电场强度教学设计

1、试以“电场强度”为例，分析它的建立过程、教学要求，并设计其教学活动过程。建立过程：1．对电场强弱和方向的认识。研究验证库仑定律的实验，明确几个问题。①B在A的电场中②B在不同位置受力不同，说明电场的性质与位置有关；场源电荷不同B的受力不同，说明电场的性质与场源电荷有关。所以我们说电场的性质只与电场本身有关。③确定场源电荷和场中的位置，选择不同的试探电荷发现其受到的电场力不同，要找到一个物理量描述电场的性质，此物理量只与电场本身有关，与试探电荷无关，所以直接用电场力描述电场的力的性质不合适。2．寻找描述电场的力的性质的物理量。在研究电荷在确定的电场、确定的点受力时，一个试探电荷受力为F，如果有一个同样的试探电荷在相同的点，其受力必然也为F，把这两个试探电荷放在一起时，电荷量变为一个的两倍，它们的受力可能是2F，依次类推……从比值定义物理量在初中就已经学习过，密度就是利用比值来定义的。我们看到电荷的受力与电荷量的比值是一个与电荷量无关的量，所以我们用这个比值来描述电场的力的性质，引入电场强度的概念。3．电场强度的方向。在电场中的同一点，放上不同的试探电荷，其受力方向可能不同，而同一电荷在电场的不同位置其受力方向可能也不同，所以要想完整的描述电场的力的性质，电场强度必须是矢量。我们规定正电荷的受力方向为电场强度的方向。教学要求：①理解电场强度的概念及其矢量性，会根据电场强度的定义式进行有关的计算；②掌握点电荷电场强度的公式；③掌握电场强度矢量性及叠加原理。教学活动：1.创设情境,提出探究课题师：电场是物质存在的一种特殊形态,它看不见、摸不着,但客观存在,而且有能量。那么,我们如何认识它的特性,摸清它的“脾气”?我们只有根据它表现出来的性质去了解它。师：电场最基本的性质是什么?这对我们研究问题有何启发?生：电场最基本的性质是对放入其中的电荷有电场力的作用。所以,研究电场,我们可以在电场中放入电荷。师：对!只有把电荷放入电场中,通过研究电荷的受力情况,才有可能探明电场的属性。那么,对放入电场中的电荷有没有要求?可不可以随意找一个带电体放入电场?生：电荷的电荷量要充分小,不致影响原来要研究的电场；电荷的体积要充分小,以便于研究电场中各点的情况。师：满足这样要求的电荷叫试探电荷。显然,试探电荷是一种理想化模型,有了试探电荷,我们就可以研究电场的基本属性。师：电荷在电场中不同点受到的电场力大小一般不同,这说明什么问题?生：这表示各点的电场强弱不同。师：电场中各点的电场强弱与什么因素有关?如何描述电场的强弱?请同学们针对这个主题展开研究,得出结论。2.猜想假设,设计探究方案师：同学们可以猜想一下,电场中各点的强弱可能会与哪些因素有关?你们打算设计怎样的方案去研究、解决这个问题?生：各点的电场强弱可能与带电体、各点位置、试探电荷有关。(1)学生设计的实验方案：用丝线将一个轻小物体悬挂在木架上,做成如图1所示的简单实验装置,让它与带正电的玻璃棒接触带上同种电荷,进行以下实验：保持带正电的玻璃棒与小物体的位置不变,通过控制丝绸与玻璃棒的摩擦,改变玻璃棒的带电量,观察悬线偏角的变化情况。设法保持玻璃棒的带电量不变,改变小物体的带电量,观察悬线偏角的变化情况。改变木架位置,使小物体与带电体的距离改变,观察悬线偏角的变化情况。(2)学生设计理论研究方案：在电荷Q产生的电场中：①将同一试探电荷q分别放在不同的位置A、B处(rArB)(图2),研究其受力等问题。②在同一位置P放置电荷量不同的试探电荷(图3),研究其受力等问题。③在不同位置A、B处(rArB)放置电荷量不同的试探电荷(图4),研究其受力等问题。3.收集证据,论证探究假设(1)学生通过定性实验得到的初步结论：①仅改变玻璃棒的带电量,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱受玻璃棒所带电量的影响。②仅改变小物体的带电量,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱可能与小物体的带电量有关。③仅改变小物体的位置,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱与距离玻璃棒的远近有关。师：上述定性实验的结论是否都是正确的?还必须从理论的层面加以深入研究。(2)学生通过理论研究得到的初步结论：①对图2情景,有,因rArB,故FAFB,说明某点电场的强弱与距离场源电荷的远近有关。②对图3情景,有，F3=kr2,由此看出,实验初步结论②是有问题的,因为电场力大小变化的直接原因是试探电荷的电量变化,因此,不能说明某点电场的强弱与试探电荷的带电量有关。师：请大家仔细观察、研究这三个式子,从中能找到什么规律?生：,说明在电场中同一点,试探电荷受到的电场力与其电量的比值是一个定值,而且该定值与位置有关,与场源电荷有关,与试探电荷无关。③对图4情景,有,虽因rArB,但qA与qB的大小不知,故无法判断FA与FB的大小,但,这说明在电场中的不同点放置大小不同的试探电荷,试探电荷受到的电场力大小关系是多样的,但电场力与电量的比值即单位电荷受到的电场力不仅对同一点是个定值,而且相互之间可以比较。4.得出结论,交流探究体会师生共同总结：理论和实验探究结果均表明,在电场中的同一点,试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是恒定的;在电场中的不同点,试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值一般是不同的。这个比值由试探电荷在电场中的位置决定,跟试探电荷大小无关,因而可以用这个比值来定义反映电场强弱性质的物理量。师：用比值定义一个物理量,用来表示研究对象的某种性质,这种方法我们不是第一次遇见。在2005年世界田径锦标赛上,刘翔13秒08夺得110米栏亚军,而我们班一个男生只跑了10秒,你认为该同学跑得比刘翔快吗?生：无法判断,因为该同学运动的位移并不清楚,仅通过比较运动时间是无法比较物体运动快慢的,只有确定相同的位移,再来比时间,才能判断运动的快慢。师；这样我们用单位时间内物体的位移来描述物体运动的快慢,从而引出了速度这一反映物体运动快慢性质的新的物理量。同样,如果直接用电场力的大小表示电场的强弱是行不通的,因为比较的电荷量可能不同,为了能统一比较标准,我们就用单位电荷量的电荷受到的电场力来描述电场的强弱,并且给这个比值一个新的名称,即电场强度,简称场强。师：在整个探究的过程中,同学们都能积极参与,认真思考,勇于实践,体现出追求科学真理的良好精神,反思全过程,大家觉得在设计的探究方案中或在研究的过程中,有哪些问题,有哪些不足?你有何改进意见?你有哪些收获和体会?生甲：定性实验装置太粗糙,很容易漏电,电荷量也不易控制,可以用验电器代替玻璃棒。生乙：我在上课前也做了预习,对电场强度的概念不太理解,只是强行记忆。通过刚才的探究,我对这个概念是怎么得出的有了比较清楚的理解。生丙：今天的实验研究方法和运用数学工具研究的方法是课本上没有的,我觉得学到了很多东西,特别是物理学的研究方法,对我启发较大。2、试分析“加速度”这一物理量的内涵、外延，它的量度公式和决定条件，以及造成概念不清的原因。内涵：物体速度的变化有快有慢，所以用加速度这一物理量来表征物体速度变化的快慢。在物理概念的建立过程中是用飞机和汽车的速度变化为例子来引入，让学生分析速度大小和速度变化大小以及速度变化快慢之间的区别，从而引出表示速度变化快慢的物理量—加速度。加速度等于物体速度的变化与完成这一变化的时间的比值，即外延：主要应用于经典物理中。度量公式：决定条件：初速度、末速度、速度变化的时间造成概念不清晰的原因：1.对加速度概念的建立，需要在前面每个环节都链接起来的情况下。2.概念的理解不仅仅要考虑到速度变化的大小、速度变化的方向，还要考虑到速度变化对应的时间。3.踏实一个建立在抽象概念之上的抽象概念。