_电场高斯定理_的教学设计
高中物理电场及其描述的教案
高中物理电场及其描述的教案一、教学目标1. 让学生了解电场的概念，理解电场强度、电势和电势差等基本物理量。
2. 让学生掌握电场的计算方法，学会运用高斯定理和法拉第电磁感应定律分析电场问题。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，提高学生的科学思维和实验技能。
二、教学内容1. 电场的概念及其物理意义2. 电场强度电场强度的定义电场强度的计算方法电场强度与电势差的关系3. 电势电势的定义及其物理意义电势的计算方法电势差与电场强度的关系4. 高斯定理高斯定理的表述高斯定理的应用5. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的表述法拉第电磁感应定律的应用三、教学重点与难点1. 教学重点：电场强度、电势的概念及其计算方法，高斯定理和法拉第电磁感应定律的应用。
2. 教学难点：高斯定理和法拉第电磁感应定律的理解与运用。
四、教学方法与手段1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生通过观察、实验、分析、讨论等方式主动学习。
2. 利用多媒体课件、实验器材等教学手段，直观展示电场的概念和计算方法。
3. 结合实例分析，让学生掌握高斯定理和法拉第电磁感应定律的应用。
五、教学安排1. 第1-2课时：电场的概念及其物理意义，电场强度的定义和计算方法。
2. 第3-4课时：电势的定义及其物理意义，电势的计算方法，电势差与电场强度的关系。
3. 第5-6课时：高斯定理的表述和应用。
4. 第7-8课时：法拉第电磁感应定律的表述和应用。
5. 第9-10课时：综合练习，分析实际问题，巩固所学知识。
教案内容待补充。
六、教学过程6. 电场线的绘制与特点电场线的定义与绘制方法电场线的特点：从正电荷出发，指向负电荷；电场线不相交，不闭合7. 电场力与电势能电场力的定义与计算电势能的定义与计算电场力做功与电势能变化的关系8. 电场的能量与能量守恒静电场的能量电场中的能量守恒定律电场力做功与电势差的关系9. 电容器与电势差电容器的概念与工作原理电容器的电容与电势差的计算电容器充电与放电过程的分析10. 静电力与万有引力的比较静电力与万有引力的相似之处与不同之处静电力与万有引力的计算方法静电力与万有引力在实际应用中的比较七、教学过程11. 电场的叠加原理独立场的叠加相互作用的电荷产生的电场的叠加电场叠加原理的应用12. 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的受力分析带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中的曲线运动13. 电场与磁场相互作用带电粒子在电场与磁场中的受力分析洛伦兹力的计算与方向判断电场与磁场相互作用在实际应用中的例子14. 电场的能量与能量守恒（续）电场力做功与电势差的关系带电粒子在电场中的能量转换电场中的能量守恒定律的应用15. 电容器与电势差（续）电容器的串并联电容器的电荷存储与释放电容器在实际电路中的应用八、教学评价1. 评价学生对电场概念、电场强度、电势等基本物理量的理解和掌握程度。
第三讲静电场电场线和高斯定理(优选)word资料
第三讲静电场电场线和高斯定理(优选)word资料第三讲：静电场——电场线和高斯定理内容：§9－4，1．电场线2．电场强度通量3．高斯定理要求：3．了解电场线的概念；4．掌握电场强度通量的计算方法；1．掌握高斯定理的内容；重点与难点：1．高斯定理的内容；作业：习题：P38：11，12预习：高斯定理的应用§9－4 电场强度通量 高斯定理引言：上一节讨论了静电场电场强度和用积分的方法计算电场强度，本节我们在电场线的基础上，引进电场强度通量的概念；并导出静电场的高斯定理。
一、 电场线（Electric Field Line ） 1．电场线的概念：为了形象地描述电场的分布，可以在电场中画出许多曲线，这些曲线上每一点的切线方向与该点的场强方向相同，而且曲线箭头的指向表示场强的方向，这种曲线称为电场线——法拉第(M.Faraday) 首先引入这一工具。
定义 电场中描述电场强度大小和方向的曲线簇。
规定： （1）曲线上每一点的切线方向表示该点场强的方向；（2）曲线的疏密表示该点场强的大小，即该点附近垂直于电场方向的单位面积所通过的电力线条数满足⊥Φ=dS d E e。
的电力线条数通过面积元积元垂直于电场方向上的面⊥⊥--Φ--dS d dS e2．几种典型的电场线分布：3．电场线密度定义：经过电场中任一点，想象地作一面积元d S ，并使它与该点的场强垂直，若通过d N 面的电场线条数为d N ，则电场线密度为d N /d S 。
若某点的场强较大，则d N 较大，电场线密度较大，因而电场线密度应与场强成正比。
规定 dSdNE ＝这样就可用电场线密度表示电场强度的大小和方向。
对于匀强电场，电场线密度处处相等，而且方向处处一致。
4．静电场的电场线特点：● 电场线总是起始于正电荷（或来自于无穷远），终止于负电荷（或终止于无穷远），不是闭合曲线；不会在没有电荷的地方中断。
● 任何两条电场线都不能相交。
说课高斯定理
5.高斯定理的说明和注意事项。 ——15mins
电场、电场线的复习，特别是正电荷和负电荷的电场. 点电荷在周围空间激发的电场强度。 电场强度通量的复习，需要特别说明是对”通量“的 的理解，知道它是标量， 提出问题，然后通过通量的计算，发现特点。
方法；
教学重难点： 1：高斯定理的理解；（重点） 2：高斯定理计算电场强度的条件和方法。（重点、难点）
大学物理
二、说教学方法
（1）讲授法(主要方法) 复习：电场、电场线、电场强度、电场强度通 量复习等基本理论； 新课：高斯定理
（2）发现法 通过复习，学生自己发现高斯定理。
（3）讲练结合法 经典例题+练习
由特殊到一般，发现自己发现结果，得出高斯定理。
明确这节课的教学目标。
6.高斯定理的应用（三道例题：线模型、面模 型、体模型） ——35mins
7.课堂练习。 ——14mins
本节课的难点：利用高斯定理求电场强度。通过例题 的讲解，掌握掌握高斯定理计算电场强度的条件和方 法；
巩固本节的重要内容，评价教学效果。
❖ 学情分析
数学基础：对于简单的一维、二维积分基本掌握； 物理基础：在前面我们学习了电场、电场线电场强度、电场强度通 量的基本知识，而这一节的内容其实还是电场强度的通量的一种特殊 求法，所以学好这节课的关键是对于前面知识的掌握。
大学物理
一、说教学背景
❖ 教学目标及其重难点
教学目标： 1：掌握高斯定理并且掌握高斯定理计算电场强度的条件和
大学物理
三、说教学过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大学物理教案设计之电通量与高斯定理
中国地质大学（武汉）大学物理教案设计课题:电通量高斯定理学院：班号：姓名：指导老师：课题：电通量高斯定理课时：1教学目标：1.理解电通量的概念2.掌握各种几何面电通量的计算3.通过典型例题分析，能自行导出高斯定理4.掌握高斯定理的含义，并能简单运用教学内容：1.电通量指电场线对于某几何面的通过量值，对电通量概念的理解是导出高斯定理的前提与基础。
2.高斯定理是静电学部分非常重要的定理之一，是计算具有高度对称性静电场的强大理论工具。
3.高斯定理表明了场强通过任意闭合曲面的通量与闭合曲面内的电荷之间的数值关系，对高斯定理内容的正确理解是准确运用高斯定理的保证。
教学重点：高斯定理的理解与运用教学难点：利用高斯定理计算电场强度教学过程：复习回顾前面我们学习了库仑定律，我们知道了静止电荷周围存在静电场，并且用电场强度0FE q =定量的描述电场的性质，还学习了电场的计算，由点电荷的电场3014qE r rπε=，采用叠加原理计算各种带电体的电场分布。
本节我们课讨论电通量及高斯定理，对高斯定理的理解是本堂课的重点。
为得出高斯定理，我们先引入电通量的概念。
一、电通量1．定义：通过电场中任一给定面的电场线的根数称为通过该面的电通量。
用e Φ表示。
a.均匀电场通过垂直面的电通量： 通过倾斜面的电通量：平面S 的法线方向可以任意取定，一般确保0e Φ> b.非均匀电场如图所示，在S 上取面元dS ，dS 可看成平面，dS 上E 可视为均匀，设dS 单位法向向量为n，记为d S 。
d S 与该处E 夹角为θ，则通过d S 电场强度通量与场强的关系为：Sd E d e⋅=Φ 或者 ed E d SΦ=通过曲面S 的电场强度通量为：⎰⎰⋅=Φ=Φse e S d E d在任意电场中通过封闭曲面的电场强度通量:板书重点：点电荷电场公式3014q E r r πε=板书重点：ed E d SΦ=cos e ES E S θΦ==⋅S θ θEnE Se ES E S Φ==⋅e sE dS Φ=⋅⎰一般约定：闭合面S 的法线方向n规定指向外侧，电场线出则0>Φe ，入则0<Φe 。
大学普通物理高斯定理教案
一、教学目标1. 知识与能力：（1）理解高斯定理的基本概念，掌握其数学表达式；（2）能够运用高斯定理求解静电场中的电场强度；（3）了解高斯定理在物理学中的重要性及其应用。
2. 过程与方法：（1）通过实验观察，认识高斯定理的应用；（2）通过数学推导，掌握高斯定理的证明方法；（3）通过实际问题分析，提高解决实际问题的能力。
3. 情感、态度和价值观：（1）培养学生严谨的科学态度和探索精神；（2）提高学生对物理学的兴趣和热爱；（3）培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点：（1）高斯定理的基本概念和数学表达式；（2）高斯定理的应用；（3）高斯定理在物理学中的重要性。
2. 教学难点：（1）高斯定理的证明方法；（2）高斯定理在复杂静电场中的应用。
三、教学方法1. 讲授法：讲解高斯定理的基本概念、数学表达式及其应用；2. 案例分析法：通过具体案例，引导学生运用高斯定理解决实际问题；3. 实验法：通过实验观察，使学生直观地认识高斯定理的应用；4. 互动讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，提高学生的思考能力和表达能力。
四、教学过程（一）新课导入1. 通过生活中的静电现象，引导学生思考静电场的产生和分布；2. 引出高斯定理，介绍其在物理学中的重要性。
（二）基本概念与数学表达式1. 介绍高斯定理的基本概念，包括闭合曲面、电通量、电场强度等；2. 推导高斯定理的数学表达式，并讲解其物理意义。
（三）高斯定理的应用1. 举例说明高斯定理在求解静电场中的电场强度；2. 讲解高斯定理在复杂静电场中的应用，如球对称、柱对称、面对称等。
（四）实验观察1. 通过实验观察，验证高斯定理在静电场中的应用；2. 分析实验结果，使学生更好地理解高斯定理。
（五）案例分析1. 分析具体案例，引导学生运用高斯定理解决实际问题；2. 总结高斯定理在物理学中的应用，提高学生的实际应用能力。
（六）课堂小结1. 总结本节课所学内容，强调高斯定理的基本概念、数学表达式及其应用；2. 布置课后作业，巩固所学知识。
大学物理高斯定理的教案
课时：2课时教学目标：1. 理解高斯定理的基本概念和公式；2. 掌握高斯定理的应用方法和步骤；3. 通过实例分析，加深对高斯定理的理解和应用能力。
教学重点：1. 高斯定理的基本概念和公式；2. 高斯定理的应用方法和步骤。
教学难点：1. 高斯定理在复杂问题中的应用；2. 高斯定理与其他物理知识相结合的解题思路。
教学过程：第一课时：一、导入1. 回顾电场的基本概念和电场线；2. 引出高斯定理的概念。
二、讲解高斯定理1. 介绍高斯定理的定义：矢量穿过任意闭合曲面的通量等于矢量的散度对闭合面所包围的体积的积分；2. 公式推导：通过电场线密度的定义和电场线与面积的关系，推导出高斯定理的公式；3. 公式应用：举例说明高斯定理在电场中的应用。
三、实例分析1. 球内电荷分布问题：通过高斯定理求解球内电场强度；2. 球外电荷分布问题：通过高斯定理求解球外电场强度。
四、课堂练习1. 根据高斯定理，求解球内、外电场强度；2. 分析高斯定理在复杂问题中的应用。
第二课时：一、复习上节课内容1. 回顾高斯定理的基本概念和公式；2. 回顾高斯定理的应用方法和步骤。
二、讲解高斯定理的难点1. 高斯定理在复杂问题中的应用；2. 高斯定理与其他物理知识相结合的解题思路。
三、实例分析1. 复杂电场问题：通过高斯定理求解复杂电场问题；2. 结合其他物理知识，分析高斯定理的应用。
四、课堂练习1. 根据高斯定理，求解复杂电场问题；2. 分析高斯定理在复杂问题中的应用。
五、总结1. 总结高斯定理的基本概念和公式；2. 总结高斯定理的应用方法和步骤；3. 强调高斯定理在大学物理学习中的重要性。
教学评价：1. 课后作业完成情况；2. 学生对高斯定理的理解和应用能力；3. 学生对高斯定理在复杂问题中的应用能力。
静电场中的高斯定理教学探讨
静电场中的高斯定理教学探讨【摘要】静电场中的高斯定理是电磁学中的重要定理之一，本文从高斯定理的定义和原理入手，介绍了它的应用范围和在静电场中的具体应用。
通过分析高斯定理的证明方法和实际案例，探讨了其在解决电场问题中的重要性和实用性。
总结了静电场中高斯定理教学的重要性和应用意义。
通过本文的学习，读者可以更深入地了解静电场中的高斯定理，掌握其理论基础和实际应用，为电磁学的学习和研究提供了有力支持。
【关键词】静电场、高斯定理、教学探讨、定义、原理、应用范围、证明方法、实际案例、总结1. 引言1.1 静电场中的高斯定理教学探讨静电场中的高斯定理是物理学中非常重要的原理之一，它可以帮助我们更好地理解静电场的性质和特点。
在教学过程中，我们需要深入探讨高斯定理的定义和原理，探讨它的应用范围以及在静电场中的具体应用。
我们也需要讨论高斯定理的证明方法和实际案例，帮助学生更好地理解和应用这一定理。
在教学探讨的过程中，我们可以引导学生思考和讨论，激发他们对物理学知识的兴趣，并培养他们的探究精神和创新能力。
通过对静电场中的高斯定理的教学探讨，可以让学生在学习物理学知识的更好地理解科学原理，并将其运用到实际问题中。
将会成为教学中的重要内容，帮助学生更好地掌握物理学知识，提高他们的学习水平和能力。
2. 正文2.1 高斯定理的定义和原理高斯定理是电磁学中非常重要的定理之一，它描述了电场的分布与电荷的关系。
高斯定理表明，通过一个封闭曲面的电通量正比于该曲面内包围的总电荷量。
具体来说，高斯定理可以表示为\[\oint \vec{E} \cdot d\vec{A} =\frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}\]\oint \vec{E} \cdot d\vec{A} 表示曲面S上电场\vec{E}的法向分量与微元面积d\vec{A}的乘积总和，Q_{\text{enc}} 表示曲面S内包围的总电荷量，\varepsilon_0 是真空介电常数。
高斯定理
+ + E
∝ r
− 2
0
R Er 关系曲线
r
高斯定理的应用
带电为q均匀带电球体的场 例2、求球面半径为 带电为 均匀带电球体的场 、 球面半径为R,带电为 强分布。 强分布。 电场分布也应有球对称性，方向沿径向。 解： 电场分布也应有球对称性，方向沿径向。 电荷体密度为 ρ = 3q 4π R 2 作同心且半径为r的高斯面 v v q ∑ 2 π E⋅dS=E⋅4 r = ∫∫
电场线密度:经过电场中任一点，作一面积元 ， 电场线密度 经过电场中任一点，作一面积元dS， 经过电场中任一点 并使它与该点的场强垂直，若通过dS面的电场线 并使它与该点的场强垂直，若通过 面的电场线 条数为dN， 条数为 ，则电场线密度 E＝ dN
dS
可见,电场线密集处电场强度大 电场线稀疏处电 可见 电场线密集处电场强度大,电场线稀疏处电 电场线密集处电场强度大 场强度小
k
k
ε0
qi
当把上述点电荷换成连续带电体时
Φe = ∫∫
v v ∫ dq E ⋅ dS =
ε0
3、关于高斯定理的说明 、
•高斯定理是反映静电场性质（有源性）的一条基本定理； 高斯定理是反映静电场性质（有源性）的一条基本定理； 高斯定理是反映静电场性质 •高斯定理是在库仑定律的基础上得出的，但它的应用范围比 高斯定理是在库仑定律的基础上得出的， 高斯定理是在库仑定律的基础上得出的 库仑定律更为广泛； 库仑定律更为广泛； •通过任意闭合曲面的总通量只取决于面内电荷的代数和，而 通过任意闭合曲面的总通量只取决于面内电荷的代数和， 通过任意闭合曲面的总通量只取决于面内电荷的代数和 与面外电荷无关，也与电荷如何分布无关.但电荷的空间分布 与面外电荷无关，也与电荷如何分布无关 但电荷的空间分布 会影响闭合面上各点处的场强大小和方向； 会影响闭合面上各点处的场强大小和方向； •高斯定理中的电场强度是封闭曲面内和曲面外的电荷共同产 高斯定理中的电场强度是封闭曲面内和曲面外的电荷共同产 高斯定理中的 并非只有曲面内的电荷确定； 生的，并非只有曲面内的电荷确定； •当闭合曲面上各点 E = 0 时，通过闭合曲面的电通量 Φ = 0 当闭合曲面上各点 e 反之,不一定成立. 反之,不一定成立. •高斯定理中所说的闭合曲面，通常称为高斯面。 高斯定理中所说的闭合曲面， 高斯定理中所说的闭合曲面 通常称为高斯面。
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∮
∫
目的 ： 在给出高斯定理数学表达式的同时 ， 充分 体现了教学的科学性 和 严 密 性 ， 将课堂自然延伸到 课外 ． 生： 那么如果是连续分布的带电体呢？ 师： 问得好 ， 这时候就要知道连续分布带电体电 然后对带电体积分得到带电体的电荷 ． 荷密度函数 ， 具体问题我们将在课后习题作业中给大家解答 ． 目的 ： 这更加体现了学生积极主动跟着教师思 使我们的课 堂 知 识 不 再 仅 仅 是 教 师 的 教 学 考问题 ， ， 为主 ， 而是教师和学生 相 互 “ 激 发” 使 教 学 相 长， 这 也是课堂教学目的所在 ． ５． ２． ２ 定理的应用 师： 准确应用高斯定理解决电场分布问题时 ， 要 充分理解定理表述中的几个关键词 ． 一是 “ 真空中电 ， ， 场” 指该定理数学表达式ε 二是 “ 闭合曲面 ” 简称 ０； “ ； ， 高斯面 ” 三是 “ 电通量 Φ 只与包围在闭合曲面 ｅ” ， 内的带电体有关 ； 四是 “ 闭合面上的电场强度 Ｅ” 是 指空间内存在的所有带电体共同激发的 ； 五是 “ 代数 ， 和” 指正负电荷代数和 ． 师： 对照这些强调点 ， 请同学们利用高斯定理求 解无限长均匀带电直 线 的 电 场 分 布 ， 电荷线密度为 首 先， 在这一实际问题中定理是否适 ． λ（ λ 为常量 ） 用？ 生： 对称性电场 ， 定理适用 ． 师： 选择怎样的闭合曲面？ 生： 以无 限 长 均 匀 带 电 直 线 为 轴 ， 作 半 径 为 ｒ， 高为 Ｌ 的圆柱形闭合面 ．
［ ４］
作半径为ｒ 的球面且正点电荷位于球心 （ 球面积 例，
２ ） ， 一般规定球面的外法线矢量为 正 方 向 ， 我 为４ ｒ π
们之前讲过正点电荷周围的电场线分布是以正点电 且 离 正 点 电 荷 半 径 为ｒ 的 地 方 荷为中心 辐 射 向 外 ， 电场强度为 Ｅ ＝
ｑ ｅ， 那么大家能不能求出 Ｅ· ２ ｒ Ｓ ４ ｒ π ε ０
ｑ ｅ． ２ ｒ ４ ｒ π ε ０
同时存在 ， 那么周围的电场如何分布？ 此时 Ｅ 的通量 又是多少？
ｎ ｎ
师： 那么 ， 我们现在计算一下整个闭合曲面的电 通量到底等于什么？ 这也将是本节课的学习内容 ． 目的 ： 从回顾学过的知识出发 ， 让学生带着问题 温故知新 ， 并且让学生明确本节课的主 去学习思考 ． 要学习内容 ， 即闭合曲面上 Ｅ 的通量等于什么？ ５． ２ 讲授新课 ５． ２． １ 推导高斯定理的数学表达式 师： 以 真 空 中 孤 立 正 点 电 荷ｑ 周 围 的 静 ， 是整个电学部 分 两 个 基 本 定 理之一 ． 在本节 之 前 ， 教材已经介绍了库仑定律求解真 空中静止点电荷周围 激 发 的 静 电 场 问 题 ， 学生感觉 本 利用该定律求解静电 场 在 有 些 情 况 下 比 较 复 杂 ． 节内容安 排 了 从 特 殊 到 一 般 的 高 斯 定 理 的 归 纳 过 程， 由特殊的以点电荷为球心的球面积分模型出发 ， 进行不断变化 ， 最终得出一般表达式 ， 让学生亲身经 根据电荷的分布特点 ， 选择 历高斯定理的推导过程 ． 适当的高斯面 ， 使用 此 定 理 能 够 更 为 方 便 地 求 出 具 有对称性分布的电场 强 度 ， 将高斯定理与库仑定律 联系对比 ， 使学生认 识 到 用 高 斯 定 理 求 解 具 有 某 种 对称性的带电体周围分布的电场时较一般方法更加 同时 ， 也说明了静电场是有源 （ 发散 ）场 ． 简单方便 ． 电场中高斯定理的学习为之后稳恒磁场高斯定 理的学习和理工科 专 业 后 续 专 业 课 程 （ 比如电子信 息工程专业课 《 电磁场与波 》的学习 ）中计算电场强 度奠定了基础 ， 学生 通 过 学 习 该 定 理 能 掌 握 科 学 的
２ ０ １ ５ 年第 ８ 期 物理通报 大学物理教学 法， 让学生更容易掌握新知识 ． 师： 大家 会 有 疑 问 ， 如果闭合面是任意 形 状 呢， 闭合面的积分数值是否符合上述数学形式呢？ 师： 当然符合 ． 有兴趣的学生可以课后验证或者 至此 ， 总结以上讨论内 查看电动力学相关证明过程 ． 可以得到一个普 遍 规 律 ， 即 在 真 空 中 的 电 场 内， 容， 通过任意闭合曲面的电通量等于该面所包围电荷代 数和的 １ ε ０
生： Φｅ ＝
∮
Ｓ
Ｅ ·ｄ Ｓ＝
∮
Ｓ ｉ＝１
Ｓ＝ ∑Ｅｉ·ｄ
１ ｉ． ∑ｑ ε ０ ｉ＝１
目的 ： 多个点电荷同时存在时 ， 引导学生基于电 场强度的矢量性和叠 加 性 ， 正确推导出闭合曲面积 分的结果 ． 不仅得到 了 较 复 杂 情 况 下 高 斯 定 理 的 表 达形式 ， 同时进一步 加 深 了 前 面 讨 论 的 电 场 强 度 通 — —“ 量积分值的两个关键因素 — 闭合面包围的点电 荷 ”和 “ 电荷的 正 负 ” 这种由简单到复杂的讲解方 ．
罗贤清 ．少学时大学物理教学改革的探索 ． 科技 １ 刘熹微 ， （ ） ： 资讯 ， ２ ０ １ １ ２ ６ １ ９ １～１ ９ ２ 圆 周 运 动 ” 探 究 式 教 学 设 计 ．物 理 通 报 ， ２ 张 峰 ． “ （ ） ： ２ ０ ０ ９ １ ０ ２ ９～３ ２
， 即 １ Ｓ＝ ｄ Φｅ ＝ Ｅ ·ｄ ｑ Ｓ ε ０ Ｖ
２ ０ １ ５ 年第 ８ 期 物理通报 大学物理教学 过程与方法 ： （ ）师生 互 动 共 同 推 导 高 斯 定 理 的 数 学 表 达 １ 式， 掌握从特殊到一般的科学研究方法 ． （ ）经历利用高斯定理解 决 实 际 物 理 问 题 的 过 ２ 强调该定理的适用范围和注意事项 ． 程， 情感态度与价值观 ： （ ）通过本节学习 ， 特别是 定 理 的 得 出 过 程 ， 培 １ 养学生认真学习的态度 、 科学严谨推导的学习习惯 ， 让班级形成善于思考 、 不断发现问题和积极解决问 题的学习氛围 ． （ ）学生可以运用定理中 学 到 的 科 学 方 法 和 研 ２ 究能力 ， 分析和解决以后学习 、 工作和生活中遇到的 问题 ． ４ 教学重点及难点 教学重点 ： 让学生经历高斯定理的推导过程 ， 掌 握利用定理计算电场强度的条件和方法 ． 教学难点 ： 分析电场的分布特点 ， 应用该定理优 选适当的高斯面 ， 积分求解电场强度 ． ５ 教学流程 ５． １ 导入新课 师： 通过电通量概念的学习 ， 同学们已经知道电 通量 Φ ｅ 的正负取决 于 电 场 强 度 和 曲 面 法 线 方 向 夹 角的余弦值 ， 如果是闭合曲面 （ 我们一般规定闭合曲 面的外 法 线 方 向 为 正 ）呢？ 电场线从面元外穿进曲 面里 ， 此面元处电通量 为 负 ， 否 则 为 正． 之前我们用 库仑定律计算了在距离点电荷ｑ 为ｒ 处的电场强度 为多少？ 生： Ｅ＝ 目的 ： 利用双主互动教学模式
∮
目的 ： 让学生对前面的推导结果进行延伸（ 拓 ， 了解该结果在另 外 情 况 下 是 否 适 用 ， 从而更加 展） 即闭合球面以外的孤立点 深学生对新内容的印 象 ， 电荷对 Ｅ 的通量没有贡献 ． 师： 在孤立点电荷周围电场中 ， Ｅ ·ｄ Ｓ 等于孤
∮
Ｓ
立点电荷除以真空介电 常 数ε 如果是多个点电荷 ０．
导和重要概念的理解也面临着教学学时 “ 风暴 ”的侵
］ ２ 蚀． 大学物理课程中每节课的教学设计［ 尤为重要 ．
本文以大学物理课程中 “ 电场高斯定理 ” 一节为例 ， 依 精心设计了整个教学过程 ． 据教学大纲要求 ， １ 教材分析 我校大学物理课程的教材是科学出版社出版的 《 简明大学物理 》 ， 本书将“ 高 斯 定 理 ”编 排 在 第 ６
２ ０ １ ５ 年第 ８ 期 物理通报 大学物理教学
“ 电场高斯定理 ”的教学设计
卫丽娜
（ ） 宁夏理工学院文理学院 宁夏 石嘴山 ７ ５ ３ ０ ０ ０ （ ） 收稿日期 ： ２ ０ １ ５－ ０ ３－ １ ０ 摘 要： 高斯定理是大学物理中电磁学部分非常重要的一 个 定 理 ． 本文以非物理类理工科专业为背景， 对大学
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０
如果换成是负电荷呢 ， 其结果将变成什么？ ｄ Ｓ， ： 师生 （ 以教师为主导 ， 学生为主体 ）
Ｅ ·ｄ Ｓ ＝ Ｅｄ ｏ ｓ ｄ Ｓ ｃ ｏ ｓ θ＝ θ＝ ∮ ∮ Ｓｃ ∮４ ε π εｒ
Ｓ Ｓ Ｓ
２ ０
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Ｓ ＝－ ｑ Ｅ ·ｄ Ｓ ε ０
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（ ） １ ， 定性复习了学 生之前学习的孤立点电荷周围的电场分布并巩固了 其数值表示 ． 使学生更加了解知识的衔接 ， 从而调动 孤立 点 电 荷 的 正 负 代 换 直 接 与 结 果 学生的求知欲 ． 讲解过 程 形 象 、 直 观， 更容易被学生 正负息息相关 ， 接受 ． 师： 孤立 正 点 电 荷 在 前 面 的 球 面 外 面， 此时式 （ ） （ 还成立吗？ 注意观察球心对称位置处的 Ｅ· １ ｄ Ｓ） ， 生： 球心对称位置上 Ｅ 整 ｄ Ｓ ｄ Ｓ １· １ ＋Ｅ ２· ２ ＝０ 不等于ｑ ． 个闭合球面处 Ｅ ·ｄ Ｓ ＝ ０， Ｓ ε ０
物理课程中的高斯定理进行教学设计 ． 关键词 ： 高斯定理 教学设计
国内各大高 校 理 工 科 专 业 大 学 物 理 理 近几年 ，
］ １ ， 论教学课程面临教学学时压缩［ 一些重要定理的推
体验物理学中的对称和谐之 思维方法和研究方法 ， 美． ２ 学情分析 学生在 学 习 本 节 之 前 ， 已掌握了利用库仑定律 求解真 空 中 静 止 点 电 荷 周 围 的 电 场 强 度 Ｅ， 体会到 利用该定律求解对数学尤其是积分运算要求较高且 那么 ， 求解带电体周围激发的静 计算过程比较复杂 ． 电场 Ｅ 是否还有其他相 对 简 便 的 方 法？ 静电场是否 是有源场？ 这些都是要和学生共同解决的问题 ． 更重 要的是静电场和稳恒磁场的物理规律具有一定的对 静电场的学习 将 为 后 续 稳 恒 磁 场 的 学 习 做 铺 称性 ， 垫． ３ 教学目标设计 根据 《 大学物理 》课程教学 大 纲 的 要 求 ， 结合我 校理工科学生的特点 ， 特制定如下教学目标 ． 知识与技能 ： （ ） 深刻理解电场强度 Ｅ 的闭合曲面积分 （ 或Ｅ １ 的通量 ）与该闭合面所包围电荷之间的关系 ． （ ）电通量概念的理解和正负的判断 ． ２ （ ）对于多个点电荷或连 续 分 布 带 电 体 周 围 激 ３ 理解闭合曲面 上 Ｅ 的 本 质 内 涵 及 表 达 式 发的电场 ， 中正负电荷表示 ． （ ）掌握选取适当高斯面的方法及积分技巧 ． ４ （ ）了解定理求 场 强 的 适 用 条 件 ， 熟练应用定 ５ 理解决轴对称 、 球对称 、 面对称性分布带电体周围的 电场问题 ． — ２ １ —