《电场的性质》主题单元设计

中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站《电场的性质》主题单元设计主题单元标题电场的性质作者姓名所属单位联系地址联系电话电子邮箱邮政编码学科领域（在内打√表示主属学科，打+表示相关学科）思想品德音乐化学信息技术劳动与技术语文美术生物科学数学外语历史社区服务体育□√物理地理社会实践其他（请列出）：适用年级高中二年级所需时间6课时+1研究性学习主题学习概述(简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数300-500)《电场》一章是高中阶段电学内容的开始。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。本章的核心内容是电场的概念及描述电场特性的物理量，我们将这一部分确定为本单元的主要内容。本单元首先从电荷在电场中受力入手，引入电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量；后将电场力做功与路径无关类比，得出电荷在电场中具有有位置决定的能量——电势能。在此基础上，同引入电场强度的方法相同（比值法），引入电场的另一种描述——电势。至此，得到场强和电势这两个分别描述电场的力的性质和能的性质的两个物理量。通过这几个相关物理概念的讨论，完成对静电场性质的初步认识。根据本单元内容，设计以下四个专题来组织学习活动。专题一：电场强度；专题二：电势能和电势；专题三：电势差；专题四：电势差与电场强度的关系。学生最后的预期学习成果理解掌握几个重要概念，完成一份“生活中的电磁现象”的研究报告。主题学习目标（描述该主题学习所要达到的主要目标）知识与技能：1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态．2．理解电场强度、电势、电场力做功、电势能电势差的概念及其定义式，会根据定义式进行有关的计算，3．掌握电场强度、电势、电场力做功、电势能电势差的概念的标矢性，中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站理解“+，-”符号的含义，知道电场的的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算，5.认识电势的相对性。6．知道电场强度、电势、电场力做功与电势能变化以及电势差物理量间的关系。7.认识电场线和等势面，并了解其关系。过程与方法：1.描述电场的性质的两个特殊物理量——场强和电势的建立，掌握“比值法”定义的思想方法。2．经历应用类比的方法来研究电场能的性质的过程，体验建立概念的过程。3．通过趣味实验，理解电场线的概念，尝试在实验操作过程中发现问题、探索问题、引发学习兴趣。情感态度与价值观：1．通过电场强度、电势、电场力做功、电势能电势差物理概念来感受物理概念的严密性，思维的逻辑性，体会物理科学的严密性，培养自己严谨的科学精神。2．在探究过程中，培养严谨的科学态度和团结合作精神，将物理知识应用于生活和生产实践的意识。.对应课标1.了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述电场。2.知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。例2分析物理学中常把无穷远处和大地作为电势零点的道理活动建议：通过查阅资料、阅读说明书、观察实物等方式，了解避雷针、静电应用等设施的基本原理，撰写一篇科学报告。主题单元问题设计1．“电场”看不见摸不着，但对放入其中的电荷有力的作用，从静电力的角度如何描述电场的存在？2．电场对放入其中的电荷产生力的作用，电荷在力的作用下做功，能量发生变化，从能的角度如何描述电场的存在？3．匀强电场中电势差与电场强度的存在怎样的关系?专题划分根据本单元内容，设计以下四个专题来组织学习活动。专题一：电场强度(2课时)；专题二：电势能和电势（2课时）；电势差（1课时）；专题三：电势差与电场强度的关系（1课时）。专题一电场强度所需课时2课时专题一概述(介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果)电场强度是描述电场力的性质的重要物理量，是本章的一个基础性的重点，学好这部分知识，可以为学习本节的后续内容做好必要的准备。教学设计从电荷在电场中受力入手，引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场电场强度的叠加”“电场线”“匀强电场”几部分内容组成。设计思路：在一个电荷附近的任何一点，检验电荷会受到静电力作用，静电力与检验电荷电量的比值与检验电荷的电荷量无关，说明“比值”反映空间的某种性质，于是定义了电场强度。电场强度概念引入的同时也定义了电场。对于学生学习成果，只要求通过电场对电荷的作用来检验其存在，知道电场具有确定的性质，其他在后续学习中不断加深认识。中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站本专题学习目标（描述该学习所要达到的主要目标）1．粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程，知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊的形态。2．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。3．能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。4．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。5．领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。本专题问题设计1．“电场”概念是怎么建立的？2．“电场强度”概念的是如何定义的？3．点电荷的电场有什么特点？电场强度叠加遵循什么规律？4．如何认识电场线？所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)信息化资源视频、图片、多媒体课件常规资源泡沫小球、起电机、塑料棒、电场线模拟演示仪教学支撑环境具有多媒体操作平台的教室其他学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）（详细介绍第一课时——电场强度概念的建立）活动1课题引入电场明显的特征之一是对放入其中的电荷有力的作用，因此在研究电场的性质时，我们从静电力入手。活动2对电场强弱和方向的认识首先，让我们回顾库仑定律所做过的实验。2.1电荷介绍：1.【师】手摇电刷，金属球就会带上电荷，在球的周围就会产生电场。我们今天就来研究这个电场，产生电场的这个金属球称为——场源电荷。2．【师】电场看不见，摸不着，我们如何研究电场？可以放入一个电荷，从它受力的角度研究电场。我们要确切研究电场中某点的情况，就对放入其中的电荷有一定要求：体积要小，放入电荷不能对原来的电场有明显的影响，所以电荷量要少。我们把放入的电荷称为——试探电荷或检验电荷。2.2实验操作：实验中，请同学们注意观察，泡沫小球在金属球在带电后。有怎样的变化？当我把泡沫小球远离和靠近金属球时，会看到什么现象？2.3实验结果：【现象1】：试探电荷在静电力的作用下发生了偏转。【现象2】让试探电荷远离场源电荷的过程中，丝线偏角减小；试探电荷静电力越来越小，表明电场也越来越弱。2.4实验结论这个实验说明，在电场的不同位置，试探电荷受力有大有小，电场有强有弱。中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站如何表示电场的强弱？我们用库仑定律对电场的特性做进一步的挖掘。活动3寻找描述电场性质的物理量3.1情境设置【师】在空间O点放入一个场源电荷+Q（点电荷）Q=+2×10-6c，在他周围选择A、B位置OA=0.1m.OB=0.3m，分别放入电量不同的试探电荷，请计算试探电荷所受到的静电力(单位：N)。静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，3.2学生回答结论，教师总结1.不同的电荷，在电场中的同一位置A，所受静电力有什么特点？（不同的电荷，在电场中的同一位置，所受静电力不同）;我们能否用静电力表示电场的强弱呢？为什么？（否，因为即使在电场的同一点，所受的静电力也不相同）2.同学们，请继续观察表格，如果让你寻找一个物理量，来描述A点电场的强弱，你会选择什么？（我们发现，所受力与自身电量成正比，那么F/q的比值反映了A点电场的性质）3．同一电荷在电场的不同位置B的静电力有什么规律？同一电荷在电场的不同位置B的静电力不同，说明位置不同吗，电场的强弱不同；比值F/q与A点的比值相同吗？（否，在电场中不同位置这个比值，反映了不同点电场的性质）3.3定义得出1.【定义】在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书2.定义式：E=F/q可不可以说，电场强度E与F成正比，与q成反比？3．单位：N/C电荷量ABq1=+1×10-9cF=1.8×10-3F=2×10-3q2=+2×10-9cF=3.6×10-3F=4×10-3q3=+3×10-9cF=5.4×10-3F=6×10-3静电力/电量1.8×106N/c2×106N/c位置中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站电场强度方向的规定在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢量还是标量？学生（集体）回答：矢量那么它的方向是？？（学生会回答试探电荷在某点静电力的方向就是该点的电场强度方向）教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同。师：在物理学中作出了这样的规定。（板书）方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。师：按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？学生回答：与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。【小结】E的方向与试探电荷的电性无关。事件4巩固练习【例1】真空中点电荷+Q产生的电场中，距离场源r处的A点放一个电量q=-2×10-8C的电荷，受到电场力大小为6×10-6N，则该力的方向跟A点的电场强度的方向相，A点的电场强度大小为N/C;如果在A点放一个=4×10-8C的电荷，它受到的电场力为N，方向跟A点的场强的方向相；如果拿走电荷，则A点场强大小为N/C。事件5小结中小学教育资源站（)，百万免费教育资源当下来，无须注册！中小学教育资源站、认识电场，感悟电场的强弱。评价方法：现场评价评价指标：1、参与程度、积极程度2、回答问题正确程度3、实验的观察反馈效果2、建立电场强度的概念评价方法：使用量规（自评+小组内互评+师评）评价指标：①A，B两点的场强正确计算。②发现物理规律的正确性③发现物理规律的完整性④探究过程符合态度认真⑤分析过程中，小组成员之间相互交流、配合，体现出合作精神评价指标：①参与程度、积极程度②思维逻辑、严密性③表达展示④协作精神专题二……