2024-2025版高中物理第一章靜電場微型專題1庫侖力作用下的平衡教學實錄新人教版選修3-1授課內容授課時數授課班級授課人數授課地點授課時間設計思路本節課以“庫侖力作用下的平衡”為主題，緊密圍繞高中物理選修3-1教材第一章靜電場的內容展開。通過實例分析和實驗演示，引導學生掌握庫侖力計算和平衡條件，培養學生的物理思維能力和實驗操作技能。課程設計注重理論與實踐相結合，旨在提高學生對靜電場知識的理解和應用能力。核心素養目標1.培養學生運用物理思維分析靜電場中庫侖力作用下的平衡問題。

2.提升學生實驗操作能力，通過實驗探究庫侖力與平衡狀態的關系。

3.增強學生科學探究精神，學會設計實驗、收集數據、分析結果。

4.培養學生嚴謹的科學態度和團隊合作意識。教學難點與重點1.教學重點，

①理解并掌握庫侖定律的公式及其適用條件；

②掌握靜電場中電荷之間的相互作用力，能夠計算庫侖力的大小和方向；

③應用平衡條件分析靜電場中電荷的平衡狀態，包括共點電荷和非共點電荷系統。

2.教學難點，

①理解庫侖定律公式中各個物理量的含義及其關系；

②分析復雜靜電場中電荷的平衡問題，尤其是非共點電荷系統；

③將庫侖力與平衡條件結合，解決實際問題，如帶電粒子在電場中的運動軌跡問題；

④通過實驗探究，驗證庫侖定律的正確性，并理解實驗誤差產生的原因。教學資源-軟硬件資源：計算機、投影儀、示波器、數字萬用表、電源、庫侖計、實驗板、導線、電荷棒、小球等。

-課程平臺：學校內部教學網絡平臺。

-信息化資源：靜電場相關動畫、庫侖定律公式推導視頻、靜電場實驗演示視頻。

-教學手段：多媒體教學、實驗演示、小組討論、課堂提問。教學流程1.導入新課

-首先回顧上一節課學習的電荷和電場概念，引導學生思考電荷之間的相互作用。

-通過提問：“同學們，你們知道電荷之間是如何相互作用的嗎？這種作用力有什么特點？”激發學生的思考。

-展示靜電場的基本現象，如帶電物體吸引輕小物體、同種電荷相互排斥等，引發學生對靜電場力的興趣。

-引入本節課的主題：“今天我們將學習庫侖力作用下的平衡問題，探究電荷在靜電場中的平衡狀態。”

-用時：5分鐘

2.新課講授

-講解庫侖定律公式及其適用條件，引導學生理解電荷之間的相互作用力。

詳細內容：

①介紹庫侖定律公式：\(F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}\)

②講解公式中的各個物理量：電荷量\(q_1,q_2\)，距離\(r\)，靜電力常數\(k\)

③分析公式的適用條件：真空中點電荷之間的相互作用

用時：10分鐘

-探討靜電場中電荷的平衡條件，包括共點電荷和非共點電荷系統。

詳細內容：

①共點電荷平衡條件：電荷之間的相互作用力相互抵消

②非共點電荷平衡條件：電荷之間的相互作用力合力為零

③通過實例分析，如等量異種電荷在點電荷的平衡位置，講解平衡條件在實際問題中的應用

用時：10分鐘

-講解如何通過實驗探究庫侖力與平衡狀態的關系。

詳細內容：

①介紹實驗裝置：庫侖計、實驗板、電荷棒等

②演示實驗步驟：放置電荷棒，調節距離，測量靜電力大小

③分析實驗結果，驗證庫侖定律的正確性，并討論實驗誤差可能的原因

用時：10分鐘

3.實踐活動

-學生分組進行實驗，觀察并記錄實驗現象，分析實驗數據。

詳細內容：

①學生分組，每組提供實驗器材

②學生按照實驗步驟進行操作，記錄實驗數據

③學生分析實驗數據，總結實驗結果

用時：15分鐘

-學生獨立完成靜電場中電荷平衡問題的計算。

詳細內容：

①提供具體問題，如計算兩同種電荷之間的靜電力大小

②學生運用所學知識進行計算，求解靜電力

③學生展示計算過程和結果，教師點評

用時：10分鐘

-學生討論靜電場中復雜電荷系統的平衡問題。

詳細內容：

①提供復雜電荷系統的案例，如等量同種電荷在非共點位置

②學生分組討論，分析電荷之間的相互作用力

③學生展示討論結果，教師點評

用時：10分鐘

4.學生小組討論

-學生小組討論以下三個方面內容：

①如何根據庫侖定律計算電荷之間的靜電力？

②靜電場中電荷的平衡條件有哪些？

③如何通過實驗驗證庫侖定律的正確性？

舉例回答：

①學生回答：“根據庫侖定律，我們可以通過測量電荷量、距離和靜電力常數來計算電荷之間的靜電力。”

②學生回答：“靜電場中電荷的平衡條件是電荷之間的相互作用力相互抵消，或者合力為零。”

③學生回答：“我們可以通過改變電荷之間的距離，觀察靜電力大小的變化來驗證庫侖定律的正確性。”

用時：5分鐘

5.總結回顧

-回顧本節課所學內容，強調庫侖定律和電荷平衡條件的重要性。

詳細內容：

①回顧庫侖定律公式及其適用條件

②強調靜電場中電荷的平衡條件

③總結本節課的教學重點和難點

用時：5分鐘

總計用時：45分鐘拓展與延伸1.提供與本節課內容相關的拓展閱讀材料

-《靜電場中的電勢能和電勢》

-閱讀材料內容：介紹電勢能和電勢的概念，以及它們在靜電場中的作用和計算方法。

-目的：幫助學生理解電荷在靜電場中的能量變化，為后續學習電勢能和電勢做準備。

-《靜電場的應用實例》

-閱讀材料內容：列舉靜電場在實際生活中的應用實例，如靜電除塵、靜電噴漆等。

-目的：讓學生認識到靜電場知識的應用價值，激發學習興趣。

-《靜電場中的電容器》

-閱讀材料內容：介紹電容器的原理、種類和電容量計算方法。

-目的：為學生后續學習電容器打下基礎，了解電容器在電路中的應用。

2.鼓勵學生進行課后自主學習和探究

-鼓勵學生自主探究靜電場中的靜電平衡問題，如：

-研究不同形狀的導體在靜電場中的電荷分布情況。

-探究靜電場中電荷在非均勻電場中的運動軌跡。

-設計實驗驗證靜電場中的電荷平衡條件。

-引導學生思考靜電場與日常生活的關系，如：

-分析靜電場在衣物、頭發等日常用品中的作用。

-探討靜電場在工業生產中的應用，如靜電噴漆、靜電除塵等。

-鼓勵學生查閱相關資料，如物理期刊、科普書籍等，拓寬知識面。

-組織學生進行小組討論，分享各自的探究成果，促進交流與合作。教學評價與反饋1.課堂表現：

-學生對庫侖定律公式的理解程度：通過提問和回答問題的方式，評估學生對庫侖定律公式及其適用條件的掌握情況。

-學生對靜電場中電荷平衡條件的應用能力：觀察學生在解決實際問題時的思路和方法，評估其對平衡條件的應用能力。

-學生實驗操作的熟練程度：通過觀察學生在實驗過程中的操作規范和實驗數據的準確性，評估其實驗操作能力。

2.小組討論成果展示：

-學生對靜電場中復雜電荷系統的分析能力：通過小組討論成果展示，評估學生對復雜電荷系統的分析能力，如能否正確判斷電荷之間的相互作用力。

-學生在小組討論中的參與度：觀察學生在討論過程中的發言次數、表達清晰度以及與組員合作的情況，評估其參與度和團隊協作能力。

-學生對實驗結果的分析和總結能力：通過小組討論成果展示，評估學生對實驗結果的分析和總結能力，如能否正確解釋實驗現象。

3.隨堂測試：

-庫侖定律公式的應用：給出具體的電荷配置，要求學生計算電荷之間的靜電力大小。

-靜電場中電荷平衡條件的應用：給出一個靜電場問題，要求學生分析電荷的平衡狀態，并解釋原因。

-靜電場中電勢能和電勢的計算：給出一個靜電場問題，要求學生計算電荷在某點的電勢能和電勢。

-通過隨堂測試，評估學生對本節課內容的掌握程度，并及時發現學習難點。

4.學生自評與互評：

-學生自評：鼓勵學生在課后反思自己的學習過程，總結學習收獲和不足，提出改進措施。

-學生互評：組織學生之間相互評價，分享學習心得，互相鼓勵，共同進步。

5.教師評價與反饋：

-針對學生在課堂上的表現，給予及時、具體的反饋，肯定優點，指出不足，并提出改進建議。

-針對學生在小組討論和實踐活動中的表現，給予評價，鼓勵積極參與，提出創新性的觀點。

-針對學生在隨堂測試中的表現，分析測試結果，了解學生的學習難點，調整教學策略。

-針對學生自評和互評，給予指導，幫助學生樹立正確的學習態度，提高自我評價能力。內容邏輯關系①庫侖定律

-本文重點知識點：庫侖定律公式\(F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}\)

-重點詞句：靜電力常數\(k\)，電荷量\(q_1,q_2\)，距離\(r\)，相互作用力

②靜電場中的電荷平衡

-本文重點知識點：電荷在靜電場中的平衡條件

-重點詞句：共點電荷平衡，非共點電荷平衡，相互作用力相互抵消，合力為零

③庫侖力作用下的平衡問題

-本文重點知識點：分析庫侖力作用下的平衡問題，包括共點電荷和非共點電荷系統

-重點詞句：電荷的平衡位置，靜電力與平衡狀態的關系，實驗驗證庫侖定律反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創新

1.案例教學法的應用

-在教學中，我們可以嘗試引入一些實際的物理現象或工程案例，讓學生在解決具體問題的過程中，加深對靜電場知識的理解。比如，通過分析靜電除塵器的工作原理，讓學生理解庫侖定律在實際應用中的重要性。

2.多媒體與實驗結合

-利用多媒體技術，如動畫、視頻等，展示靜電場的動態變化，幫助學生直觀地理解抽象的物理概念。同時，結合實驗操作，讓學生親身體驗靜電場的存在，增強學習的趣味性和實踐性。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生對物理概念理解不夠深入

-在教學過程中，我發現有些學生對物理概念的理解停留在表面，缺乏深入思考和探究。這可能導致他們在解決復雜問題時，無法靈活運用所學知識。

2.實驗操作與理論教學脫節

-雖然我們安排了實驗課程，但部分學生在實驗操作過程中，仍然存在理論與實際操作脫節的問題。這需要我們在實驗教學中，更加注重理論與實踐的結合。

3.學生參與度不足

-在小組討論和實踐活動環節，部分學生參與度不高，可能是因為他們對物理學科的興趣不足或者學習方法不當。

反思改進措施（三）

1.加強概念教學，提高學生理解深度

-在教學中，我將更加注重對物理概念的解釋和舉例，通過對比、類比等方法，幫助學生深入理解物理概念。

2.優化實驗設計，增強理論與實踐結合

-在實驗教學中，我將設計更加貼近實際的實驗項目，讓學生在實驗操作中更好地理解理論知識，同時提高實驗技能。

3.提升學生參與度，激發學習興趣

-為了提高學生的參與度，我會嘗試多種教學方法，如小組合作、角色扮演等，激發學生的學習興趣。同時，關注學生的學習反饋，及時調整教學策略。典型例題講解例題1：兩個點電荷，電荷量分別為\(q_1=2\muC\)和\(q_2=-3\muC\)，它們之間的距離為\(r=0.1\)m。求它們之間的靜電力大小和方向。

解答：根據庫侖定律公式\(F=k\frac{|q_1q_2|}{r^2}\)，其中\(k=9\times10^9\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2\)。

計算靜電力的大小：

\[F=9\times10^9\times\frac{|2\times(-3)|}{(0.1)^2}=9\times10^9\times\frac{6}{0.01}=5.4\times10^{11}\,\text{N}\]

由于\(q_1\)和\(q_2\)為異種電荷，它們之間的靜電力方向是從\(q_1\)指向\(q_2\)。

例題2：在一個點電荷\(q=5\muC\)產生的靜電場中，距離點電荷\(r=0.2\)m處的電場強度是多少？

解答：電場強度\(E\)的公式為\(E=k\frac{|q|}{r^2}\)。

計算電場強度：

\[E=9\times10^9\times\frac{5\times10^{-6}}{(0.2)^2}=9\times10^9\times\frac{5\times10^{-6}}{0.04}=1.125\times10^7\,\text{N/C}\]

例題3：在一個均勻的電場中，電場強度\(E=200\,\text{N/C}\)，一個電荷\(q=0.5\,\text{C}\)在電場中受到的力是多少？

解答：電荷在電場中受到的力\(F\)為\(F=qE\)。

計算力的大小：

\[F=0.5\times200=100\,\text{N}\]

例題4：兩個等量同種電荷\(q\)相距\(d\)，它們之間的庫侖力為\(F\)。若將它們之間的距離增加到\(2d\)，庫侖力將變為多少？

解答：根據庫侖定律，原來的庫侖力為\(F=k\frac{q^2}{d^2}\)。新的庫侖力為\(F'=k