1.3静电场 电场强度和电场线 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“静电场 电场强度和电场线”，通过“静电蝴蝶”实验导入，衔接前两节电荷相互作用及库仑定律，为后续电场能描述铺垫，以实验、视频和问题串为支架，引导学生理解电场物质性及描述方法。 特色在于融合物理学史与实验探究，如AI制作与法拉第跨时空“对话”视频渗透科学态度，“氖灯发光”等实验助学生感知电场存在培养科学探究能力，理论推导与半定量实验结合建构电场强度概念体现科学思维，塑料丝模拟三维电场线提升空间认知，既帮助学生建立物质观和相互作用观，也为教师提供直观教学资源。

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高二 学期 秋季 课题 静电场 电场强度和电场线 课标要求 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。会用电场线描绘电场。 教材分析 在静电场单元中，前两节学习了电荷间的相互作用及库仑定律，本节内容是学生第一次接触到电场的概念，并从电场力的角度定量地、形象地描述电场，后续还将从电场能的角度描述电场，因此在认识电场时，要充分让学生感受电场的存在，深刻地理解为什么要从电场力和电场能的角度来描述电场。教材将本节内容分为“静电场”、“电场强度”、“电场线”三个部分，在发展空间中补充了“电场的叠加原理”。电场叠加原理是研究多个点电荷电场的重要方法，对“场”这类物质的特殊性和“等量异/同种电荷电场线”的理解有一定的帮助。因此，将“电场的叠加原理”安排在“电场强度”之后，“电场线”之前学习。 学情分析 在初中阶段，学生学习了“磁场”，在高中阶段，学习了“万有引力定律”和“库仑定律”。通过这些知识，学生已经了解到，即使物体之间不直接接触，它们之间也能产生相互作用。然而，他们可能尚未理解这种相互作用是通过“场”来实现的，更不清楚“场”实际上是一种物质。因此，在本课时中，我们将重点探讨“电场的物质性”、“如何描述电场？”这两个核心问题。 教学目标 1.通过“静电蝴蝶”实验，体验带电体间的相互作用，结合与法拉第的跨时代“对话”知道电场是一种特殊的物质，通过“带电小球间的相互作用”和“氖灯发光”实验感受电场的存在，进一步发展物质观、相互作用观和能量观。 2.根据电场力的性质从理论探究描述电场的物理量，再结合实验验证并建立电场强度的概念，体会用比值法定义新物理量的科学方法，建构点电荷的电场模型，体会物理模型在探索自然规律中的作用。 3.通过求解两个点电荷、三个点电荷电场中某位置的电场强度，总结电场叠加原理，体会从简单到复杂的研究方法。 4.类比磁感线用电场线描述电场，建构正（负）点电荷的电场线模型，通过实验模拟五种典型电场（正/负点电荷电场、等量异/同种点电荷电场、匀强电场）的电场线，观察电场线的空间分布，归纳电场线的特点。 教学重难点 教学重点： 1. 电场强度的概念。 2. 用电场线描述电场。 教学难点： 1.电场的物质性。 评价任务 1.阐述两个点电荷通过电场实现相互作用过程。（检测目标1） 2.说出和的区别，描述正（负）点电荷电场模型。（检测目标2） 3.计算两个点电荷电场中某点的电场强度。（检测目标3） 4.画出匀强电场的电场线。（检测目标4） 教学过程 热身活动：体验“静电蝴蝶”的活动，在活动中我们观察到了“塑料棒”和“蝴蝶”在不接触的情况下发生了相互作用，这种相互作用是如何实现的呢？ 设计意图：以“静电蝴蝶”的实际情境为切入点，提出本节的核心问题，旨在提升学生的学习兴趣，激发学生解决问题的激情。 【学习任务一】弹力、摩擦力都是发生在直接接触的物体之间，而电荷间的相互作用却可以发生在不接触的带电体间，不接触就可以发生相互作用的还有重力和磁力。不接触物体间的相互作用是怎样产生的呢？（指向目标1） 1.观看与法拉第的跨时空“对话”视频，了解“场”概念的发展史。 2.根据法拉第提出的“电场”的概念，说一说两个点电荷间的相互作用力是怎么产生的？ （评价任务1） 3.电场看不见，摸不着，如何感受电场的存在呢？ 设计意图：电场的物质性是本节内容的难点，在高中阶段，电场的物质性不易直接验证。因此，借助信息技术手段，制作了与法拉第跨时代“对话”的视频，从物理学史的视角，帮助学生更生动地理解电场的物质性。鉴于电场是无形且无法直接触摸，学生在理解时常常感到抽象。因此，设计了“带电体间的相互作用”和“氖灯发光”的实验，使学生能够真实且具体地感知到电场的存在。 【学习任务二】电场看不见，摸不着，如何描述电场呢？（指向目标2） 1.由于电场对置于其中的电荷有力的作用，若要研究点电荷形成的电场，可在电场中某处放入另一点电荷,根据点电荷的受力情况来表征该处电场的性质。为了区分，将电荷称为场源电荷，点电荷称为检验电荷，对放入电场的检验电荷有什么要求吗？ 2.场源电荷的电荷量为，检验电荷的电荷量为，若将检验电荷置于距场源电荷距离为的A点，所受电场力为多少？说一说：可以用检验电荷所受电场力来描述电场吗？ 3.在距场源电荷分别为、2的A、B两点放置不同电量的检验电荷如表所示，请将表格填写完整。找一找：可以用什么物理量来描述电场？ 4.观看实验现象，总结实验结论。 5.电场强度的方向如何描述呢？ 6.和有什么区别呢？（评价任务2） 7.与点电荷距离为的点的电场强度的大小和方向有什么特点呢？如果是负电荷呢？（评价任务2） 设计意图：电场强度是本节的重点内容，对学生科学思维要求较高，以教材“讨论交流”设计的问题串为基础，引导学生从电场力的角度定量地描述电场，通过比值定义法定义电场强度。物理是一门以实验为基础的学科，在静电场中较难精确测量数据，因此采用理论推导与实验验证结合的方式，虽然实验所得数据不是很精确，误差较大，但也能半定量地得出上述结论，让学生深刻地体会物理学理论与实验相结合的研究方法。 【学习任务三】若空间中存在多个点电荷，如何确定某点的电场强度呢？（指向目标3） 1.如图所示，空间中有两个点电荷位于同一直线上的A、B两点，求C点电场强度的大小和方向。 2.若空间中还有一个点电荷D呢？此时C点的电场强度如何求解呢？（评价任务3） 设计意图：电场的叠加原理是教材发展空间中的内容，它为求解多个点电荷产生的电场提供了一种关键的方法。这一原理对等量同种或异种点电荷电场的学习具有至关重要的意义。因此，特意设计了这部分内容，旨在承上启下，既是对前面知识的应用，也为后续学习打下基础。从一个点电荷过渡到两个点电荷再到三个点电荷，最后延伸到一般带电体，旨在让学生体会从简单到复杂的研究方法。 【学习任务四】一般来说，电场中各点的场强大小各不相等，方向也各不相同，如何形象地、直观地描述电场呢？在初中描述磁场时，我们是在磁场中放置小磁针，根据小磁针的受力描绘出了磁感线形象地描述磁场。可以用类似的方法描述电场吗。（指向目标4） 1.画出点电荷周围不同位置的电场强度 2.负点电荷的电场线如何分布呢？ 3.根据电场线分布如何描述电场强度呢？ 4.一般电场的电场线常是曲线，如何描述电场强度的方向呢？ 5.观看实验模拟正/负点电荷电场、等量异/同种点电荷电场的电场线，归纳电场线的特点。 6.匀强电场中各点的电场强度的大小相等，方向相同，匀强电场的电场线是如何分布的呢？（评价任务4） 7.观看实验模拟匀强电场的电场线分布。 设计意图：通过类比磁感线，学生能够较为容易地理解使用电场线来描绘电场的方法。正负点电荷的电场线模型对学生而言容易绘制。然而，绘制的图像仅能展示电场的二维分布，为了帮助学生更直观地理解电场分布，教材中设计了使用木屑模拟电场线的实验活动。为了使学生能够观察到三维空间中电场的分布，我们采用塑料丝来模拟电场线。最后，通过观察几种典型电场的电场线分布，类比磁感线的特点，以问题串的方式，归纳电场线的特点。匀强电场并非本节的核心内容，但在学生掌握了利用电场线来直观描述电场分布之后，根据匀强电场的特性，绘制其电场线分布图变得相对简单，同时这也是检验学生对电场线理解的一个有效方式。 【课堂小结】 1.电荷之间的相互作用是如何实现的呢？ 2.电场看不见，摸不着，我们是如何研究电场的呢？ 3.关于本节学习内容，你还有什么疑惑呢？ 设计意图：通过回答本课时的核心问题，梳理本课时的核心概念和建立概念用到的科学思维和方法，反思在学习过程中存在的疑惑。 教学反思 1.学生从感知电场到描述电场的过程中，经历了从表象到本质、从定性到定量的复杂且漫长的认识过程，深入地体会到面对困难不退缩、勇于探索真理的科学家精神。 2.通过AI制作了与法拉第的跨时空“对话”，从物理学史的视角，帮助学生生动地理解电场的物质性。设计了“带电体间的相互作用”和“氖灯发光”的实验，使学生能够真实地感知到电场的存在，理解为什么要从电场力和电场能的角度描述电场。 3.通过理论探究和半定量实验验证相结合的方法，定义了电场强度的概念，深刻地体会物理学理论与实验相结合的研究方法。 4.通过塑料丝模拟电场线，让学生能够观察到三维空间中电场的分布，感受电场的空间立体性和对称美。 学科网（北京）股份有限公司 $