9.3 电场 电场强度 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦《电场 电场强度》核心内容，通过范德格拉夫起电机“怒发冲冠”实验及延安高压输电场景导入，上承库仑定律，下启电势能等知识，以问题链引导学生从非接触力现象切入，构建电场物质性认知与电场强度概念。 此资料特色在于课程思政深度融合，如法拉第“场”理论突破渗透科学精神，中国特高压技术案例强化家国情怀，结合分组探究比值定义法、分层作业设计，落实物理观念、科学思维与科学态度，助力学生建立物质观，提升教师教学效率与思政育人实效。

《电场 电场强度》教学设计 课题 电场 电场强度（课程思政） 教学内容分析 《电场 电场强度》是人教版高中物理必修三静电场模块的核心内容，上承库仑定律，下启电势能、电势及带电粒子在电场中的运动等知识，是学生从宏观接触力转向认知“场”这类特殊物质的关键过渡，为高中电磁学学习奠定基础。教材以电荷间非接触相互作用为切入点，引入电场的物质属性，运用比值定义法建构电场强度核心概念，结合点电荷电场、场强叠加原理与电场线模型，完成电场从定性到定量的建构，遵循由浅入深、由具象到抽象的认知规律，贯穿模型建构、逻辑推理等物理核心思维方法，核心难点为电场的抽象性、场强公式辨析及矢量叠加运算。教学中可融入学科思政：结合法拉第突破传统、首创场论的史实，引导学生体悟敢于质疑、勇于探索的科学精神；立足电场的物质性本质，渗透辩证唯物主义物质观；结合静电应用与防护实例，帮助学生树立学以致用、服务社会的科学价值观……，实现知识教学与思政育人的有机融合。 学情分析 知识基础上，学生已掌握库仑定律，接触过比值定义法和矢量运算，具备建构电场强度概念的初步基础，但对“场”这种特殊物质缺乏直观认知，易受“超距作用”思维影响。认知特点上，学生的抽象思维正从经验型向理论型过渡，对具象物理现象接受度高，对抽象概念依赖直观体验与逻辑推理，辨析E=F/q时易陷入“E与F成正比、与q成反比”的误区，矢量叠加的空间想象能力有待提升。学习难点集中在三点：一是难以理解电场的物质性；二是混淆比值定义法内涵，不明E由场源电荷和位置决定；三是运用场强叠加原理运算时，空间思维能力不足。个体差异上，优等生能快速理解核心方法并主动探究；中等生能掌握基础概念，但易在辨析和运算中出错，需适度引导；学困生难以突破电场抽象性难点，对公式意义理解模糊，需更多直观演示与分层指导。思政适配性上，学生对科学家故事、物理实际应用兴趣浓厚，正处于价值观形成期，为渗透科学精神、辩证唯物主义思想及社会责任提供了良好前提，可通过具象案例实现思政与知识教学同频共振。 课标依据 《普通高中物理课程标准（2017年版2025年修订）》要求：知道电场是一种物质；了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法；会用电场线描述电场。落实物理核心素养培养，实现立德树人根本任务。 教学目标 核心素养目标 1、物理观念：理解电场的客观物质性，掌握电场强度的定义、公式、单位及矢量性，建立“场是物质特殊存在形式”的核心观念，树立辩证唯物主义的物质观与相互作用观。 2、科学思维：掌握比值定义法，能自主推导点电荷的电场强度公式，理解电场叠加原理，培养抽象建模、逻辑推理与类比迁移能力。 3、科学探究：通过试探电荷探究电场性质的理想实验与演示实验，掌握控制变量法，培养严谨求实、基于证据得出结论的探究思维。 4、科学态度与责任：认同物理规律的客观性，敬畏科学、尊重科研先驱，通过我国电磁领域科技成就，增强民族自信与科技自豪感，树立科技报国、服务乡村振兴的责任意识。 思政育人专项目标： 1、辩证唯物主义思政：树立“世界是物质的、物质具有多样性”的科学世界观，理解事物普遍联系的辩证法思想，纠正唯心主义认知误区。 2、科学精神思政：学习科学家敢于质疑、勇于创新、求真务实、持之以恒的科研品质，培养严谨求实、精益求精的科学态度。 3、家国情怀思政：依托中国特高压等电磁科技成就，增强民族自信与科技报国的理想信念。 4、社会责任思政：结合生产生活实际普及电场安全知识、安全用电常识，树立科技服务民生、遵守自然规律、珍爱生命的责任意识。 教学 重难点 教学重点： 1、 理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性 2、 理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场。 教学难点： 1、 理解电场强度的概念。 2、知道电场强度的叠加原理，会应用该原理进行简单的计算 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 【演示实验】 范德格拉夫起电机：怒发冲冠。 【提问】 1、大家看到了什么现象？头发为什么会一根根竖起、彼此推开？ 2、头发与起电机没有直接接触，为什么会产生这么明显的力的效果？ 3、这种不接触就能发生的相互作用，究竟是靠什么传递的？ 联系生活与地域：展示延安地区高压输电铁塔、宝塔区换流站图片，追问：“陕北是国家能源基地，我们延安的电通过输电塔送往全国各地，电荷并没有沿导线跑完全程，电力和电能是靠什么跨越千里传递的？” 引出课题：今天我们就来揭开这种“看不见、摸不着，但真实存在”的物质 ——电场。 1、观看视频，直观感受 “不接触也能产生强力作用”，发出惊叹，形成强烈认知冲突。 2、描述现象：头发带上同种电荷相互排斥，所以竖起散开；轻小物体被电场吸引或排斥。 3、结合生活经验与本地电力场景思考：一定存在某种看不见的媒介传递力的作用。 4、产生强烈好奇心，明确本节课学习主题：电场是什么？如何描述它？ 1、用强视觉冲击的“怒发冲冠”实验，让学生直观感知静电力的非接触特性，为后续打破“超距作用”误区、建立电场概念提供真实的事实依据。 2、问题链严格遵循“从现象到本质”的认知规律，学生的思考讨论精准对应问题层级，避免无效提问； 3、通过问题链精准击穿学生的前认知误区，让学生主动发现“现有知识无法解释核心问题”，为电场概念的建立制造内生学习动力。 4、教师链接课堂与生活，学生快速建立“物理知识就在身边”的认知，实现从“趣味实验”到“严肃科学探究”的平稳过渡； 5、提前埋下地域与家国情怀思政的伏笔，让后续的科技拓展环节与导入形成前后呼应的逻辑闭环。 环节一 电场 1、物理学史引领：介绍 19 世纪法拉第突破“超距作用”的传统学术偏见，大胆提出“场”的概念，推翻了延续百年的“力可以无媒介传递”的错误认知；明确：电荷周围会激发一种特殊物质——电场，电荷间的相互作用，正是通过电场完成的。 2、核心概念拆解，分层引导辨析： ①明确电场的本质：电场是不依赖于人的意识、客观存在的特殊物质，和我们能看见的桌子、书本等实物，同属物质的两种形态； ②明确电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用（电场力），同时具有能量； ③对比辨析：实物看得见、摸得着，电场看不见、摸不着，但二者都能对外施加力、都具有能量，都是客观存在的物质。 认真倾听物理学史，梳理认知发展脉络：从“超距作用”到“场媒介传递”，体会法拉第敢于质疑权威、勇于创新的科学精神。 跟随教师的引导，完成3个核心认知的建构：①纠正“只有看得见的实物才是物质”的误区；②记住电场的基本性质，明确“我们正是通过力的作用效果，来证明电场的存在”；③完成笔记梳理，区分“实物”与“场”的共性与差异。 1、教师以物理学史为线索，学生同步完成科学思维的溯源，让概念建立不是“硬灌定义”，而是“还原科学探究的真实过程”；2、 自然渗透“敢于质疑、实事求是”的科学精神思政，实现知识学习与科学态度培养的同频。 教师的分层拆解严格遵循“从本质到性质，再到对比辨析”的认知逻辑，学生的学习动作精准对应引导，逐步完成概念建构，避免抽象概念的跳跃式讲解；2. 精准落实辩证唯物主义世界观思政：通过教师的对比引导，学生自主建立“世界的本质是物质，物质分为实物和场两种形态，都具有客观实在性”的核心认知，思政完全融入概念教学，无生硬说教。 环节二 电场强度 请同学们阅读课本p12页“思考与讨论”回答以下问题： 1、 什么是场源电荷？ 2、 什么是试探电荷？对试探电荷有何特殊要求？ 3、 能否用试探电荷所受的静电力直接来表示电场的强弱？为什么？ 分层引导推理，搭建探究阶梯：①给出理想实验数据：同一电场中，同一位置，放入电荷量为 q、2q、3q 的试探电荷，对应的电场力为 F、2F、3F；②引导学生分组计算：每组数据中 F 与 q 的比值，看看有什么规律；③进阶引导：更换电场中的位置，重复计算，对比不同位置的 F/q 比值，又有什么规律？ 给出电场强度的定义、公式、矢量规则：①定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力 F，与它的电荷量 q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，符号E；②定义式：E=F/q，单位：N/C；③矢量性：电场强度的方向，与正试探电荷在该点所受的电场力方向相同，与负试探电荷受力方向相反；④核心强调：E是电场的固有属性，与是否放入试探电荷、q 的大小、F 的大小均无关 理解场源电荷与试探电荷的物理意义，明确试探电荷的理想化条件，掌握理想模型法，暴露认知误区：大部分学生最初认为“F 越大，电场越强”，但无法解释“同一位置，不同电荷量的电荷受到的 F 不同，但电场强弱是固定的”这一矛盾。 以小组为单位，完成计算、对比、归纳： ①发现同一位置，无论试探电荷的 q 怎么变，F/q 的比值始终是定值； ② 发现不同位置，F/q 的比值不同，比值越大的位置，电场越强； ③ 得出结论：F/q 的比值，只由电场本身决定，与试探电荷 q、电场力 F 均无关，可以客观描述电场的强弱。 完成笔记梳理，重点标注3个核心要点：①比值定义法的核心：用两个物理量的比值，定义反映事物本身固有属性的新物理量；②E的矢量性规则，会判断不同电荷在电场中的受力方向与场强方向的关系；③厘清误区：E 与 F、q 无关，不能说 “E 与 F 成正比，与 q 成反比” 让学生主动发现“用电场力 F 描述电场强弱，会受试探电荷影响，不客观、不统一”，为比值定义法的建立奠定基础。 学生的分组计算、归纳总结完全对应教师的引导步骤，自主完成比值定义法的推理过程，而非被动接受定义；培养学生严谨的数据分析、逻辑推理能力，落实“客观规律不以人的意志为转移”的辩证思维与科学理性思政。 1、教师的定义讲解，完全建立在学生自主探究得出的规律之上，学生的笔记梳理是对自己探究成果的固化，实现了“学生先探究，教师后总结”的生本课堂逻辑；2、强化比值定义法这一物理核心思维，为后续电势、电容等物理量的学习打下方法基础，实现 “授人以渔” 的教学目标。 环节三 点电荷 的电场 1、引导自主推导：“点电荷是最简单的场源电荷，结合我们刚学的场强定义式 E=F/q，和上一章学的库仑定律 F=kQq/r²，大家自主推导真空中点电荷周围的场强公式。”2、推导完成后，补充讲解：①公式：E=kQ/r²；②适用条件：真空、点电荷；③核心辨析：定义式 E=F/q 与决定式 E=kQ/r² 的本质区别；④方向规则：正点电荷的场强方向沿半径向外，负点电荷沿半径向内。 1、自主在草稿纸上完成公式推导，小组内核对推导过程与结果；2、认真倾听教师的补充讲解，重点区分两个公式的区别：→ 是通用定义式，适用于所有电场；→ 是点电荷场强的决定式，只适用于点电荷；3、 掌握点电荷场强的方向判断方法。 1、教师的引导对应学生已有的知识储备（库仑定律 + 场强定义），学生的自主推导是对已有知识的迁移应用，完全符合“从一般到特殊”的认知逻辑；2、培养学生的公式推导、知识迁移能力，强化 “有理有据、严谨规范” 的科学思维，进一步巩固科学精神思政。 3、对比两个场强公式，帮助学生明确不同公式的适用范围，以更加清晰地掌握知识点。 环节四 电场强度 的叠加 1、讲解电场强度叠加原理：电场强度是矢量，空间中某点的合场强，等于各个场源电荷单独在该点产生的场强的矢量和，遵循平行四边形定则。2、结合等量同种、等量异种电荷的示例，引导学生画图分析合场强的大小与方向。 【补充】一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场是怎样的？ 1、回顾矢量叠加的平行四边形定则，理解场强叠加的核心逻辑；2、动手画图，完成等量同种、异种电荷典型位置的场强叠加分析，掌握矢量叠加的规范方法。 回顾上一节点电荷的相关知识，并作答： 一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。 1、教师的原理讲解对接学生已学的矢量运算知识，学生的画图分析直接落实原理应用，实现新旧知识的无缝衔接；2、为后续电场线的学习做好铺垫，同时让学生初步感受电场分布的对称美，为科学美育思政埋下伏笔。 结合点电荷的相关知识，帮助学生对带电球体电场有更进一步的认识。 环节五 电场线 1、模型引入：电场看不见、摸不着，为了形象描述电场，法拉第引入了电场线这一物理模型，类比初中我们学过的磁感线。2、展示典型电场的电场线分布图：正/负点电荷、等量同种/异种电荷、平行板匀强电场，引导学生观察总结电场线的核心特点。 3. 讲授匀强电场：各点场强大小相等、方向相同的电场，电场线为间隔相等的平行直线，实例为平行带电金属板间的电场。 1、美育引导：“大家仔细观察这些电场线，正点电荷的电场线呈辐射对称，等量异种电荷的电场线左右对称、和谐有序，平行板匀强电场的电场线均匀平行、简洁规整，这就是物理规律中蕴含的 —— 对称美、简洁美、和谐美、秩序美。”2、核心强调：电场线是我们为了描述电场引入的假想模型，3、电场才是客观存在的真实物质。 1、回顾磁感线的相关知识，实现知识迁移；2、观察各类电场线分布图，小组讨论归纳电场线的核心特点：①切线方向表示该点的场强方向；②疏密程度表示场强的大小，越密场强越强；③电场线始于正电荷/无限远，止于负电荷/无限远，不相交、不闭合。 理解匀强电场的电场线分布规律。 1、重新观察电场线分布图，主动发现物理规律中的美感，提升科学审美素养；2、理清核心误区：电场线是假想模型，电场是真实物质，二者不能混淆。 1、教师用类比法降低抽象模型的理解难度，学生的观察归纳对应教师的引导，自主完成模型特点的总结，而非被动记忆；2、培养学生的模型建构、图像分析能力，体会物理模型在科学研究中的重要作用。 1、教师的美育引导对应学生观察到的电场线特征，学生的审美感知直接对接课堂内容，科学美育思政完全融入模型教学，无生硬说教；2、再次巩固“客观真实与科学模型”的辩证关系，强化辩证唯物主义思维。 环节六 拓展应用 1、家国情怀，科技自信拓展：①核心讲解：中国特高压输电技术全球第一，其核心理论基础正是电场与电场强度，特高压技术通过优化电场分布，降低输电损耗，解决了我国 “西电东送” 的核心难题，把陕北的能源转化为清洁电力，送往全国各地；② 前沿拓展：电磁弹射、中国空间站电力系统、可控核聚变、静电除尘等国之重器与民生技术，核心理论都离不开电场与电场强度；③ 价值升华：我国一代代科研工作者，从基础物理理论出发，自主创新、攻坚克难，把书本上的公式变成了服务国家、造福人民的国之重器。 2、社会责任・安全素养科普：① 安全讲解：高压设备附近的电场极强，远超人体安全阈值，结合延安山区输电线路多的特点，提醒学生：严禁攀爬电塔、不在高压线下放风筝、逗留；② 民生应用：讲解静电除尘、静电防护、静电医疗等应用，让学生体会“物理知识既能服务国家战略，也能守护我们的日常生活”。 1、认真倾听，了解我国电磁领域的世界领先地位，结合延安本地的西电东送场景，深刻体会物理知识对国家发展、家乡建设的重要意义；2、产生强烈的民族自豪感与科技自信，激发“学好物理、报效祖国”的内生动力。 学习高压电场安全知识，树立 “生命至上、安全第一”的意识，掌握安全用电、静电防护的基本方法；3. 认同“科学既要探索未知，也要服务民生、守护生命”的社会责任。 1、教师的拓展内容完全呼应导入环节的延安电力场景，学生的情感共鸣直接对接课堂所学知识，家国情怀思政与知识应用深度融合，前后形成完整的逻辑闭环；2、打破“物理知识只是书本公式”的误区，让学生体会物理学科的应用价值，强化学科认同感与使命担当。 教师的安全科普对接延安本地的地理环境，学生的学习直接关联自身的生活安全，社会责任思政完全落地，而非空泛说教；2. 落实“从物理走向社会”的课程理念，让学生体会物理学科的民生价值。 课堂总结 1. 知识体系梳理，带领学生构建逻辑框架：现象感知（怒发冲冠）→概念建立（电场是客观物质）→定量描述（电场强度 E=F/q）→典型电场（点电荷 E=kQ/r²）→形象模型（电场线）→应用拓展（特高压、安全用电）2. 思政闭环升华：① 物质观：世界是物质的，电场是真实存在的，我们要学会用辩证唯物主义的视角认识世界；② 科学精神：科学探索需要敢于质疑、严谨求实、勇于创新的品质；③ 青年使命：学好物理知识，既能守护自身安全，也能服务家乡建设、报效祖国，实现个人价值与国家发展的统一。 1. 跟随教师的梳理，完善自己的课堂笔记，构建完整的知识逻辑框架；2. 内化课堂所学的科学世界观、科学精神与家国情怀，坚定学习目标，提升物理学科核心素养。 1. 教师的知识梳理严格遵循本节课的递进逻辑，学生的体系建构完整还原课堂的学习路径，实现全课知识逻辑的闭环；2. 思政升华完全对接课堂每个环节的思政渗透，实现全课思政逻辑的闭环，最终落实立德树人的根本教学目标。 板书设计 §9.3电场 电场强度 1、电场： ①定义： ②基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，即电场力。 ③电场是客观存在的。 2、电场强度： ①试探电荷：体积足够小；电荷量足够小，不改变源电荷的电场 ②场源电荷 ③电场强度（E） ④定义式： ⑤单位：牛每库（N/C） ⑥物理意义：反映电场强弱的物理量 ⑦方向：电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。 ⑧性质：唯一性，矢量性 3、点电荷的电场： ①大小： ②方向： 4、电场强度的叠加：遵循平行四边形定则。 5、电场线： ①常见电场的电场线分布： 点电荷的电场： 等量电荷电场： ②特点： · 疏密表示电场强度的大小 · 从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远 · 不闭合的曲线 · 不相交 · 不是实际存在的 6、匀强电场： ①各点电场强度的大小相等、方向相同 ②电场线：间隔相等的平行直线 作业设计 布置分层作业，兼顾基础与拓展：1、基础层：教材 P16 “练习与应用” 第1、2题，巩固电场强度的基本概念与计算。2、提升层：完成等量同种、异种电荷连线上与中垂线上的场强分布规律分析，绘制场强变化示意图。3、拓展层（思政融合）：查阅资料，了解我国特高压输电工程中强电场防护的相关技术，撰写一篇 200 字左右的科普短文，谈谈电场理论对现代社会发展的意义。 教学反思与评价 1、本节课以“场的物质性认知”为基础，以“电场强度概念建构”为核心，以问题链为驱动，以实验探究为载体，完整落实了新课标对本节内容的要求，实现了物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四大核心素养的协同发展。 2、学科思政的融入遵循“自然渗透、深度融合”的原则，以物理学史、科学精神、国家科技成就为切入点，避免了思政与知识“两张皮”的问题，实现了知识传授与价值引领的统一。 3、针对本节课的抽象性特点，通过演示实验、类比推理、分组讨论等方式，有效突破了“电场的物质性”“比值定义法的本质”等教学难点，充分发挥了学生的主体作用。 4、后续改进方向：可增加学生分组实验的比重，让学生自主完成电场线的模拟探究，进一步提升学生的动手操作与探究能力；针对学困生，可设计更具阶梯性的问题链，降低概念建构的坡度，实现全员育人。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $