1
2019 人教版高中物理必修第三册《第十章 静电场中
的能量》大单元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
2
十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第十章 静电场中的能量》是高中物理必修第三册的核心章节之一,它深
入探讨了静电场中的能量转化、电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的
关系、电容器的电容以及带电粒子在电场中的运动等关键概念和规律。本章内
容不仅是对静电场性质的进一步拓展,也是后续学习电磁学、电磁感应等内容
的基础。
电势能和电势:本章首先引入电势能的概念,通过类比重力势能,帮助学
生理解电荷在电场中也具有势能,即电势能。进而,通过讨论静电力做功的特
点,引出电势的定义,并阐述电势与电势能之间的关系。这一部分内容旨在培
养学生的类比推理能力和抽象思维能力。
3
电势差:在理解电势的基础上,本章进一步讨论电势差的概念。通过实例
分析,使学生明白电势差是描述电场中两点间电势差异的物理量,并掌握电势
差的计算方法和应用。这一部分内容注重培养学生的计算能力和应用物理知识
解决实际问题的能力。
电势差与电场强度的关系:本章通过理论推导和实验验证,揭示电势差与
电场强度之间的关系,即匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿
电场方向的距离的乘积。这一部分内容旨在培养学生的逻辑推理能力和实验探
究能力。
电容器的电容:本章还详细介绍了电容器的概念、构造以及电容的计算方
法。通过讨论电容器的充放电过程,使学生理解电容器的储能特性。通过实验
探究影响平行板电容器电容大小的因素,培养学生的实验观察能力和数据分析
能力。
带电粒子在电场中的运动:本章讨论了带电粒子在电场中的加速和偏转运
动。通过分析带电粒子在电场中的受力情况和运动轨迹,使学生掌握利用牛顿
第二定律和动能定理解决带电粒子在电场中运动问题的方法。这一部分内容旨
4
在培养学生的综合应用能力和创新思维能力。
(二)单元内容分析
知识结构分析:
本章内容以静电场中的能量为主线,从电势能和电势的概念出发,逐步深
入到电势差、电势差与电场强度的关系、电容器的电容以及带电粒子在电场中
的运动等方面。
各知识点之间紧密相连,层层递进,形成一个完整的知识体系。例如,电
势能和电势的概念是理解电势差的基础,而电势差与电场强度的关系则是分析
带电粒子在电场中运动的关键。
重点难点分析:
重点:电势能和电势的概念、电势差的计算方法、电势差与电场强度的关
系、电容器的电容计算以及带电粒子在电场中的运动规律。
难点:电势和电势能的关系理解、电势差与电场强度关系的推导、电容器
充放电过程的实验观察与数据分析以及带电粒子在电场中复杂运动轨迹的分析。
学情分析:
学生在前一章已经学习了静电场的基本概念和库仑定律,为本章的学习奠
5
定了基础。
由于本章内容涉及较多的物理概念和公式推导,对学生的抽象思维能力和
逻辑推理能力要求较高,因此在教学过程中需要注重方法的引导和思维的启发。
(三)单元内容整合
知识整合:
将电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系、电容器的电容以及
带电粒子在电场中的运动等知识点进行整合,形成一个有机的整体。
通过实例分析和实验探究,将理论知识与实际应用相结合,加深学生对物
理概念的理解和掌握。
方法整合:
采 用类比推理、理论推导、实验探究等多 种 教学方法,引导学生主动思 考 、
积 极 探究。
注重培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、实验观察能力和数据分析
能力。
情感整合:
通过介绍静电场在 日常 生 活 和 科技领域 中的 广泛 应用, 激 发学生的学习 兴
6
趣 和探究 欲望 。
强 调 物理学的实用性和 价值 性,培养学生的 科 学 态 度和 责任 感。
二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理观念
物质观念:
理解电荷是物质的一 种 基本 属 性,电荷的 守恒 性体 现 了物质不 灭 的 哲 学思
想 。
认 识电场是一 种客 观 存 在的物质形 态 ,具有能量和动量等物理 属 性。
运动与相 互作 用观念:
理解电荷在电场中的运动是受到静电力的 作 用而 产 生的加速 或 偏转运动。
掌握带电粒子在电场中的运动规律,能 够 运用牛顿第二定律和动能定理分
析带电粒子的运动情况。
能量观念:
理解电势能是电场能的一 种表现 形式,掌握电势能的计算方法和电势能与
电势的关系。
认 识电场力做功与电势能 变 化的关系,理解电场力做功的过程是电势能与
7
其他 形式能量相 互 转化的过程。
(二) 科 学思维
模型建 构:
能 够建立 点电荷、匀强电场等理 想 化 模型 ,并运用这 些模型 分析静电场中
的能量问题。
理解电容器是一 种 储 存 电荷和电能的物理 模型 ,能 够 运用电容器的 模型 分
析电容的计算方法和影响因素。
科 学推理:
通过理论推导和实验验证,掌握电势差与电场强度的关系,理解电场强度
是描述电场性质的重要物理量。
能 够 运用逻辑推理的方法分析带电粒子在电场中的运动情况,解决相关的
物理问题。
科 学论证:
能 够 运用证据和逻辑对物理问题进行论证和解 释 ,如通过实验数据验证电
势差与电场强度的关系。
能 够 运用物理概念和规律对 日常 生 活 中的静电 现 象进行解 释 和 说 明。
8
(三) 科 学探究
问题:
能 够 从 日常 生 活 和 科技领域 中 提 出与静电场能量相关的 科 学问题,如电容
器的 工作原 理、带电粒子在电场中的运动轨迹等。
能 够设 计实验方 案 探究影响电容器电容大小的因素以及带电粒子在电场中
的运动规律。
证据:
能 够 通过实验观察和 测 量 收集 证据,如电容器充放电过程中的电 流变 化、
带电粒子在电场中的偏转距离等。
能 够 运用 图表 、 图像 等方式 处 理和 呈现 实验数据, 提取 有用的 信息 进行分
析和论证。
解 释 :
能 够 运用物理概念和规律对实验 现 象和数据进行解 释 和 说 明,如通过电容
的计算公式解 释 电容器电容大小的影响因素。
能 够 将探究结 果 与 他人 进行 交流 和分 享 ,讨论实验 设 计的合理性和 改 进方
案 。
9
交流 :
能 够 积 极参 与小 组 讨论和 课堂交流 ,分 享自己 的探究成 果 和心 得 体 会 。
能 够认真倾听他人 的 意见 和观点, 提 出 自己 的质 疑 和 建议 , 促 进 共同 学习
和进步。
( 四 ) 科 学 态 度与 责任
科 学本质:
认 识物理学是一 门 以实验为基础的 自然科 学,理解 科 学探究是 获取 物理知
识的重要 途径 。
认 识 科 学理论是在不 断 发展和完 善 的过程中形成的,具有相对性和 局限 性。
科 学 态 度:
保持 对物理学的 好奇 心和探究 欲望 , 勇 于 提 出问题、 挑战权威 、 追 求 真 理。
在实验探究过程中 保持严谨认真 、实 事 求是的 科 学 态 度, 尊 重实验 事 实和
数据。
社会责任 :
认 识物理学在 日常 生 活 和 科技领域 中的 广泛 应用和 价值 ,关注物理学的发
展对 社会 进步的影响。
10
积 极参 与 社会 公 益活 动,运用 所 学的物理知识解决实际问题,为 社会 的发
展做出 贡献 。
通过以上对《 普 通高中物理 课 程 标准 ( 2017 年版 2020 年 修 订 )》的分
解, 我们可 以 清晰地看 到《第十章 静电场中的能量》这一章节在教学过程中的
要求和 目标 。在教学过程中, 我们 将注重培养学生的物理观念、 科 学思维、 科
学探究能力和 科 学 态 度与 责任 感,为学生的 全 面发展奠定 坚 实的基础。
三、学情分析
在高中物理必修第三册《第十章 静电场中的能量》的教学 设 计中,学情分
析是 确保 教学内容能 够 有 效传 递、学生能 够 有 效吸收 的关键 环 节。通过深入分
析学生的已知内容、新知内容、学习能力以及 可 能 遇 到的学习 障碍 ,教 师可 以
更精准地设 计教学 策略 , 提 高教学 效果 。以 下 是对本章内容的学情分析。
(一)已知内容分析
静电场基础
学生在前一章《第 九 章 静电场及 其 应用》中已经学习了静电场的基本概念,
包括 电荷、库仑定律、电场和电场强度等。 他们 理解了电荷的 种 类和 守恒 定律,