9.3 电场 电场强度 教学设计 -2026-2027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的物质性、电场强度的概念与矢量性及电场线等核心知识点，通过“怒发冲冠”静电实验导入，观察头发散开现象提问电荷不接触如何传递力，引出电场，衔接超距作用与场的物质观，搭建从现象到本质的学习支架。 此资料亮点在于融合科学探究、科学思维与科学态度，以实验激发问题意识，用比值法定义场强培养科学推理能力，结合法拉第物理学史渗透创新精神。采用分层互动与针对性例题，助力学生建立场的物质观念和矢量思维，提升教师课堂效率与重难点突破效果。

《电场 电场强度》教学设计 一、基本信息 1. 学科：高中物理 1. 教材版本：人教版高中物理必修第三册 1. 课时：1 课时（45 分钟） 1. 课题：9.3 电场 电场强度 二、学科素养目标 （一）物理观念 1. 理解电场是电荷周围客观存在的特殊物质，厘清电荷间相互作用依靠电场传递，建立 “场” 的物质观，摒弃超距作用的错误认知。 1. 掌握电场强度的物理意义、定义式与矢量方向，区分电场强度定义式和点电荷场强决定式 ，形成描述电场强弱、方向的场强观念。 1. 认识电场线是描述电场的理想化模型，能通过电场线疏密、切线方向判断场强大小与方向，熟知常见电场（点电荷、等量异种 / 同种电荷、匀强电场）的电场分布特征。 （二）科学思维 1. 通过 “试探电荷探测电场” 的比值定义法，体会用比值法定义物理量的科学逻辑，区分定义式与决定式的物理内涵，提升逻辑辨析能力。 1. 运用矢量叠加原理解决多个点电荷的场强合成问题，熟练使用平行四边形定则、正交分解法处理矢量运算，建立电场叠加的矢量思维。 1. 结合静电实验现象、电场线图像进行归纳推理，能根据带电粒子运动轨迹判断电场方向、粒子电性、场强大小变化，发展模型建构与图像分析思维。 （三）科学探究 1. 观察 “怒发冲冠” 静电演示实验，自主提出 “电荷不接触为何产生斥力” 的探究问题，形成问题意识。 1. 通过对比电场中不同位置试探电荷受力大小，自主推导电场强弱的描述方法，参与电场强度概念的建构过程，体验科学概念的探究生成过程。 1. 结合电场线示意图分组讨论，合作总结电场线五条核心特征，完成典型电场分布的对比探究，提升合作探究、归纳总结能力。 （四）科学态度与责任 1. 了解法拉第提出 “场” 概念的物理学史，感受科学家突破传统 “超距作用” 的创新精神，培养敢于质疑、大胆创新的科学精神。 1. 能运用电场、场强知识解释生活中的静电现象（静电起电机、静电吸附），认识电磁现象在生活、科技中的应用价值，树立物理服务生活的责任意识。 1. 严谨区分客观存在的电场与假想的电场线，区分场源电荷、试探电荷，养成严谨、客观、实事求是的物理研究习惯。 三、教学重难点 重点 1. 电场的物质属性、电场强度的概念与矢量性； 1. 电场强度定义式、点电荷场强决定式的区别与应用； 1. 电场线的特点与典型电场分布规律。 难点 1. 理解电场是看不见、客观存在的特殊物质，建立 “场” 的物质观念； 1. 辨析中E与F、q无关，厘清定义式与决定式本质差异； 1. 场强矢量叠加运算、结合粒子轨迹分析电场性质。 四、教学准备 1. 实验器材：静电起电机、绝缘台（怒发冲冠演示装置）； 1. 多媒体：PPT 课件、法拉第人物图像、各类电场线分布图、例题示意图； 五、教学过程（45 分钟） 环节 1：情境导入，激趣设问（5 分钟） 教师活动 1. 课堂演示静电起电机 “怒发冲冠” 实验，展示课件中实验实拍图； 1. 提问引导：大家观察到头发全部向外散开，为什么人体没有互相接触，头发之间却会相互排斥？力没有接触怎么传递？ 1. 抛出历史矛盾：过去科学家认为电荷间是 “超距作用”，不需要媒介就能隔空施力；法拉第提出了完全不同的观点，今天我们就通过探究解开这个谜题。 学生活动 1. 观察实验现象，直观感受同种电荷相斥； 1. 小组简短交流，大胆猜想电荷间作用力的传递方式； 1. 记录疑问：不接触的电荷之间依靠什么传递力？ 师生互动设计 师：头发带上同种电荷，同种电荷相互排斥，那排斥力是直接凭空产生的吗？ 生 ：应该不是。 师：这就引出法拉第的核心观点 —— 电荷周围存在一种看不见的物质：电场。 设计意图：利用趣味静电实验制造认知冲突，自然引出本节课核心研究对象 “电场”。 环节 2：新知探究一 电场的本质（8 分钟） 教师活动 1. 展示法拉第人物画像，简单介绍物理学史：法拉第首创 “场” 概念，推翻超距作用理论； 1. 板书电场定义：电荷周围客观存在的特殊物质； 1. 分层讲解电场两大核心特征：①客观存在，具备能量、动量，是物质的另一种形态；②基本性质：对场内电荷施加电场力； 1. 示意图演示：电荷 A 产生电场，对电荷 B 施力；电荷 B 产生电场，对电荷 A 施力，说明相互作用力依靠电场传递。 学生活动 1. 阅读教材，标记电场的定义与性质； 1. 对比实物（书本、桌子）与电场，理解 “特殊物质” 的含义； 1. 独立回答导入环节问题：头发间的排斥力，是头发电荷产生的电场相互作用的结果。 师生互动设计 师：电场看不见摸不着，为什么说它真实存在？ 生：因为它能对电荷产生力的作用，力是真实存在的，所以电场客观存在。 师：实物由分子原子构成，电场没有实体粒子，为什么依然属于物质？ 生：教材说电场具有能量、动量，满足物质的属性。 师总结：判断物质不只有 “看得见摸得着” 一种标准，具备能量、能产生相互作用的场，也是物质。 环节 3：新知探究二 电场强度（12 分钟） 教师活动 1. 创设问题情境：同一源电荷+Q周围 A、B 两点，离电荷远近不同，试探电荷受力大小不同，说明电场有强弱、方向之分，需要物理量定量描述； 1. 区分两个概念：场源电荷Q（激发电场）、试探电荷q（体积、电量极小，不改变原电场）； 1. 推导电场强度定义：，讲解单位、物理意义； 1. 矢量性教学：规定正试探电荷受力方向为场强方向，负电荷受力与场强反向，配图演示正负点电荷场强方向； 1. 对比辨析：定义式（所有电场通用，E与F、q无关）；点电荷决定式（仅真空点电荷，E由Q、r决定）； 1. 场强叠加原理：多个点电荷的场强为矢量和，讲解平行四边形定则、正交分解法。 学生活动 1. 小组讨论：为什么试探电荷电量必须足够小？ 1. 课堂演算：同一位置更换不同试探电荷，验证比值恒定； 1. 作图练习：画出正负点电荷周围三点的场强方向； 1. 完成例题 1（圆周四点电荷场强叠加），小组上台展示解题过程。 答案:CD 师生互动设计 互动 1（辨析定义式） 师：根据，能不能说场强E和电场力F成正比，和试探电荷q成反比？ 生：不能，同一个位置电场本身不变，F、q同步变化，比值不变。 师：如果拿走试探电荷q，该点场强还存在吗？ 生：存在，场强由场源电荷决定，和试探电荷无关。 互动 2（场强叠加例题讲评） 师：圆周上+q、-q在圆心 O 产生的合场强方向朝哪里？ 生：水平向右。 师：想要 O 点合场强为零，补充的电荷需要产生向左的等大场强，应该放在哪里、带何种电荷？ 生：D 点，正电荷q，对应选项 D。 环节 4：新知探究三 电场线（10 分钟） 教师活动 1. 电场线定义：假想曲线，切线方向为场强方向，仅用来形象描述电场； 1. 逐条讲解电场线五大核心特征； 1. 依次展示 4 类典型电场线分布图：孤立点电荷、等量异种电荷、等量同种电荷、匀强电场，逐一梳理分布特点； 1. 例题 2、例题 3 讲解：结合粒子轨迹判断电性、速度、加速度变化。 【例2】正电荷q在电场力作用下由p向Q做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是下图中的哪一个？（ ） 答案：D 【例3】 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，其运动轨迹如图中虚线所示，若不计粒子所受重力，下列说法中正确的是（　　） A．粒子带负电荷 B．粒子的初速度不为零 C．粒子在A点的速度大于在B点的速度 D．粒子的加速度大小先减小后增大 答案：B 学生活动 1. 自主梳理电场线特点，同桌互相抽查背诵； 1. 对比等量异种、同种电荷电场线，找出中点场强差异； 1. 独立完成轨迹分析例题，标注电场线方向、粒子受力方向。 师生互动设计 师：电场线会不会相交？为什么？ 生：不会，一点只能有一个场强方向，相交会出现两个切线方向，矛盾。 师：带电粒子运动轨迹一定和电场线重合吗？ 生：不一定，只有初速度沿电场线、只受电场力时才重合。 师：例题 3 粒子轨迹向电场线内侧弯曲，说明受力指向轨迹凹侧，粒子带什么电？ 生：受力与场强反向，带负电。 环节 5：课堂小结 + 随堂练习（7 分钟） 1. 师生共同梳理框架 教师引导，学生集体口述：电场（物质）→电场强度（定义、矢量、两个公式、叠加）→电场线（模型、特征、典型电场）； 1. 三道随堂选择题当堂完成，随机抽取学生作答，讲解易错点； 1. 布置课后作业：完成教材课后习题，绘制四类典型电场线示意图。 1．关于电场，下列说法中正确的是（　） A．电场是电荷周围空间假想的特殊物质 B．电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型 C．场源电荷必须是点电荷 D．电荷间的相互作用是通过电场产生的 答案：D 2.关于电场强度的说法中，正确的是（　　） A．根据定义式E=F/q ，说明E与放在该点的点电荷q有关 B．电场强度方向总是跟电荷所受到电场力方向一致 C．如果电量为q的负电荷，在电场中某点受到的电场力大小为F，则该点的场强大小等于F/q ，但场强方向与F和方向相反 D．如果取走放在电场中某点的检验电荷，则该点场强也相应变为零。 答案：C 3.如图所示，在真空中等量异种点电荷形成的电场中:O是电荷连线的中点，C、D是连线中垂线上关于O对称的两点，A、B是连线延长线上的两点，且到正、负电荷的距离均等于两电荷间距的一半。则以下结论正确的是( 　　) A.B、C两点电场强度方向相反 B.A、B两点电场强度相同 C.C、O、D三点比较，O点电场强度最弱 D.A、O、B三点比较，O点电场强度最弱 答案：AB 六、板书设计 9.3 电场 电场强度 一、电场 1. 客观存在的特殊物质，法拉第提出 1. 性质：对电荷施加电场力 1. 静电场：静止电荷产生 二、电场强度E 1. 定义式： 所有电场通用，E与F、q无关 1. 矢量：正电荷受力同向，负电荷反向 1. 点电荷决定式：（真空点电荷） 1. 叠加：矢量和，平行四边形定则 三、电场线（假想模型） 1. 切线 = 场强方向；疏密 = 场强大小 1. 起正、止负；不相交、不闭合 1. 四类电场：点电荷、等量异种、等量同种、匀强电场 七、教学反思 （一）课堂亮点 1. 分层互动设计落实学生主体地位：本节课全程采用分层提问、小组讨论、上台解题、同桌互查等多元师生互动，针对难点（定义式与决定式辨析、场强矢量叠加）设置递进式问题链，避免教师单向灌输，充分调动学生科学思维。 1. 物理学史融入素养培养：介绍法拉第建立 “场” 概念的创新历程，引导学生体会质疑、创新的科学精神，落实科学态度与责任目标；四类电场线图像对比教学，借助可视化模型降低抽象电场的理解难度。 1. 例题与随堂练习针对性强：例题覆盖场强叠加、轨迹分析两大难点，随堂练习直击高频易错点（场强与试探电荷的关系、电场客观存在判断），即时检验课堂学习效果。 （二）课堂存在不足 1. 矢量叠加环节时间分配紧张：部分基础薄弱学生对正交分解法掌握较慢，课堂仅讲解一道叠加例题，缺少分层梯度练习，课后仍有学生无法独立完成多电荷场强合成。 1. “场是特殊物质” 观念渗透不够深入：少数学生仍潜意识认为电场是人为虚构的工具，混淆 “电场（客观）” 和 “电场线（假想）”，二者区分的对比探究时间不足。 （三）改进优化措施 1. 课时拆分与分层任务：下节课设置 10 分钟专项习题训练，设计梯度场强叠加计算题；课前准备简易矢量分解学案，提前预习平行四边形定则，降低课堂运算难度。 1. 增设对比探究活动：增加小组辩论 “电场是否真实存在”，从作用力、能量、电磁波三个角度论证电场的物质性，明确区分客观电场与假想电场线，破除认知误区。 1 学科网（北京）股份有限公司 $