1.1电荷 电荷守恒定律 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

1．电荷 电荷守恒定律 北京市回民学校 张彤 一、教学内容分析 本节课是高中物理必修第三册第一章第1节，是高中物理电磁学的开端，是学生学习静电场一系列核心概念的基石。电荷守恒定律作为自然界的基本规律之一，有着普遍意义。有了电荷守恒定律，一个封闭系统发生的电现象都可以通过逻辑推理得出相应结论，诸如本节课中的摩擦起电、接触起电、感应起电，以及后续课程中的静电平衡、电容器的充放电、静电屏蔽等内容都是应用电荷守恒定律的鲜明实例。 本节课是初中阶段“两种电荷”一节的进阶学习。学习静电感应，可以丰富学生的物理观念；理解电荷和电荷守恒定律，利用微观原子模型和电荷守恒定律分析静电现象，可以切实提升学生的物理核心素养。具体对照见表1。 表1 本节课初、高中核心内容对比 初中阶段内容 高中进阶内容 对应核心素养功能 了解自然界中存在两种电荷，知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 知道元电荷，知道物体带电的不连续性，会用电荷间的相互作用分析实际问题。 培养学生物质观念和相互作用观念。 知道原子结构，知道摩擦起电的原因是物体得失电子。 理解电荷守恒定律，会利用微观原子结构和电荷守恒定律分析静电现象。 提升学生对守恒的理解，建构微观原子结构的物理模型，培养学生的科学思维方法。 通过摩擦起电初步了解静电现象。 学习感应起电，能自主设计实验案例探究实际问题。 培养学生的探究能力和科学态度与责任。 二、学生分析 摩擦起电、两种电荷间的相互作用、电荷量的概念、原子结构模型等这些内容学生在初中阶段已经接触过，静电感应、感应起电和电荷守恒定律是学生在初中阶段没有学习过的知识，即是本节学习的重点和难点。 本节课应该从学生感兴趣的实验出发，回顾初中阶段知识，丰富学生对静电现象的体验。采用实验加分析的方法，可以降低学习难度。 学生学习过程中遇到的困难，还可能出现在应用微观的原子结构和电荷守恒定律解释静电现象上。但是，学生在学习了高中力学相互作用、机械能守恒定律和化学氧化还原反应方程配平等知识之后，应具备一定的能量守恒、电荷守恒与相互作用的物理观念，应具有一定的类比、推理及实验探究能力。学生学习难点、学习困难成因、应对措施如表2所示。 表2 学生学习困难分析及解决方案 难点内容 形成原因 根据发展需求设计应对措施 理解静电感应、电荷守恒定律。 知识抽象、陌生。 设计有关静电感应的实验，增加感性认识；把感应起电与摩擦起电和接触起电类比，让学生亲自动手感受之后再进行分析，体验起电过程，以降低学生学习难度。同时，设计学生小组讨论活动，让学生在讨论过程中相互交流，形成认识表象，加深对微观原子模型和电荷守恒定律的认识，从具体到抽象，逐步消除难度。 从微观角度解释静电现象。 不直观，难以理解。 用多媒体模拟摩擦起电、静电感应及感应起电的微观情景，把微观情景可视化，把瞬时现象过程化，降低理解难度。 应用知识联系实际问题。 理论联系实际能力不足。 设计学生的自主探究活动环节，让学生在探究过程中培养物理学科核心素养，切实提高理论联系实际能力。 三、学习目标 1．物理观念。 （1）知道两种电荷，知道电荷量的概念及其单位，知道元电荷的概念，了解电荷量不能连续变化，初步了解量子化现象。 （2）知道静电感应现象，知道感应起电的方法、特点和原理。 （3）知道电荷守恒定律，能用原子结构模型和电荷守恒知识解释摩擦起电、感应起电、中和等静电现象，会用物质观念和守恒观点分析物理问题。 2．科学思维。 （1）通过对静电相关概念的学习，丰富学生的物理观念，进一步提高对物质与相互作用的认识。 （2）通过类比摩擦起电，用原子结构模型和电荷守恒知识建构物理模型分析感应起电，培养学生建构模型、分类比较、分析综合、推理、科学论证、质疑创新等能力。 （3）通过对静电现象实验的观察和亲自动手操作以及思考和分析三种起电方式相同的本质，培养学生“实验→观察→思考→分析”的物理学习方法。 3．科学探究。 （1）通过对静电现象的理论分析，体会探究过程是对电荷和电荷守恒定律认识逐渐深入的过程。 （2）通过对静电实验的深入探究，培养在探究物理问题过程中的提出问题、收集证据、分析解释、交流与合作等能力。 4．科学态度与责任。 （1）通过对静电现象实验的观察、亲自动手操作实验和对现象理论分析的讨论以及课后自制验电器等进一步认识科学本质，培养正确的科学态度。 （2）通过课外拓展（如参观科技馆），了解静电知识和电荷守恒定律在现代科技和军事上的应用，树立应用科学知识的社会责任。 四、教学重难点 重点：感应起电和电荷守恒定律。 难点：感应起电的原理、特点。 五、学习评价设计 根据学习内容，本节课设计了实验、问答、讨论、分组探究等课堂学习活动和开放性的课外拓展活动。在课堂学习过程中，教师