大小和方向的。那么空间形成的电场在各处的强弱和方向是由场源电荷及所处的位置来决定的。

通过以上的类比我想大家应该比较清楚的知道了电荷放入空间在其周围会形成电场，这个电场在各处有强弱和方向，，也知道了这个与检验电荷是无关的，是由电场本身（场源电荷和位置）决定的。那么我们用怎样的一个物理量来描述场的这种性质呢？

二、电场强度强度概念的建立

1、我们能不能用检验电荷在某处受到的电场力来描述该处的电场的强度和方向？

在电场中的不同的位置放入检验电荷q,那么它所受到的电场力F方向和大小不一样,那么用这个检验电荷所受到的力F能来描述电场的这种性质吗?(各处的场的强弱和方向)

以芬香剂来类比,某一个人在某一点闻到的香气浓度能不能表示这个”香气场”在该处的香气浓度,也就是这个浓度对任何人都是适用和一样的啊?(因为我们已经知道香气场中某一点的香气情况是由自身所决定的,与去鉴别的这个人是没有关系的.)不能,因为不同的人鼻子的灵敏度是不一样的,你可能认为这儿已经很香了,但是换一个鼻子有病的人,他认为这儿是不香的,那么在电场中也一样啊,在同一点放入不同电荷量的检验电荷,所受到的电场力是不一样的,而对于确定的电场中某一点的电场强度和方向上确定的啊,那么这个电场力F就不能来准确的描述场的这种性质啊.

2、那么我们如何来寻找这个物理量啊？

我一时也不知道了，但是我们可以应用我们已有的知识来研究一下这个个问题。我们对电场的研究是从电场力角度进入的，那我们在电场中的同上点上放入不同的电荷来研究一下它的受力啊，在真空中的点电荷Q（因为前面所学的知识库仑定律的适用条件）产生的电场中的某一点放入检验电荷q，那么它受到的电场力是，那么放入2q2F，3q3F。。。。。。。，那么大家是不是可以发现试探电荷在电场中某点受到的电场力F与试探电荷的带电量q是成正比的啊，，E是一个比例常数，与试探电荷是无关的。那么这个对于电场中确定的一点而言是不变的，与试探电荷是无关的，那这个物理量就不是我们所寻找的啊，（有的兴奋，激动）但是我们知道这个E 虽然与试探电荷无关，但我们知道如果是这个物理量，那么它应该由场源电荷及在场的位置决定的啊？我们还进一步和论证。我们再由刚才的方法，（应用已有的知识来论证），，那么它确实是与试探电荷是无关的，仅与场源电荷Q和到场源电荷Q的距离r来决定的，那么这个物理量就是我们要寻找的，（引入电场强度概念的时机已经成熟）所以有进我们在进行科学研究时要充分的应用自己在智慧和已有知识来进行。

3、电场强度的概念

（1）定义：试探电荷在电场中某点所受电场力与它的电荷量的比值叫做该点的电场强度。

（2）定义式：单位：牛顿每库仑，N/C，（伏每米，V/m）（3）电场强度的方向规定

再利用图1.2-1所示的实验，引导学生讨论：把同一试探电荷放到电场中的不同位置，试探电荷受到的电场力方向是否相同？经过讨论，学生会明白电场强度应该能描述电场的强弱也能描述电场的方向，所以电场强度是矢量，那么电场的方向应该是怎样的啊？“学生提出电场中某点的电场强度方向就是该点试探电荷所受电场力的方向”对不对，让学生讨论，那么正负电荷在电场中同一点所受电场力方向相反啊，不是有两个方向了，那么如何规定啊？规定的方法与电流方向的规定一样：电场中某点的电场强度方向跟正电荷在该点所受电场力方向相同，与负电荷在该点所受电场力方向相反。

（4）电场强度的物理意义：就是描述电场的强弱和方向的物理量。

但是电场强度E与试探电荷的带电荷量q，及所受的力有没有关系啊？没有，只起到试探的作用，如果你的这一点不放入试探电荷，那么这一点的电场的强弱

和方向也是确定的，就如香气场中某点的香气不会因为你没有去闻，但就没有了或改变了。

那么香气场中的这种性质应该用什么来描述啊？

以某一个人闻到的香气和这个鼻子的灵敏度相比值来定义的，是不是。

所以用比值定义物理量，用来表示研究对象的某种性质。是物理学中非常重要的一种科学方法，前面学过的速度v，密度。（让学生通过对密度来类比研究，说明强调E与试探电荷所受到的电场力和电荷量是无关的，只是起到了试探有作用。）

能反映物体单位时间内运动位移的多少的性质即速度,

能反映单位体质内含物质多少的性质即密度,

能反映单位电荷受到电场力的性质即电场的强弱

那么我们现在就来应用一下用比值法来定义物理量的这种物理学上重要的科学方法。

场是物理学中重要的概念，除了电场和磁场，还有引力场，物体间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场。仿照电场强度的定义，你认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向啊？

加强学生对所学知识的应用能力和迁移能力，并通过这个练习加深学生对比值法定义物理量的一种思想的理解，为今后遇到这种情况有更好处理能力，使学生对所学到的知识进行升华。

3、点电荷的电场电场强度的叠加

最简单的电场是点电荷产生的电场,那么我们就从最简单的电场开始来研究一下点电荷电场的特性.

设一个点电荷的电量为Q,与之相距r的试探电荷的电量为q,根据库仑定律,试探电荷受到的电场力为:, 由电场强度的定义:,所以该点电场强度为。

那么、这两个公式有什么区别啊？

一个定义式，一个决定式，定义式中的q是试探电荷，F上试探电荷在该点受到的电场力，但是电场强度E与q、F是没有关系的，只起到试探有作用。而决定式中的Q是场源电荷，r是离场源电荷距离中r，E是在这个场源电荷Q 形成有电场中离场源电荷中r处这个点上的电场强度。而且这个公式只适用于真空中的点电荷。

以点电荷Q为球心，以r为半径的球面上，各点的电场强度的大小和方向有怎样的关系？建议学生画出场源电荷，分正、负两种场源电荷分别画出电场强度的方向。（为后面电场线的学习做铺垫）

关于电场强度的叠加问题，可以让学生讨论下列问题：

（1）两等量同号场源电荷Q，相距r，试求以它们连线为边长的等边三角形的顶点处的电场强度的大小和方向。（学生能求出大小，但是会漏了另一个顶点的一组解，此问题培养学生思维的全面性）

（2）改变其中一个场源电荷的电性，画出等量异号点电荷产生的电场强度的矢量和，明确电场强度的叠加实质上是求各个电场强度单独存在时的矢量和。

一个较大的带电体不能看做点电荷，在计算它产生的电场时，可以把它分做成若干小块处理，然后再用电场强度的叠加计算整个带电体的电场。

对于一个半径为R的均匀带电体（球壳）在球外部产生的电场，与一个位于球心的，电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度也是.

法拉弟不仅提出了场的概念，而对于电场的定量的研究我们引入了电场强度这处物理量，而对于电场的形象的描述法拉弟引入了电场线，而且用电场线直观地描绘了场的清析图景。

那么有关于这一块的内容我们准备在下一节课中与同学们一起来研究，也来研究一下科学家是如何用一种虚拟的曲线把抽象的电场形象的描绘出来，体现科学中的美感。

三、小结

1、在这一节课中我们通过生活中的芬香剂的类比了解了抽象的“场”的有关性质，并通过类比和已学的知识找到描述电场这种性质的物理量“电场强度”E。

2、经历场强概念的建立的过程，进一步认识用比值法定义一个物理量的方法。

3、对一、这两个式子的区别我们应该要撑握。

4、对于点电荷的电场及分布特点和电场的叠加的知识要撑握并能应用解决对应的实际问题。