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9.3 电场 电场强度（教学设计）
一、教学分析
1.本节在教学中的地位和作用：本节教学内容在学习了电荷、库仑定律的基础上，认识电场的存在与描述电场性质的新概念——电场强度，这是认识电场的开端与核心概念，是后续学习电势、电势能等能的性质的基础，为整个电磁学的学习做好铺垫。学生了解电场的物质性，培养学生的物质观念和细化相互作用观念。应用物理量之比定义新的物理量的方法，并努力创设激发学生探究欲望的问题情境。
2.高二学生对于力以及相互作用已有一定的理解基础，具有朴素的物质观（实物），掌握矢量运算的基本方法。对接触力如摩擦力、压力有较清晰的认识，也曾经历过非接触力如磁力和万有引力的学习，有了模糊的“场”的感知，但此前并没有深入强调过这种力是因为“场”的作用。
3.场作为物质存在形式，由于其不可见性，成为人们认识难点，建立电场的存在感，认识电场的物质性，是本节课的难点。特别需要真实的实验现象，在分析现象中感受、在问题质疑中思考，运用科学方法解决，体现物理的学科魅力。利用自制的电场探测器，直观显示带点球（可视为点电荷）周围电场的分布，通过对场的“阻挡”材料分析，凸显电场的神秘感，激起学习探求欲望。因此，本节课的学习过程，以实验为基础的问题探究过程，获得探究活动的体验，适时运用简化法、比值定义法、类比法等物理学研究方法，让学生进入沉浸式学习状态，领会严谨的科学态度与精神。
同时，要对看不见电场，说大小、论方向，谈对称，是学生从平面向空间，由具体到抽象的思维跃升，很具挑战性，也是思维锻炼的极好机会。电场水，作为知识拓展，进一步引发学生的学习电场的热情。
二、教学目标
【基本目标】
1.物理观念：知道电荷间的相互作用是通过电场实现的；
2.科学思维：能说出电场强度的概念、定义式及单位；
3.科学探究：能写出点电荷产生的电场强度的表达式；
4.科学态度与责任：a.初步计算两个点电荷产生的电场强度方法
b.知道试探电荷的条件
【教学重点】电场强度的定义及物理意义；
【教学难点】通过电场的存在感，认识电场的物质性。
三、教学流程：：
任务 内容 方式
任务1 感知电场的存在， 学生实验
任务2 探究电场的特点 演示实验
任务3 通过比值定义法建立电场强度 思想实验
任务4 运用电场强度的概念解决问题 讨论交流
任务5 巩固练习，解决真是问题 启发提炼
四、教学过程
一、初识电场
1.挑战实验：用摩擦过的玻璃棒（或PVC管）靠近依拉罐（如图1所示），看看依拉罐是否能在水平桌面上来回动起来？
2.分析现象：带正电的玻璃棒靠近依拉罐时，棒上的正电荷与依拉罐两端的感应电荷间存在作用，近处的引力大于远处的斥力，电荷间是怎样发生作用的？联想磁极间的相互作用，就是通过磁场发生的。
3.场是什么？生活中，场是适应某种需要的比较大的地方，很习惯认为是一个平面，但更指空间，如会场、操场、篮球场等， 它指的是对象的活动空间。让学生列举身边的各种场，如声场、气场、打开一小瓶香水等。
二、感受电场
电场真的存在吗？用自制“电场探测仪”显示电荷周围的不一般，电荷周围都能激发电场，真的有吗？用“电场探测仪”[]来检测。
实验一：将丝绸摩擦过玻璃棒靠近探测仪的探针，泡沫棒中的Led灯亮起（如图2），移走玻璃棒，Led灯不亮，比较得出电荷周围的确存在，一种看不见、摸不着的物质，是什么呢？它由电荷产生的，叫电场。
电场有何特点？看不见、摸不着、具有空间对称性，挡不住。
实验二：点电荷周围电场空间分布演示。金属球连接高压电源正极，让探测仪的探针从前、后、左、右各个方向靠近金属球，靠近球的地方Led灯亮起亮，远离球的位置Led灯不亮，前后左右与金属球的触发距离相同，体现球形带电体电场空间具有对称性。
电场能被挡住吗？将木板插在球与探针之间如图4所示，Led灯仍能亮，说明木板挡不住电场；是遮挡得不够充分吗？再用塑料瓶、铝瓶完全罩住金属球，Led灯依然亮着（如图5所示），说明电场不但有强弱之分，还具有穿透性。
设计这些实验，正是为了增加认识电场的趣味性和神秘感，真切感受电场的物质性。
又问：探测仪远离带电球，当探测仪Led灯不亮时，说明没有电场吗？只能说明电场比较弱。电场有强弱之分，靠近带电体，电场强，远离带电体，电场较弱，如声场那样，与场源距离有关。
图6实验结果也验证了这个猜想。
应用：两电荷间通过电场发生作用，利用PPT模拟展示电荷A对电荷B作用F的发生情况（如图7，电场强弱通过灰度渐变来直观表示），再让学生表述点电荷B对电荷A的反作用力F′——B电荷激发的电场对A电荷的作用，强化电场由电荷产生、B电荷在A处激发对电荷A的作用。
为了更好认识电场，如何表示电场的强弱呢？
三、电场强度
1.电场特点，对其中的电荷有力的作用，正如图7所不同位置电场力大小不同，电场力能表示电场中不同位置的电场强弱吗？
引进试探电荷，改变理论分析，电场力的大小还与试探电荷电量有关，描述电场强弱的这个物理量应该与试探电荷无关，怎么办？
2.思想实验：以两点电荷相互作用为例。在点电荷Q周围，某点P处，放置试探电荷q，它受到的电场为F，如果试探电荷的电量分别为2q、3q，可得如下表格：
分析表格可得，F/q比值是一个与q无关的，可以用描述电场的强弱吗？分析这个比值,实际上，扣除了试探电荷电量对力的影响，比值为与Q（场源电荷）相关，Q越大好同一位置电场越强，而且与离开场源的距离相关，距离越远，电场越弱。看来，这个比值与电场实际情况吻合。
实验验证：增大带电体的电压，其带电量也会增加1倍，电场也会增大1倍，联系刚才的实验，触发点亮位置将外移1倍，试一试。强化真实性，空间性，为其物质性奠定可靠实验基础。
3.电场强度
①定义：放入电场中某点的电荷所受电场力F跟它的电荷量q的比值，
即：
②单位：牛/库 （N/C）
负的试探电荷，受力方向与正电荷不同，需要规定正方向
③方向：电场中某点正点荷受到电场力的方向
四、点电荷电场与叠加
1．学生推导：负点电荷产生电场特点（重在方法体会，假设有个试探电荷）在其周围产生电场公式,方向沿半径向内：
2.对比正点电荷的电场：大小相同，方向不同，分析公式特点。尝试画出并表达大小特点：同一球面上各点场强大小相等，与实验现象吻合。电场强弱与距离相关，还与场源电荷电量有关；
3．让同学描述，是为了巩固、丰富学生的想象，强化对电场的矢量性认识；
4.比较 建立有序的认知；
5．等量同种电荷在空间中电场计算，应用矢量合成原理，练习，细化场强有强弱之分；
拓展一：一对等量同种电荷在空间中电场计算（课后练习），减少一个电荷的电量，看合场强变化，分析出试探的两条件：
试探电荷有何要求？探测空间位置要求体积小，首先是点电荷；考虑到它也会激发电场，与原场叠加，从而改变原来的电场，所以，对它有何要求？电量足够小，体积也要很小。
拓展二：选择特殊位置的合场分析，等量异种电场的空间对称性分布；
6．又问： 如何感受、欣赏场的对称美呢？直观形象化！
五、作业与小结
真空中有两个点电荷Q1=+4.0×10-8C和Q2=-1.0×10-8C，分别固定在x坐标轴的x=0和x=6cm的位置上。试计算
（1）位于x=3 cm C 处的场强
（2）位于x=9 cm D 处的场强
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