主題五電與磁及其應用

第一節電場電場強度教學設計案例

課程內容第一節電場電場強度

課程類型啟發講授課課時2學時

本節主要讓學生通過實驗，了解靜電現象，能用原子結構

模型和電荷守恒的觀念分析靜電現象。理解電場是一種特殊形

態的物質，且可被實驗檢驗；通過對電場概念的學習，發展物質

教材內容觀念。了解電場強度的概念，體會用比值定義物理量的方法。會

分析用電場線描述常見的電場，能通過電場線直觀地了解電場力的

性質。知道電場線、勻強電場都是物理模型，進一步體會科學研

究中的理想模型方法。能列舉生產、生活中應用靜電的實例，了

解靜電的危害及防護方法。

學生在初中沒有學習過電場的概念，因此，本節內容對學

生來說完全是新知識。這就要求老師在教學中，要從靜電現象

開始，循序漸進地讓學生建構起電場的概念，了解電場的力的

學情分析

性質，建構電場強度的概念，了解比值定義法，建構電場線物理

模型，了解其特點，再建構起勻強電場物理模型，為后續學習打

好基礎。

1.建構電場、電場強度等概念，鞏固和形成電場是特殊形

態的物質、電場中的不同位置有強弱的不同、電場可以用電場

線來描繪等物理觀念，并了解其在生產、生活中的應用。

2.了解建構檢驗電荷、電場線、勻強電場等物理模型的方

教學目標

法和定義電場強度的比值定義法，了解總結電場線特點的歸納

法和解釋勻強電場特點的演繹法等。

3.通過觀察帶電體之間的相互作用、觀察火花放電現象等

演示實驗，增加有關電場性質的感性認識，提高實驗觀察等核

心素養。通過有關靜電防護的實踐活動，增強技術運用等核心

素養。

4.通過與同學討論，進一步了解靜電知識，提高安全意識，

增強交流合作等核心素養。了解我國古代科學家在電學方面取

得的科技成果，增強科技傳承等核心素養。

讓學生建構電場、電場強度的概念，建構電場線、勻強電場

教學重點

物理模型。

建構電場的概念、利用比值定義法建構電場強度的概念、

教學難點

了解電場線的特點。

讓學生通過自主學習與合作學習了解新知識，形成新觀念，

教學策略

提高實驗觀察能力，受到科學方法熏陶。

主要教法啟發式講授、演示實驗、組織合作學習

主要學法自主學習、觀察實驗、思考討論、合作學習

多媒體課件展示系統、帶橫桿的鐵架臺1個、用棉線拴著

的小箔筒2個、絲綢1塊、毛皮1塊、玻璃棒1根、橡膠棒1

教學資源

根、靜電感應起電機1臺、帶絕緣底座直徑約6cm的金屬球1

個等。

課堂實施

教學設計意

教學內容教師活動學生活動

環節圖

1.什么是電荷量？1.安排學對教材和讓學生

2.通過觀察帶電體之間的相互生進行預教學視頻通過課

作用的實驗，可以感受到帶電體習（閱讀教進行學習前自主

課前

之間是通過什么發生相互作用材、觀看老和思考，學習，發

準備

的？師提供的并與同學現自己

3.什么是電場力？微課視討論其中不理解

4.什么是檢驗電荷？頻）。發現的問的問題，

5.什么是電場強度？電場強度2.就學生題，將疑準備到

的方向是如何規定的？提出的問問反饋給課堂上

6.什么是電場線？電場線有什題進行有老師。與同學

么特點？針對性地討論，與

7.什么是勻強電場？備課，準備老師交

8.在生產生活中，靜電有哪些在課堂上流，解決

危害？應該如何防護？學生討論疑問。

時給予指

導。

新創設情境：展示圖片、觀看、思激發學

課不論在城市，還是在提問：考生學習

引鄉村，人們經常可以看到架得高的動力，明

入很多架空線路。如果仔細電線與架確學習

觀察會發現，有的電線架得低的電目標

得高，有的電線架得低，如線有什么

圖所示。區別呢？

新孤立物體攜帶的電荷講述傾聽、記讓學生

課很快會達到一種相對靜止憶鞏固初

課堂教狀態，因此被稱為靜電。中所學

實施學電荷分為正電荷和負知識，做

電荷兩種，用絲綢摩擦過好與中

的玻璃棒帶正電荷，用毛職知識

皮摩擦過的橡膠棒帶負電銜接。

荷。同種電荷相互排斥，異

種電荷相互吸引。

電荷的多少稱為電荷

量，常用。或q表示，它

的國際單位制單位是C

（庫）。

科學家發現，自然界

中存在的最小電荷是電子

和質子所帶的電荷。我們

把這個最小的電荷稱為元

電荷，用e表示。

e=1.6xIO"c

演示實驗：觀察帶電進行演示觀看實增加學

體之間的相互作用實驗，提驗、合作生對電

在如圖所示的鐵架臺問：學習、回場的感

的橫桿上，用棉線拴著兩兩個帶電答：性認識。

個小箔筒。用與絲綢摩擦體之間是一種看不

過的玻璃棒和與毛皮摩擦通過什么見的物質

過的橡膠棒分別讓兩個小發生相互----電場

箔筒帶上電荷。觀察兩個作用的？（學生也

帶電體之間的相互作用。可能答不

上來）。

經過長期的科學研講解傾聽、理讓學生

究，人們認識到：電荷之間解進一步

的相互作用是通過一種特增加對

殊物質發生的。這種存在電場的

于電荷周圍看不見、摸不認識。

著，但可測量的特殊形態

的物質，稱為電場。只要電

荷存在，電荷的周圍就存

在著電場。電場的基本性

質是對放入其中的電荷有

力的作用，這種力稱為電

場力。

例如，電荷A對電荷

B的作用，實際上是電荷A

的電場對電荷B的作用；

電荷B對電荷A的作用，

實際上是電荷B的電場對

電荷A的作用。

【應用與拓展】組織學生閱讀、質讓學生

靜電噴涂自主學習，疑了解電

巡視、答疑場在生

產中的

應用。

我國早在西漢時期就講述傾聽了解我

發現摩擦過的玳瑁具有吸國古代

引輕小物體的性質，后來對靜電

還將這一性質用來辨別琥的研究

珀的真假。西晉時期人們和應用。

還發現了梳子與絲綢摩擦

起電引起的放電及發聲的

現象。到了宋代，有人用孔

雀毛扎成的翠羽掃帚清掃

一些物品碎屑等，清掃效

果特別好。我國古代對靜

電的研究和應用，豐富了

人們對電的認識。

電場既然對放入其中講述傾聽、記幫助學

的電荷都有力的作用，那憶生建構

么它有什么規律呢？下面檢驗電

我們就結合實驗，來分析荷物理

電場的力的性質。模型。

為了分析電場的力的

性質，需要引入一種物理

模型一一檢驗電荷，代表

一種體積和電荷量都非常

小的電荷。

演示實驗：觀察電荷進行演示觀看實引導學

在電場中不同位置的受力實驗是，提驗、合作生通過

情況問：學習、回現象歸

在如圖所示鐵架臺的此現象說答：納規律。

橫桿上B點，用棉線拴著明在電場此現象說

一個小箔筒。在沿著橫桿中的不同明在電場

方向與小箔筒等高的A點，位置，電場中的不同

放置一個直徑約6cm的金的強弱程位置，電

屬球。此時棉線處于豎直度如何？場的強弱

位置。用感應起電機使金程度不

屬球帶上正電荷，讓小箔同，后金

筒也帶上少量正電荷，觀屬球越

察棉線偏離豎直位置的角遠，電場

度。再將棉線的位置分別越弱。

移到C點和。點，觀察棉

線偏離豎直位置的角度。

科學家們通過大量實講解傾聽、理讓學生

驗發現，將不同的檢驗電解、記憶建構電

荷放在電場中的同一點，場強度

發現不同的檢驗電荷受到的概念，

的電場力不同，例如，將一進一步

個電荷量為q的檢驗電荷了解比

放在該點，受到的電場力值定義

為F；如果將電荷量為2q法。

的檢驗電荷放在該點，則

受到的電場力為2/；而將

電荷量為3q的檢驗電荷放

在該點，受到的電場力為

3F……但是檢驗電荷所受

的電場力與檢驗電荷的電

荷量的比值是一個不變的

常數。

于是，在物理學中，我們

把放入電場中某點的檢驗

電荷所受到的電場力/跟

檢驗電荷的電荷量q的比

值，稱為該點的電場強度，

用E表示，則

F

E=一

q

電場強度的國際單位制

單位是N/C（牛每庫）。

電場強度是矢量。物理學

中規定，電場中某點的電

場強度的方向跟正電荷在

該點所受的電場力的方向

相同。

電場強度的大小反映了

電場的強弱：電場強度數

值大的地方說明電場強，

數值小的地方說明電場

弱。

電場強度反映的是電場

本身的力的性質，電場中

每一點的電場強度都是固

定的，與放入的檢驗電荷

及受力大小無關。

演示實驗：觀察火花放電進行演示觀看實增加學

現象實驗，組織驗、合作生對電

如圖所示是一種靜電學生合作學習、回場強度

感應起電機，轉動起電機學習，提答：的感性

的搖柄，會使兩個金屬小問：電場強度認識，練

球帶上等量異種電荷。先產生放電要大到一習假設

調節兩個絕緣柄，使兩個現象的條定程度。推理的

放電球相距10cm以上。然件是什科學方

后將起電機的搖柄轉動5么？法。

圈，使兩個金屬球帶上電

荷。再調節兩個絕緣柄，使

兩個放電球慢慢靠近，注

意觀察發生的現象。

通常情況下，空氣是講解傾聽、理幫助學

不導電的，但是如果電場解生了解

強度特別大，空氣分子中用電場

的正、負電荷受到方向相強度概

反的強電場力，有可能被念解釋

“撕”開，這種現象稱為空放電現

氣的電離。電離后的空氣象的方

中有了可以自由移動的電法等。

荷，因此可以導電，這就是

火花放電現象。大自然中

最常見的火花放電現象就

是閃電，生活中常用的燃

氣灶和電子打火機的點火

裝置利用的也是這一原

理。

一般情況下，電線的回應“情境傾聽、理讓學生

電壓越高，離地面或其他與問題”中解了解生

接地物體越近，其間的電的問題。活中架

場強度越大。因此，我國空線的

《電力設施保護條例》第特點。

五條規定，為了保障人民

生命安全和架空電力線路

的安全運行，架空電力線

路導線與地面間的最小垂

直距離不應小于下列數

值：低壓線路(380V)通

過居民區不小于6米；中壓

線路(6~10kV)通過居民

區不小于6.5米；高壓線路

(35~110kV)通過居民區

不小于7米；高壓線路

(154-220kV)線路通過居

民區不小于7.5米；超高壓

線路(330kV)通過居民區

不小于8.5米。

【行為與責任】講述傾聽對學生

我們要杜絕在架空電進行安

力線路附近攀爬、玩耍、釣全教育。

魚、放風箏、搬運超高物品

等行為，防止發生因放電

而危害生命健康的現象。

為了形象地描繪電場展示圖片、觀看、傾增加學

在空間的分布，英國物理講述聽、記憶生對電

學家法拉第提出了用電場場的感

線表示電場的方法。性認識，

把奎寧的針狀結晶或建構電

頭發屑懸浮在篦麻油里，場線模

放入電場中，這些微屑就型。

按照電場強度的方向排列

成規則的曲線，模擬出靜

電荷周圍電場線的分布情

景，如圖所示。

因此，我們可以在電

場中畫出一系列帶箭頭的

曲線，使這些曲線上每一

點處跟箭頭指向一致的切

線方向，都和該點的電場

強度的方向相同，如圖所

示。這些曲線就稱為電場

線。

【思考與討論】組織學生思考、討讓學生

與同學討論，通過觀合作學習論、歸納歸納電

察以上幾種電場線的分布場線的

情況，可以歸納出電場線特點。

的特點有哪些？

電場線的特點：電場

線始于正電荷（或無限遠

處），終止于負電荷（或無

限遠處），不閉合，不相交。

電場強處電場線密，電場

弱處電場線疏。

在電場的某一區域講解傾聽、理幫助學

里，如果各點的電場強度解、記憶生建構

大小和方向都相同，這個勻強電

區域的電場就稱為勻強電場物理

場。勻強電場是一種物理模型。

模型，在實驗和理論研究

中經常用到。

兩塊面積相等、互相

正對、彼此平行而又靠近

的金屬板，分別帶上等量

異種電荷，就可認為在兩

板間形成了勻強電場（兩

板邊緣附近除外，參見

圖）。勻強電場的電場線是

疏密均勻、互相平行的直

線，如圖所示。

目前，靜電已被應用講述傾聽讓學生

到電力、機械、輕工、紡織、了解靜

航空航天以及高技術領域電的應

有著廣泛的應用領域，如用。

靜電復印、靜電植絨、靜電

噴涂、靜電除塵、靜電火箭

發動機等。但是，如果不注

意，靜電也可能給我們帶

來很多危害。

靜電的危害及防護方展示圖片、自主學讓學生

法組織學生習、閱讀、了解靜

在干燥的環境下，兩自主學習、討論、質電的危

種不同種類的材料相互摩巡視、指疑害及防

擦，一般都會產生靜電。印導、答疑護方法。

刷廠里，印染廠里，在地毯

上行走的人，飛機與空氣

摩擦而帶的靜電，靜電對