资源简介

教学设计表
一、基本信息
教师姓名 黄明静 课名 静电的防止与利用
学科 物理 章节 第九章 第四节 教材版本 人教版(2019)
课时 第 1 课时 课型 新授课 年级 高一
二、设计思想 本节课的设计以核心素养的引领，在智慧课堂和生成式 AI 赋能教学的大环境下，结合逆向设计、单元教学和深度学习理念进行本节课的设计。 1.逆向设计理念：以核心素养目标为导向，反向设计教学流程，确保每个环节服务于最终目标。教学实施过程从真实情境（如避雷针、静电除尘）出发，通过任务驱动（问题链）引导学生探究静电平衡、尖端放电等原理，最终实现知识迁移应用。 2.深度学习与单元教学整合：将本节内容嵌入电场力的性质与能量观的单元框架中，构建“力与相互作用观” 的知识体系。以真是情境创设（如雷击防护、日光灯熄灭等生活问题）大量的实验串联本节课，同时注重知识关联（如静电平衡与电场力的关系）和跨领域迁移（如静电除尘的工程应用）。 3.技术赋能教学：利用智慧课堂（投屏、实物展台、屏幕推送、AI 搜索、投票等功能），生成 式 AI（如设计静电屏蔽拓展实验方案，搜索静电的弊端与益处等），双师课堂破解教学限制，自制实验（模拟避雷针演示器，静电除尘器） 。技术赋能教学了增强互动性与可视化效果，同时可以实时反馈教学效果调整教学节奏。
三、学习者特征（学情分析） 知识基础：运动与相互作用观初步形成，通过本章前面几节的学习，学生已经对静电场中关于静电力的计算有了初步的认识，对静电场也有了简单的了解。 但对导体内部场强分布、静电平衡的动态过程理解较模糊。 能力基础：学生已经具备了一定的物理实验能力，能用一些实验方法（如控制变量法）处理实 验、分析和归纳实验结果的能力，但是学生对物理现象的认识、理解只停留在感性认识上，语言描述归纳能力不够精炼。
兴趣与难点：对静电现象的生活应用感兴趣，但对尖端放电原理和静电屏蔽条件存在理解障碍。
四、教学内容与任务 教学内容： 本节课选自人教版高中物理教材必修第三册第九章第 4 节。本章知识主线是：先基于现象探究规律，再基于规律寻找本质，最后利用规律进行实际应用。本章是在静电场中进一步发展学生的运动与相互作用观。 教材先从生活中静电的防止入手，接着讲述静电平衡概念，随后结合静电平衡的特点，分别介绍了尖端放电和静电屏蔽，并讨论了如何防止静电的危害。最后以静电力的作用为知识基础讲述了静电吸附，并进一步介绍了静电吸附在生产技术上的广泛应用。本节内容的逻辑是由知识到现 象、再由现象到应用。 重点与难点 重点：1.理解静电平衡的概念及特征； 2.了解生活中静电的防止与利用 。 难点： 应用静电平衡知识认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象。 任务设计 任务 1：探究静电平衡导体的特点（理论建模探究+实验探究）。 活动 1 理论探究:放入电场中不带电导体内部场强的特点 活动 2 实验探究:静电平衡时导体的电荷分布的特点 任务 2：探究如何防止静电的危害（尖端放电、避雷针实验+法拉第笼案例+AI搜索）。 活动 1 尖端放电现象的研究 活动 2 静电屏蔽现象的研究 活动 3 生成式 AI（DeepSeek)搜索静电防止与利用的案例 任务 3：探究静电吸附的应用（建构除尘模型+喷漆原理分析）。 活动 1 演示实验：静电除尘 活动 2 静电喷漆、静电复印
五、教学目标 【物理观念】 通过对电场中导体的研究，理解静电平衡状态的形成过程及特点，进一步发展运动与相互作用观。 【科学思维】 通过对尖端放电和静电屏蔽现象的理论分析，了解静电防止的原理，发展模型建构、科学论证等
科学思维。 【科学探究】 通过尖形布电器、静电屏蔽等演示实验，增强证据意识、提升解释与交流等科学探究能力。 【科学态度与责任】 通过认识静电技术对社会的影响如避雷针安全防护、静电除尘等 ，认识科学、技术、社会、环境的关系，培养学以致用的科学态度与社会责任。
六、教学策略设计 本节课在智慧课堂和生成式 AI 赋能教学的大环境下采用以问题为导向的教学法，该教学法是以学生为中心、以问题为导引，引导学生进行自主探究、合作学习、交流展示。体现如下： 一）多元教学法融合 （1）实验演示：本节课以大量的演示实验串联：用金属网触罩灯管熄灭实验制造认知冲突， 自制模拟法拉第笼实验、尖形布电器、模拟避雷针实验盘、金属盒屏蔽、自制除尘器等可视化实验突破抽象难点。 （2）合作探学习：教学中采用小组合作，PK 的方式进行，如分组设计静电屏蔽方案，搜索静电防止与应用的案例并分享交流，培养协作与实证能力。 （3）问题链驱动深度思考：阶梯式问题链，引导自主构建知识如静电平衡特点研究的任务中提出层层递进的问题“ 自由电子如何移动-移动何时停止-最终状态特征？”, 以及各个活动之间以逐步深入的驱动性问题进行串联。 二）技术融合增效 （1）智慧课堂工具：利用抢答、投票、投屏实物展台等功能即时反馈学情，提高互动效率动态调整教学节奏。 （2）双师课堂:充分利用国家平台优秀精品课资源，实现微观概念解释的动态化，可视化如尖端放电的解释。 （3）生成式 AI 赋能：用讯飞星火等生成式 AI 搜索案例如静电火花危害与应用，拓展认知边 界，提高课堂效率。数字人跨越时空的对话激发学习兴趣。 本课的设计在以静电平衡为知识基础上，通过实验让学生有更直观、更深刻的感性体验，开阔学生视野的同时让学生体会到物理与生活、生产的联系，关注科学●技术●社会●环境的关系。
七、信息资源与教学环境设计 一）资源工具 1、实验器材： 日光灯管，静电辉光球，电子感应线圈，感应起电机，尖形布电器、法拉第笼、避雷针模型、静电除尘模型等。 2、数字化工具：智慧云平台（投屏、抢答，实物展台，拍照讲解，屏幕推送，分组 PK 等）、 AI 搜索引擎、静电仿真软件。 3、生活案例：屏蔽服，高楼避雷针视频、科技馆体验法拉第笼视频、高压输电线屏蔽网、静电
喷漆原理动画。 4、纸笔材料：学生课前，课中、课后的学习任务单及作业练习二）环境设计： 物理实验室：配备分组实验、演示实验设备设备，支持合作探究。 智慧教室：支持实时反馈（如答题卡制作结果统计，拍照讲解等）和多媒体展示（静电喷漆动画）。
八、教学过程
教学环节 起止时间 （“-” )（按照 完整视频的时间点） 环节目标 教师活动 学生活动 媒体作用及分析
课前预习 视频中无展示 了解学情，精准教学 通过智学网发布学习任务单 预习，填写学习任务单并提交 智学网布置作业功能，根据统计反馈了解学情
新课导入 0-02：00 以真实激发 学生学习兴趣探究欲 望，导入新 课，为尖端 放电和静电 屏蔽做铺垫 自然界到处都有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱 衣、运动等过程都可能产生静 电。 观看视频及演示实验、思考并回答问题 教师平板通过智慧课堂投屏播放，实物展台展示演示实验增强可视性
1、展示：生活情境— 加油站静电释放器 问题 1：在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器 2、演示实验情境 —金属网灭灯 问题 2：为什么日光灯被罩住后就不发光了？
任务一：探究静电平衡状态下导体的特点 02：00- 09:50 活动 1. 理论探究:放入电场中不带 电导体内部场强的特 点： 在问题 的解决中提 升学生的自主探究能 力，强化学 生的相互作 用观，发展模型建构、 科学推理、 科学论证等 科学思维。 在金属笼灭灯实验的基础上提出驱动问题：将不带电的导体放到电场中，会出现什么样的现象？活动 1 理论探究:放入电场中不带电导体内部场强的特点 活动开展：简化模型把导体放入匀强电场中 通过以下问题链引导学生利用静电感应、电场叠加及力的平衡等知识，自主进行 活动 1 理论探究:放入电场中不带电导体内部场强的特点 根据金属导体的微观结构小组讨论完成下面的 4 个问 题，并完成对应的学习任务单，利用平板进行抢答问题1~4 问题 1. 自由电子怎样移 动？会导致正负电荷在哪里积聚？ 问题 2.感应电荷在空间激发的电场方向如何？ 问题 3.随着电荷的积聚导 活动 1 问题链的解决采用智慧课堂的讨 论，计时，抢答功能，反馈学情，提高课堂效率，提高互动性效果，突破重难点。问题 5 如何论证有难度的问题采用抢答功能，提高互动性，增强学生自信心，科学论证，表达能力
9：50—13： 10 课堂巩固练习：强化静电平衡概念和内部场强特点的理解与应用。培 理论探究，总结得出结论：处于静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为 0。再进一步引导学生利用反证法对这一结论进行论证。 问题链设计： 问题 1. 自由电子怎样移动？会导致正负电荷在哪里积聚？ 问题 2.感应电荷在空间激发的电场方向如何？ 问题 3.随着电荷的积聚导体内部电场如何变？ 问题 4：自由电子的定向移动会一直进行下去 吗？ 问题 5.试用反证法论证处于静电平衡的导体，内部电场强度处处为0？ 板书：静电平衡状态下导体的场强特点 课堂巩固：如 图，长为 l 的导体棒原来不带 电，现将一带电量为 q 的正的点电荷放在距棒左端为 R 的某点， P 点是棒的中 点。当达到静电平衡时， 下列说 体内部电场如何变？ 问题 4：自由电子的定向移动会一直进行下去吗 在老师的引导下总结得出结论： 1 导体内自由电子不再发生定向移动的状态叫静电平 衡状态。 2 处于静电平衡状态的导 体，其内部电场强度处处为0。 问题 5 利用 反证法对处于静电平衡状 态的导体， 其内部电场强度处处为0。这一结论进行论证。 审题，解答问题。 课堂巩固选择题选择制作答题卡，发布任务功能，根据统计，实时反馈学情，在应
13：10-18： 00 养学生认真审题意识。 活动 2 实验探究:静电平衡时导体的 电荷分布的特点 是为了通过 实验探寻静 电平衡时导 体的电荷分 布规律。提 高学生的实 验意识，证据意识 法正确的是() A.导体棒右端感应出负电荷 B.从左到右导体棒内部的电场强度越来越大 C.从左到右感应电荷在导体棒内部产生的的电场强度越来越大 D.感应电荷在 P点形成的电场强度大小为 kq/(R+l/2)^2 ，方向水平向左 制作答题卡，发布任务。根据答题结果反馈，答疑，强调解题注意事项。 活动 2 实验探究:静电平衡时导体的电荷分布的特点 通过理论分析可知，静电平衡 时，导体内部没有净剩电荷。 活动 2 则是通过演示实验验证这一结论，并进一步探究导体表面电荷的分布特 点。具体实施： 问题 6：静电平衡下的导体，净剩电荷是如何分布的？ 教师活动： 先利用自制模拟法拉第圆桶器材进行演示实验： 活动 2 实验探究:静电平衡时导体的 电荷分布的特点 学生通过观察实验现象总结得出下面结 论。 实验结论:电荷只分布在导体的外表面，越尖锐的位 置，电荷的密度越大。 用中强化所学知识，突破重难点。 活动 2 实验探究:静电平衡时导体的 电荷分布的特点 定性实验利用智慧课堂实物展台功能，提高实验的可视性。两个实验层层递进由直观的现象向定量深入。
18：00— 26：00 活动 1 尖端放电现象的研究：以实验为依托， 帮助学生理解尖端放电原理、了解静电火花的危害以及避雷针的作 用，感受科学的魅力，培养科学探究能力。同时也让学生认识到放电现象既有有害的一面，也有有利的 问题 7：静电平衡下的导体，外表面的净剩电荷如何分布的？ 在学生观察回答 的基础上总结板 书：静电平衡时 导体的电荷分布 的特点：电荷只 分布在导体的外 表面，越尖锐的 位置，电荷的密 度越大。 驱动问题：导体尖端的电荷不断积累，最终会出现什么样的现 象？ 活动 1 尖端放电现象的研究 1、先通过实验演示尖端放电现 象，打开高压感应圈，增大电压尖端放电。顿端等距固定，施加同样电压后不放电 可见尖端更容易放电。 2、之后学生利用国家智慧中小学中的精品课学习经历建构模型、 活动 1 尖端放电现象的研究 学生活动：观察实验，并学习精品课，在教师的引导下理解尖端放电的原理，完成学案空气电离和尖端放电概念的填写。 活动 1 尖端放电现象的研究 1、尖端放电及避雷针作用 演示实验利用智慧课堂的实物展台功能提高实验的可视性。 2、国家智慧中小学中的精品课学习实现双师课堂，增强趣味性，线上视频课的动态模拟效果形象直观有效突破重难点。
任务二：探究如何防止静电的危害 一面。 结合实验现象学习尖端放电的原理。 3、尖端放电的应用：播放雷雨天气广州塔被雷击中，安然无恙的震撼视频。 4、进行避雷针演示实验：用金属盘模拟云层和地面，打开感应圈开关，避雷针开始放电，但建筑物安全。取下避雷针，建筑物放电，引发火情。 情，建筑物被烧毁。 5. 避雷针原理和电晕现象师生共同学习课本内 容。 过渡：避雷针是利用尖端放电引电上身再通过地 观看网路雷雨 天气广州塔被 雷击中，安然 无恙的震撼视 频。 观察避雷针演 示实验。 讨论避雷针的工作原理以及生活中其他对尖端放电的应用与防止。 3、学生双师课堂学习结果的反馈利用拍照，讲评功能 4. 投屏功能播放网络视频资源 5. 智慧课堂的电子课本功能，带领学生学习课本概 念。给学生树立用课本，研教材的意识。
26：00— 33：00 该部分教学中，通过 “做一做”活动一方面为了检验和强化学生对静电平衡规律的理解，进一步探索防止静电的方法：静电屏蔽；另一方面为了培养学生的模型建构能 力，利用所学知识解决物理问题的能力。 线把净剩电荷导走的方式来防止静电的危害还有没有其他方法 呢？ 活动 2 静电屏蔽现象的研究 通过投屏功能播放引课的实验视频： 引导学生建模理论分析完成做一做 做一做：1.大致画出点电荷在空腔导体一侧的电场线、导体上感应电荷的分布及导体内部感应电场的方向； 2. 老师展示大致静电平衡时导体外部实际电场的电场线。 3. 引导学生利用静电平衡的知识分析得出空腔内场强也为 0。 4. 建立静电屏蔽的概念：放在电场中的封闭金属壳，由于内部的场强为零，外电场对壳内的仪器不会产生影响。 学生再次观察引课实验,思考如何对静电进行屏蔽。并对引课实验的实验现象进行理论分析:分别将静电球和金属网简化为点电荷和空腔导体，在学习任务单上完成“做一做”任务：1.大致画出点电荷在空腔导体一侧的电场线、导体上感应电荷的分布及导体内部感应电场的方向 并完成平板发布的讨论任 务：把结果拍照上传共享交流。 在“做一做”活动的引导下利用静电平衡的知识分析得出空腔内场强也为 0。 在老师的引导下建立静电屏蔽的概念，学习法拉第敢于 活动 2 静电屏蔽现象的研究 投屏播放实验视频比直接再次实验更节约时间，视觉效果更好。让学生再次把现象与处于静电平衡状态的导体其内部电场强度处处为 0的规律建立链接。 做一做活动进行讨论任务，拍照分享，讲解深化学生对处于静电平衡状态的导体其内部电场强度处处为 0 的理解。
33：00— 35：50 利用新型工具生成式 AI软 DeepSeek 辅助教学，丰富学生对生产，生活中静电防止与利用的认识，培养学 生利用所学物理知识服务于社会的意识，培养合作交流能力，互帮互助的共享意识。 金属壳的这种作用叫静电屏蔽。 5. 介绍法拉第笼，法拉第与法拉第笼的科学故事。进行课程思政教育：让科学家精神的学习渗透到课堂教学之中。播放科技馆法拉第笼的体验项目视频。 6.丰富学生对静电屏蔽等静电防止与利用在生 产、生活中的实际应用的认识。 指导学生分组用 AI 软件 DeepSeek搜索静电防止与利用的案例： A.1、2 组搜索静电火花在生活 中，工业上有哪些危害？如何防止？ B、3、4 组搜素静电屏蔽的应用。 C、5、6 组搜索静电在生产生活中的利用有哪 些？ 并发布分组上传共享的任务师生分析点评。 7、图片展示生产生活中静电的防止与应用的实例学生说一说其中用到的方法检测学习效果： 以身试险的大无畏的科学探究精神。 观看科技馆法拉第笼的体验项目视频后丰富对静电屏蔽等静电防止与利用在生产、生活中的实际应用的认识。在老师的指导下分组用 AI软件 DeepSeek 搜索静电防止与利用的案例： A.1、2 组搜索静电火花在生活中，工业上有哪些危 害？如何防止？ B、3、4 组搜素静电屏蔽的应用。 C、5、6 组搜索静电在生产生活中的利用有哪些？ 并完成分组上传共享的任 务。 根据老师展示的图片展示生产生活中静电的防止与应用的实例学生说一说其中用到的方法。 法拉第与法拉第笼的科学故事，屏幕推送功能。 科技馆法拉第笼的体验项目视频，投屏功能。 学生利用生成式 AI 软件 DeepSeek 设计静电屏蔽中内外屏蔽的实验方案，分组完成搜索任务并利用学生平板完成分组上传共享的任务 例如静电的危害与防止措施，静电的应用，拓展认知边界，提高课堂效率。
任务三：探究静电的的利用—静电吸附 35：50— 42：40 在静电除尘的演示实验对静电吸附的原理进行分析，加深学生对静电现象及其本质的理解，同时让学生体会物理与生产、生活的紧密联 系，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力，感受科学技术的魅力。 通过学生搜索分享活动自然过度到任务三 活动 1 演示实验：静电除尘 演示静电除尘。步骤及现象：制造烟雾—接通电子感应线圈进行加压—烟雾逐渐消失—塑料瓶变得透明。之后引导学生讨论静电吸附的原理。 活动 2 静电喷漆、静电复印 展示静电喷漆的实物图并构建工作原理图，学生根据静电吸附的原理和工作原理图解释静电喷漆 展示静电复印的全部工作流程并解释。 活动 1 演示实验：静电除尘 观察实验 利用已有知识讨论静电吸附的原理。 活动 2 静电喷漆、静电复印 根据静电吸附的原理和工作原理图解释静电喷漆，静电复印。 投屏，实物展台提高可视性
课堂小结 42：40— 43：05 总结提升、培养科学态度与责任 本节课先探究了静电平衡时导体的特点，随后通过演示实验和体验活动，了解了静电在生产、生活中的防止与利用。静电虽然有有害的一面，但也有有利的一面。只要我们能合理的利用静电， 交流本节课的收获与疑点
相信静电还会给我们的生 产、生活带来更多的方便
作业布置与结课 43：05— 44：00 巩固所学纸 笔作业强化 对概念的理 解，实践作 业培养学生 学以致用， 服务社会的责任意识。 最后结课利用 AI 生成数字人法拉第 与师生进行 跨时空的对话前后对 应，对学生 进行思政教 育，科学家精神教育。 课后作业： 1.书面作业：完成学习任务单上的课后巩固练习并通过智学网提交。 2.视听作业：上网观看武当山雷火炼殿视频资料。 3. 实践作业：通过调查，继续了解静电在生产、生活中的防止与利用，以小组为单位“为电脑维修车间设计防静电方案 ”可借助生成式 AI 进行完善方案，并在实践课堂上进行分享。 最后结课利用 AI 生成数字人法拉第与师生进行跨时空的对话 生成式 AI 完善设计防静电方案。 最后结课利用 AI 生成数字人法拉第与师生进行跨时空的对话
板书设计 9.4 静电的防止与利用 一、静电平衡 二、静电的防止与利用 尖端放电 静电屏蔽 静电吸附

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