资源简介

主题五 电与磁及其应用
第一节 电场 电场强度 教学设计案例
课程内容 第一节 电场 电场强度
课程类型 启发讲授课 课时 2 学时
教材内容分析 本节主要让学生通过实验，了解静电现象，能用原子结构模型和电荷守恒的观念分析静电现象。理解电场是一种特殊形态的物质，且可被实验检验；通过对电场概念的学习，发展物质观念。了解电场强度的概念，体会用比值定义物理量的方法。会用电场线描述常见的电场，能通过电场线直观地了解电场力的性质。知道电场线、匀强电场都是物理模型，进一步体会科学研究中的理想模型方法。能列举生产、生活中应用静电的实例，了解静电的危害及防护方法。
学情分析 学生在初中没有学习过电场的概念，因此，本节内容对学生来说完全是新知识。这就要求老师在教学中，要从静电现象开始，循序渐进地让学生建构起电场的概念，了解电场的力的性质，建构电场强度的概念，了解比值定义法，建构电场线物理模型，了解其特点，再建构起匀强电场物理模型，为后续学习打好基础。
教学目标 1．建构电场、电场强度等概念，巩固和形成电场是特殊形态的物质、电场中的不同位置有强弱的不同、电场可以用电场线来描绘等物理观念，并了解其在生产、生活中的应用。
2．了解建构检验电荷、电场线、匀强电场等物理模型的方法和定义电场强度的比值定义法，了解总结电场线特点的归纳法和解释匀强电场特点的演绎法等。
3．通过观察带电体之间的相互作用、观察火花放电现象等演示实验，增加有关电场性质的感性认识，提高实验观察等核心素养。通过有关静电防护的实践活动，增强技术运用等核心素养。
4．通过与同学讨论，进一步了解静电知识，提高安全意识，增强交流合作等核心素养。了解我国古代科学家在电学方面取得的科技成果，增强科技传承等核心素养。
教学重点 让学生建构电场、电场强度的概念，建构电场线、匀强电场物理模型。
教学难点 建构电场的概念、利用比值定义法建构电场强度的概念、 了解电场线的特点。
教学策略 让学生通过自主学习与合作学习了解新知识，形成新观念，提高实验观察能力，受到科学方法熏陶。
主要教法 启发式讲授、演示实验、组织合作学习
主要学法 自主学习、观察实验、思考讨论、合作学习
教学资源 多媒体课件展示系统、带横杆的铁架台1个、用棉线拴着的小箔筒2个、丝绸1块、毛皮1块、玻璃棒1根、橡胶棒1根、静电感应起电机1台、带绝缘底座直径约6 cm的金属球1个等。
课堂实施
教学 环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
课前 准备 1. 什么是电荷量？ 2. 通过观察带电体之间的相互作用的实验，可以感受到带电体之间是通过什么发生相互作用的？ 3. 什么是电场力？ 4. 什么是检验电荷？ 5. 什么是电场强度？电场强度的方向是如何规定的？ 6. 什么是电场线？电场线有什么特点？ 7. 什么是匀强电场？ 8. 在生产生活中，静电有哪些危害？应该如何防护？ 1. 安排学生进行预习（阅读教材、观看老师提供的微课视频）。 2. 就学生提出的问题进行有针对性地备课，准备在课堂上学生讨论时给予指导。 对教材和教学视频进行学习和思考，并与同学讨论其中发现的问题，将疑问反馈给老师。 让学生通过课前自主学习，发现自己不理解的问题，准备到课堂上与同学讨论，与老师交流，解决疑问。
课堂 实施 新课引入 创设情境： 不论在城市，还是在乡村，人们经常可以看到很多架空线路。如果仔细观察会发现，有的电线架得高，有的电线架得低，如图所示。 展示图片、提问： 架得高的电线与架得低的电线有什么区别呢？ 观看、思考 激发学生学习动力，明确学习目标
新课教学 孤立物体携带的电荷很快会达到一种相对静止状态，因此被称为静电。 电荷分为正电荷和负电荷两种，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 电荷的多少称为电荷量，常用Q或q表示，它的国际单位制单位是C（库）。 科学家发现，自然界中存在的最小电荷是电子和质子所带的电荷。我们把这个最小的电荷称为元电荷，用 e 表示。 讲述 倾听、记忆 让学生巩固初中所学知识，做好与中职知识衔接。
演示实验：观察带电体之间的相互作用 在如图所示的铁架台的横杆上，用棉线拴着两个小箔筒。用与丝绸摩擦过的玻璃棒和与毛皮摩擦过的橡胶棒分别让两个小箔筒带上电荷。观察两个带电体之间的相互作用。 进行演示实验，提问： 两个带电体之间是通过什么发生相互作用的？ 观看实验、合作学习、回答： 一种看不见的物质——电场（学生也可能答不上来）。 增加学生对电场的感性认识。
经过长期的科学研究，人们认识到：电荷之间的相互作用是通过一种特殊物质发生的。这种存在于电荷周围看不见、摸不着，但可测量的特殊形态的物质，称为电场。只要电荷存在，电荷的周围就存在着电场。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，这种力称为电场力。 例如，电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B的电场对电荷A的作用。 讲解 倾听、理解 让学生进一步增加对电场的认识。
【应用与拓展】 静电喷涂 组织学生自主学习，巡视、答疑 阅读、质疑 让学生了解电场在生产中的应用。
我国早在西汉时期就发现摩擦过的玳瑁具有吸引轻小物体的性质，后来还将这一性质用来辨别琥珀的真假。西晋时期人们还发现了梳子与丝绸摩擦起电引起的放电及发声的现象。到了宋代，有人用孔雀毛扎成的翠羽扫帚清扫一些物品碎屑等，清扫效果特别好。我国古代对静电的研究和应用，丰富了人们对电的认识。 讲述 倾听 了解我国古代对静电的研究和应用。
电场既然对放入其中的电荷都有力的作用，那么它有什么规律呢？下面我们就结合实验，来分析电场的力的性质。 为了分析电场的力的性质，需要引入一种物理模型——检验电荷，代表一种体积和电荷量都非常小的电荷。 讲述 倾听、记忆 帮助学生建构检验电荷物理模型。
演示实验：观察电荷在电场中不同位置的受力情况 在如图所示铁架台的横杆上B点，用棉线拴着一个小箔筒。在沿着横杆方向与小箔筒等高的A点，放置一个直径约6 cm的金属球。此时棉线处于竖直位置。用感应起电机使金属球带上正电荷，让小箔筒也带上少量正电荷，观察棉线偏离竖直位置的角度。再将棉线的位置分别移到C点和D点，观察棉线偏离竖直位置的角度。 进行演示实验是，提问： 此现象说明在电场中的不同位置，电场的强弱程度如何？ 观看实验、合作学习、回答： 此现象说明在电场中的不同位置，电场的强弱程度不同，离金属球越远，电场越弱。 引导学生通过现象归纳规律。
科学家们通过大量实验发现，将不同的检验电荷放在电场中的同一点，发现不同的检验电荷受到的电场力不同，例如，将一个电荷量为q的检验电荷放在该点，受到的电场力为F；如果将电荷量为2q的检验电荷放在该点，则受到的电场力为2F；而将电荷量为3q的检验电荷放在该点，受到的电场力为3F……但是检验电荷所受的电场力与检验电荷的电荷量的比值是一个不变的常数。 于是，在物理学中，我们把放入电场中某点的检验电荷所受到的电场力F跟检验电荷的电荷量q的比值，称为该点的电场强度，用E表示，则 电场强度的国际单位制单位是N / C（牛每库）。 电场强度是矢量。物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。 电场强度的大小反映了电场的强弱：电场强度数值大的地方说明电场强，数值小的地方说明电场弱。 电场强度反映的是电场本身的力的性质，电场中每一点的电场强度都是固定的，与放入的检验电荷及受力大小无关。 讲解 倾听、理解、记忆 让学生建构电场强度的概念，进一步了解比值定义法。
演示实验：观察火花放电现象 如图所示是一种静电感应起电机，转动起电机的摇柄，会使两个金属小球带上等量异种电荷。先调节两个绝缘柄，使两个放电球相距10 cm以上。然后将起电机的摇柄转动5圈，使两个金属球带上电荷。再调节两个绝缘柄，使两个放电球慢慢靠近，注意观察发生的现象。 进行演示实验，组织学生合作学习，提问： 产生放电现象的条件是什么？ 观看实验、合作学习、回答： 电场强度要大到一定程度。 增加学生对电场强度的感性认识，练习假设推理的科学方法。
通常情况下，空气是不导电的，但是如果电场强度特别大，空气分子中的正、负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这种现象称为空气的电离。电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，因此可以导电，这就是火花放电现象。大自然中最常见的火花放电现象就是闪电，生活中常用的燃气灶和电子打火机的点火装置利用的也是这一原理。 讲解 倾听、理解 帮助学生了解用电场强度概念解释放电现象的方法等。
一般情况下，电线的电压越高，离地面或其他接地物体越近，其间的电场强度越大。因此，我国《电力设施保护条例》第五条规定，为了保障人民生命安全和架空电力线路的安全运行，架空电力线路导线与地面间的最小垂直距离不应小于下列数值：低压线路（380 V）通过居民区不小于6米；中压线路（6~10 kV）通过居民区不小于6.5米；高压线路（35~110 kV）通过居民区不小于7米；高压线路（154~220 kV）线路通过居民区不小于7.5米；超高压线路（330 kV）通过居民区不小于8.5米。 回应“情境与问题”中的问题。 倾听、理解 让学生了解生活中架空线的特点。
【行为与责任】 我们要杜绝在架空电力线路附近攀爬、玩耍、钓鱼、放风筝、搬运超高物品等行为，防止发生因放电而危害生命健康的现象。 讲述 倾听 对学生进行安全教育。
为了形象地描绘电场在空间的分布，英国物理学家法拉第提出了用电场线表示电场的方法。 把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，放入电场中，这些微屑就按照电场强度的方向排列成规则的曲线，模拟出静电荷周围电场线的分布情景，如图所示。 因此，我们可以在电场中画出一系列带箭头的曲线，使这些曲线上每一点处跟箭头指向一致的切线方向，都和该点的电场强度的方向相同，如图所示。这些曲线就称为电场线。 展示图片、讲述 观看、倾听、记忆 增加学生对电场的感性认识，建构电场线模型。
【思考与讨论】 与同学讨论，通过观察以上几种电场线的分布情况，可以归纳出电场线的特点有哪些？ 电场线的特点：电场线始于正电荷（或无限远处），终止于负电荷（或无限远处），不闭合，不相交。电场强处电场线密，电场弱处电场线疏。 组织学生合作学习 思考、讨论、归纳 让学生归纳电场线的特点。
在电场的某一区域里，如果各点的电场强度大小和方向都相同，这个区域的电场就称为匀强电场。匀强电场是一种物理模型，在实验和理论研究中经常用到。 两块面积相等、互相正对、彼此平行而又靠近的金属板，分别带上等量异种电荷，就可认为在两板间形成了匀强电场（两板边缘附近除外，参见图）。匀强电场的电场线是疏密均匀、互相平行的直线，如图所示。 讲解 倾听、理解、记忆 帮助学生建构匀强电场物理模型。
目前，静电已被应用到电力、机械、轻工、纺织、航空航天以及高技术领域有着广泛的应用领域，如静电复印、静电植绒、静电喷涂、静电除尘、静电火箭发动机等。但是，如果不注意，静电也可能给我们带来很多危害。 讲述 倾听 让学生了解静电的应用。
静电的危害及防护方法 在干燥的环境下，两种不同种类的材料相互摩擦，一般都会产生静电。印刷厂里，印染厂里，在地毯上行走的人，飞机与空气摩擦而带的静电，静电对精密、灵敏的电子设备颇有影响，静电甚至会产生火花放电，点燃易燃物质，引起爆炸。 防止静电危害的基本方法就是尽快将产生的静电导走。 展示图片、组织学生自主学习、巡视、指导、答疑 自主学习、阅读、讨论、质疑 让学生了解静电的危害及防护方法。
自由讨论 本节的主要内容讲完了，同学还有哪些疑问，自由提问，小组讨论，自由抢答。 组织学生自由提问、讨论，或回答问题。 向老师提出自己的疑问、回答同学的问题。 通过思想的碰撞，发展学生质疑创新的核心素养。
归纳总结 本节学习了电场、电场强度、电场线、匀强电场等概念、形成了电场是一种特殊形态的物质等物理观念，了解了静电在生产生活中的应用，了解了定义电场强度的比值定义法等科学方法，受到了安全方面的教育等。 归纳总结本节所学内容。 倾听、记忆 帮助学生巩固所学。
课后 提升 书面作业
实践活动
板书 设计 略。
评价 反馈 本节课堂上学生回答问题得到的分数、批改学生作业后将评语及时反馈给学生。
教学 反思 反思本节课是否让学生通过自主学习进行了预习？授课过程中是否考虑到新旧知识的衔接？是否注意由浅入深地进行引导？教学难点的处理方法是否恰当？是否调动了全体学生的学习积极性？是否采用了合作学习、探究学习的教学策略？是否给学生提供了思维方法指导？学生是否进行了动手实践活动？是否注重了学生正确价值观、爱国主义思想等的培养？思考自己的讲授、启发、提问、组织、指导、回答等方面有哪些需要改进的地方。
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