第一篇：《结构的强度》教学设计（写写帮推荐）
《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计
《结构的强度和稳定性》 教学设计
一、教材分析：
该章的总体设计思路是：认识结构——探究结构——设计结构——欣赏结构。本节是教材《技术与设计2》中第一章第三节《探究结构》。需要2课时完成教学，这节书只要分为三个内容：结构的稳定性及影响因素、结构的强度及影响因素、结构性质的试验方法。通常后两个内容作为一节进行教学，重点放在结构的强度，而试验方法结合上一本书的内容是作为知识复习使用。
结构的强度，难点在于涉及到力的分析。这对于理科较差的学生是难以理解的，因为我们需要研究力与形变关系来分析强度。虽然是难点，有部分学生可能不大理解分析过程，但结论的得出对于理解结构的强度有作用的意义，要视乎不同班级的学习程度调整这部分的内容，而重点则放在强度的影响因素中，材料，是好理解的，那就得进行知识的拓展，列举让学生了解为了得到更好的强度，在材料上运用的巧妙之处；截面形状，这是可以给学生用真实的试验方法证明给学生看的，这部分内容大可以结合第三部分的内容一起进行，提高课堂的效率；结构的连接，在教材的编排上，没有明确连接方式跟结构的强度有关，实事是结构的连接方式与稳定性、强度都有关系。所以我认为这一点可以独立出来理解。毕竟连接方式不仅仅是为了提高强度稳定性的，而是结构功能所需求的。
二、教学目标：
知识与技能：
1、理解强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。
2、通过实验、实例，明确强度与材料、强度与物体的形状的关系。培养学生结合生活实际分析问题，交流能力，对身边事物的观察能力。
过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。
三、教学重点与难点：
重点：影响结构强度及的主要影响因素。
难点：应力的理解，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。
四、学情分析：
总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣在于看到和听到以往不同的见解。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。
五、教学策略：
本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。
六、教学安排
1课时
七、教学过程：
（一）复习回顾，导入新课
教师引导学生回顾结构的稳定性相关内容，引到学生还可以从哪些角度研究结构
（二）知识构建
1、强度——抵抗破坏的能力 1）理解结构被破坏是什么程度。形变过大导致结构出现破裂或折断，失去应有功能。
（应用一组图片，帮助学生理解）
2）分析结构强度与力的关系
结构通过发生形变来抵抗外力的作用，形变会产生分布到结构各个部分，合力与外力相等的内力。但结构每一部分能承受的内力的大小是有限的，当某一地方，承受的内力过大，就会出现被破坏的现象。
（1）内力： 外力使构件发生变形的同时，构件的内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。我们使用“应力”的来衡量结构受到的效果，而该结构能承受的最大应力，我们成为“许用应力”
（2）应力：作用在单位面积上的内力。
理解应力主要两种情况：
第一种，正应力：内力与垂直于结构截面部分作用效果。
这一概念与初中学习的固体压强是对应的，不同之处，固体压强是外力作用效果，这里是内力的表现效果。
第二种，切应力：内力与截面相切的部分作用效果。
要理解切应力，得分析结构在实际受力是的变形效果，不仅仅会发生长度的收缩，还会发生截面积的错位。为了描述这一效果引入：切应力
■ 结构受到的应力是正应力和切应力的矢量和。（这一内容对于比较好的学生可以提出来，毕竟可以统一力学的知识）。
■ 由于结构能承受的应力有限，承受正应力大了，必然能承受的切应力就少了。
例子分析：
1.立木顶千斤——使结构受到不发生弯曲，受到的绝大部分为正应力，靠材料本身的强度承受外力。
2.一指断钢丝——使结构承受很大的正切利，只要用小小的切力就可以破坏结构。
善于掌握结构的受力情况，可以大大减少结构被破坏的可能性。而从上述说明中我们可以发现，研究结构的强度，往往集中看最薄弱的地方。【活动】思考：要增强绳子的强度有什么办法？原因何在？ 3）结构强度的影响因素
（看钱江三桥垮塌事故，了解结构强度的影响因素）第一．材料
介绍复合材料的运用。钢筋混凝土——综合混凝土的硬度和钢筋的韧性。提出问题：（1）制作时，钢筋放在混凝土哪个位置较好？（2）如何更好地提高钢筋混凝土的强度——形状。
第二．横截面形状
【活动】尝试试验不同种相同面积，不同截面形状结构的抗压能力。（1）让学生尝试在同等条件下设计一些结构体。发挥学生的想象力。可以提高学生运用之前知识的机会。
（2）测试要强调，只允许压破，不考虑倒塌的影响。（3）测试开始，记录情况。得出结论。
【对教材的进一步说明，教材的图是从抗弯曲能力来排序的。】 3.结构的连接方式
了解生活中的连接方式的运用及其意义 1)介绍榫接比钉接的优越性 2)介绍其他连接方式
4.回顾刚才试验的过程。（观看儿童坐车安全的撞击试验）5.小结
第二篇：《结构的强度和稳定性》 教学设计
《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计
《结构的强度和稳定性》 教学设计
一、教材分析：
本节是“地质出版社”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念，结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。
二、教学目标：
知识与技能：
1、理解内力、强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。
2、通过实验，明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力，对身边事物的观察能力。
3、理解稳定性的概念，及影响稳定性的因素。
过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。
情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。
三、教学重点与难点：
重点：影响结构强度和稳定性的主要因素。
难点：应力的计算，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。
四、学情分析：
总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。
五、教学策略： 本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。
六、教学安排
1课时
七、教学过程：
（一）复习回顾，导入新课
教师引导学生回顾结构的概念，指出事物的性质：强度和稳定性
（二）知识构建
1、强度
对于结构变形，只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的，而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度来表示，我们用应力来衡量强度。
（1）内力： 外力使构件发生变形的同时，构件的内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
（2）应力：作用在单位面积上的内力。【学生活动一】
（3）拓展：探讨强度和应力的关系
示例：粗绳和细绳，两种相比粗绳更结实，牢固，换句话说是抗拉强度更大。绳子所受拉力一定，即构件受到的外力一定，而粗的横截面积大，所以应力小，此时变形小，而抗变形的能力大，即强度大。
结论： 应力小，强度大 应力大，强度小 【学生活动二】
（4）结合课本分小组探究影响结构强度的因素，同时完成26页问题，答在学案上。
结构的强度，一般取决于它对张力和压力两方面的反应能力，具体取决于以下因素：
形状、材料（不同的材料有承受不同应力极限的能力）
材料的连接方式（不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样）师生探讨：如何改进物体结构的强度？ 如：国家要求建筑楼面的水泥板必须将钢筋焊接起来，以形成整体，即是改进连接方式以增强强度。还可以采用强度大的形状，那么要求强度大的地方大都采用什么形状？例如拱形、三角形等：常见的拱形桥梁可以保存很多年；钻石很坚固，它由复杂的三角形和四面体形状构成。这些都是我们改进物体结构强度的思路。希望同学们根据本课的学习在实践中应用。
2、稳定性
教师活动：展示不倒翁，静止立在桌面上的不倒翁用手扳倒后最终还能稳稳立住，说明不倒翁维持其平衡状态的能力很强，即稳定性强。(1)稳定的概念
稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态，则为稳定，不能回到原有平衡状态，为不稳定。(2)结构稳定性
结构具有阻碍翻倒或移动的特性。
师生探究：哪些因素会影响结构的稳定性？
平放的砖头很稳定，把它竖起来就容易翻倒？瓶子里装了半瓶水很稳定，而空瓶子或是装满水的瓶子却比较容易翻到？不倒翁不倒的原因？ 我们的结论：物体要稳定，第一，它底面积要大；第二，重心要低。(3)影响结构稳定性的因素
结构的形状、重心的位置 补充：结构的底面积 【学生活动三】(4)合作探究
A、为什么有些结构看上去倾斜不稳，可实际是稳定的呢？ 例如：比萨斜塔等，展示比萨斜塔图片
结构稳定性的基本条件：重心所在点的垂线落在结构底面内。
B、不稳定的结构一定不好吗？举出生活中利用结构的不稳定的例子。举例：在地震多发地区，人们将酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能；过去农村地区人们用水桶打水常常要在水桶口的边缘绑上一重物，水桶到水面时能自动翻倒打水。
（三）总结提升
学生回顾、总结本节课的主要内容
大屏幕展示本节课的学习目标
俗话说，万丈高楼平地起。作为一个中学生，要想成为国家的栋梁之才，首先要打好基础，学好科技文化知识，还应有谦虚好学的品质，当然还要练就过硬的本领。
八、教学反思
本节课采用的教学方法较为恰当，学生保持了较高的学习热情，大量实例的引入是本节课成功的关键。
学案： 学习目标：
1、通过技术试验来理解结实（强度）和稳（稳定性）
2、理解内力、应力和强度，并可进行简单的应力计算，利用应力的概念来理解强度及影响结构强度的因素。
3、理解结构的重要性质稳定性及影响稳定性的因素。【知识概要】
1、强度：物体结构抵抗变形的能力。
2、内力，外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生的一种抵抗变形的抵抗力。
3、应力：作用在单位面积上的内力。
4、计算应力的公式：σ=N/S，N为内力，S为构件截面积。应力的计量单位为N/mm2或N/cm2
5、影响结构强度的因素：形状、材料、材料的连接方式。
6、稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态，此为稳定。不能回到原有平衡状态，为不稳定。
7、结构稳定性：结构具有阻碍翻到或移动的特性。
8、影响结构稳定性的因素：结构的形状（支撑地面形状、底面积大小有关）、重心的位置。【学生探究】
活动一：应力和强度的关系？
结论： 活动二：影响结构强度的因素?
结论: 活动三：为什么有些结构看上去倾斜不稳，可实际是稳定的呢？（拓展）结论：结构稳定性的基本条件：重心所在点的垂线落在结构底面内。比如比萨斜塔等。
测案
班级 姓名
选择：
1、分别在一根竹杆和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同质量的重物，竹杆比脆性塑料杆能挂更多重物而不会断裂，说明了（）影响结构的强度。A、材料
B、结构的形状
C、构件横截面形状
D、构件的连接方式
2、家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为了（）。A、增加风扇的强度
B、增加电风扇的稳定性
C、安装电线的需要
D、更加美观
3、在日常生活中，你所见到的以下哪一个结构是不属于利用不稳定的结构实现某些功能的。（）
A、游乐设施的跷跷板功能结构； B、房间门口的活页功能结构； C、学校运动场的篮球架结构；
D、圆珠笔的笔嘴结构
4、影响结构稳定性的因素有（）。
①物体的形状。②材料。③材料之间的联接方式。④物体重心的位置。A①②③
B②③
C①④
D①②③④
5、影响结构稳定性的因素不包括（）
A、结构的形状
B、重心的位置
C、材料 判断：
1、结构的稳定性和强度是结构设计必须考虑的重要内容，二者相互联系，相互影响。（）
2、一般情况下，不锈钢杯比纸杯的强度大，这说明结构的强度与材料有关。（）拓展：
已知结构的容许应力为50 N/cm2，截面积为4 cm2，外力冲击产生的内力为180N，请问结构会被破坏吗？
第三篇：船舶结构强度分析
船舶结构强度分析
近几年来，国内船舶修理公司如雨后春笋般出现，修理任务急剧扩张，修理的船型也是多种多样，涵盖整个船舶市场。而对船体结构的修理也是首当其冲，由于船厂的技术水平和工人技能等多方面原因，对于结构修理过程中拆换结构也会出现不同的修理方案，导致船舶结构在修理后出现异常情况。因此对于船舶结构强度分析的提出是相当重要的。其主导思想是在船舶修理的船体拆换强度分析的应用中，运用的基本计算原理和方法，是以船舶原理和船舶结构力学为理论基础。在以往的工程实际中，修船工程技术人员往往忽略或者不重视将这些理论的知识与船舶修理工程充分地结合起来。为了很好地说明这些基础理论在修船工程实际中的应用，本文将以船舶原理和船舶结构力学的基本理论，来阐述在船舶修理工程中的基本强度理论和基本计算原理及方法。
一、船舶结构力学
在船舶工程传统意义上，船舶结构力学研究和解决船体结构在静力响应，即在给定的外力作用下如何确定船体结构（局部和整体）中的应力、变形情况。在船舶修理工程中，因船舶在设计建造时已经对船舶的强度进行了计算和设计，所以要解决的问题就是强度计算，概括来讲，就是在船体结构尺寸已知的条件下，在给定的外载荷或工况下，计算出结构的应力和变形，并与许用值比较，从而判断船体结构的强度是否足够。船体结构强度的计算是依据船舶原理的基本设计理念，运用理论力学和材料力学的力学基本理论来对船舶的结构强度进行计算和校核的。
二、力学模型和船体模型
在船舶修理工程中的结构强度计算中，为了便于计算，须对实际的结构进行简化，在简化模型的基础上，施加外载荷，再运用船舶结构力学的基本理论和方法来计算船体结构的应力和变形情况。为了满足计算的需要，可以将在船舶修理工程实际情况下的船体结构的简化模型分成两个类型，一是基于传统船舶结构力学基础上的“力学模型”，二是在便于现代计算机计算和有限元理论分析的“船体模块”，这两个类型有渐进的关系。
“力学模型”的建立是根据实际结构的受力特征、结构之间的相互影响以及对计算精度的要求等各个方面的因素来确定的。
在船舶修理工程中，船体“力学模型”的简化一般有以下几种形式：
一是船体中的受压或者拉压的板，可以把四周由纵横骨架支持的这种受压或者拉压的板看作具有矩形周界的平板模型。在甲板纵骨被局部割断后，在未断纵骨和框架之间的主甲板就可以简化成这样的模型，在舱口围横梁被拆断后，舱口围板就成为受压板结构了，同样可以简化成这一类的力学模型结构。
二是船体结构中解除部分约束条件的骨架可以看作力学中的“杆系系统”。连续梁、刚架和板架结构是“杆系系统”中典型的结构。因舷侧板需换新，在拆除后，相应位置的肋骨因支撑板约束的解除而成为受压杆件。至于船体的双层底结构，在实际的计算处理中一般可以简化为刚架和板架结构。
而“船体模块”是为了便于计算机的计算方便，将船体的结构进行离散处理，化成小的能够表达结构的所有特征的子结构。“船体模块”的确定既要考虑到该结构的几何形状，又要考虑其结构载荷的特点，同时又必须采取适合有限元方法的计算特点来进行。
三、强度分析与计算
与船舶设计建造中的结构强度计算一样，船舶修理实际的工程中，对船体结构的改变（拆装或新加），同样是应用力法、位移法、能量法和矩阵法等方法。但与船舶设计不同的是，船舶修理是在原有结构被拿掉后，产生新的外载荷和新的边界条件，这时要对新情况下的强度进行计算和校核，确定在新的外载荷和边界条件下的结构应力和变形。下面以某船的局部构件换新为例，来探讨力法、位移法、能量法和矩阵法在船舶修理工程中的应用。
以下为某散货船上边舱横剖面结构图，图示阴影部分因板腐蚀变薄须进行换新处理。
散货船上边舱局部挖换 TST Frame Partly Renewal
先将该拆换结构进行简化和模型化处理，如上图所示，可以简化成两端为固定端，甲板纵骨为支点的简支梁结构，考虑到甲板板的垂直压力，简支梁可以看成受垂直方向的均布载荷q的作用。下面就以这个模型为基础来介绍在船舶强度分析中常用的几种分析计算方法。
1、力法求解
这是结构力学中最基本和最常用的方法之一。它的基本原理是将静不定结构的多余约束去掉,代以约束反力,使其成为一静定结构；去掉约束出现约束反力的地方列变形连续方程式以保证基本结构的变形与原结构相同。方程式的数目与未知数数目相同。对于结构有n个未知力，则有n个变形连续方程式，可以列出“力法正则方程式”如下：
(1-1)
式中，δij为结构中力Xj在力Xi位置处的引起的应变，∆i为外力在力Xi位置处引起的位移；解变形连续方程式求出未知力，进一步可以求出结构的弯曲要素。对图中力学模型，根据式（1-1），且δij=δji，列出变形连续性方程组
:
(1-2)
式中，M0、M1、M2分别为节点0、1、2处的弯矩；l为单跨粱的长度：Q为单跨粱上的载荷。求解可得：
该结构的剪力图和弯矩图如下：
剪力和弯矩示意图
Bending Moment and Shear force Arrangement2、位移法求解
以节点转角为未知数（角位移），再根据节点断面弯矩平衡条件建立方程式。位移法的一般原理和解法步骤为:
分析结构的节点，找出可以转动的节点数；然后设想在可能发生转角的节点上加上抗转约束；再假想将加固的各节点强迫转动，使之发生转角，按照公式列出杆端弯矩；最后对发生转动的各节点建立节点弯矩平衡方程式；解弯矩平衡方程式，可求得各杆端弯矩和弯曲要素。
根据节点弯矩平衡方程式组：
（2-1）
Iij为杆ij的惯性矩 lij为杆ij的长度 θi为节点I处的转角
对图2-1列弯矩平衡方程式，有
(2-2)
可以求得：
3、能量法求解
能量法的基本原理是根据弹性体在外力的作用下将发生变形，载荷在相应的位移上做功，同时，弹性体因变形而产生应变能，列相应的能量方程式，从而求解变形方程式，进一步可以得出应力情况。弹性体的应变能为
根据位能最小原理：在满足几何关系和给定的位移边界条件的所有可能位移中，真实的位移使得系统的总位能取驻值，有：
取满足位移边界条件的挠曲函数，计算应变能、力函数以及总位能：
4、矩阵法求解
类似于有限元方法。为本文解决在船舶修理工程中的强度计算的重点应用方法。这里仅简述如何求解图示的问题。
总刚度矩阵为
端点力计算如下：
可以直接求解得到未知节点位移，进一步可求得内力分布
本文在充分吸收和运用现有的船舶原理和船舶结构力学理论的基础上，结合船舶修理工程的实际情况，对船舶修理工程中出现的需要解决的强度校核问题进行定性的分析，通过理论和实践相结合的方法，探讨船舶修理工程中的船体结构改变所引起的结构强度变化的理论计算方法，并将其方便和快捷地转化为实际的工程技术人员比较容易接受和使用的技术工艺方法。通过一定的实例来剖析船舶结构强度的理论计算方法，通过实例和理论相互阐释的方式，分析船舶强度校核理论在船舶修理实际中的应用，进而达到本文的研究目标。再现代修船业务中运用科学的理论和计算方法是可行而且必要的，同时也是未来发展船舶修理工工程所必须面对的。
第四篇：电场强度教学设计
1、试以“电场强度”为例，分析它的建立过程、教学要求，并设计其教学活动过程。
建立过程：
1．对电场强弱和方向的认识。
研究验证库仑定律的实验，明确几个问题。
① B在A的电场中 ② B在不同位置受力不同，说明电场的性质与位置有关；场源电荷不同B的受力不同，说明电场的性质与场源电荷有关。所以我们说电场的性质只与电场本身有关。③ 确定场源电荷和场中的位置，选择不同的试探电荷发现其受到的电场力不同，要找到一个物理量描述电场的性质，此物理量只与电场本身有关，与试探电荷无关，所以直接用电场力描述电场的力的性质不合适。
2．寻找描述电场的力的性质的物理量。
在研究电荷在确定的电场、确定的点受力时，一个试探电荷受力为F，如果有一个同样的试探电荷在相同的点，其受力必然也为F，把这两个试探电荷放在一起时，电荷量变为一个的两倍，它们的受力可能是2F，依次类推……从比值定义物理量在初中就已经学习过，密度就是利用比值来定义的。我们看到电荷的受力与电荷量的比值是一个与电荷量无关的量，所以我们用这个比值来描述电场的力的性质，引入电场强度的概念。3．电场强度的方向。
在电场中的同一点，放上不同的试探电荷，其受力方向可能不同，而同一电荷在电场的不同位置其受力方向可能也不同，所以要想完整的描述电场的力的性质，电场强度必须是矢量。我们规定正电荷的受力方向为电场强度的方向。
教学要求：
①理解电场强度的概念及其矢量性，会根据电场强度的定义式进行有关的计算； ②掌握点电荷电场强度的公式；
③掌握电场强度矢量性及叠加原理。
教学活动：
1.创设情境,提出探究课题
师：电场是物质存在的一种特殊形态,它看不见、摸不着,但客观存在,而且有能量。那么,我们如何认识它的特性,摸清它的“脾气”?我们只有根据它表现出来的性质去了解它。师：电场最基本的性质是什么?这对我们研究问题有何启发? 生：电场最基本的性质是对放入其中的电荷有电场力的作用。所以,研究电场,我们可以在电场中放入电荷。
师：对!只有把电荷放入电场中,通过研究电荷的受力情况,才有可能探明电场的属性。那么,对放入电场中的电荷有没有要求?可不可以随意找一个带电体放入电场? 生：电荷的电荷量要充分小,不致影响原来要研究的电场；电荷的体积要充分小,以便于研究电场中各点的情况。
师：满足这样要求的电荷叫试探电荷。显然,试探电荷是一种理想化模型,有了试探电荷,我们就可以研究电场的基本属性。
师：电荷在电场中不同点受到的电场力大小一般不同,这说明什么问题? 生：这表示各点的电场强弱不同。
师：电场中各点的电场强弱与什么因素有关?如何描述电场的强弱?请同学们针对这个主题展开研究,得出结论。2.猜想假设,设计探究方案
师：同学们可以猜想一下,电场中各点的强弱可能会与哪些因素有关?你们打算设计怎样的方案去研究、解决这个问题? 生：各点的电场强弱可能与带电体、各点位置、试探电荷有关。
(1)学生设计的实验方案：用丝线将一个轻小物体悬挂在木架上,做成如图1所示的简单实验装置,让它与带正电的玻璃棒接触带上同种电荷,进行以下实验：保持带正电的玻璃棒与小物体的位置不变,通过控制丝绸与玻璃棒的摩擦,改变玻璃棒的带电量,观察悬线偏角的变化情况。设法保持玻璃棒的带电量不变,改变小物体的带电量,观察悬线偏角的变化情况。改变木架位置,使小物体与带电体的距离改变,观察悬线偏角的变化情况。
(2)学生设计理论研究方案：在电荷Q产生的电场中：①将同一试探电荷q分别放在不同的位置A、B处(rA 3.收集证据,论证探究假设 (1)学生通过定性实验得到的初步结论：①仅改变玻璃棒的带电量,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱受玻璃棒所带电量的影响。②仅改变小物体的带电量,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱可能与小物体的带电量有关。③仅改变小物体的位置,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱与距离玻璃棒的远近有关。师：上述定性实验的结论是否都是正确的?还必须从理论的层面加以深入研究。(2)学生通过理论研究得到的初步结论： ①对图2情景,有弱与距离场源电荷的远近有关。,因rA 师生共同总结：理论和实验探究结果均表明,在电场中的同一点,试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是恒定的;在电场中的不同点,试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值一般是不同的。这个比值由试探电荷在电场中的位置决定,跟试探电荷大小无关,因而可以用这个比值来定义反映电场强弱性质的物理量。 师：用比值定义一个物理量,用来表示研究对象的某种性质,这种方法我们不是第一次遇见。在2005年世界田径锦标赛上,刘翔13秒08夺得110米栏亚军,而我们班一个男生只跑了10秒,你认为该同学跑得比刘翔快吗? 生：无法判断,因为该同学运动的位移并不清楚,仅通过比较运动时间是无法比较物体运动快慢的,只有确定相同的位移,再来比时间,才能判断运动的快慢。 师；这样我们用单位时间内物体的位移来描述物体运动的快慢,从而引出了速度这一反映物体运动快慢性质的新的物理量。同样,如果直接用电场力的大小表示电场的强弱是行不通的,因为比较的电荷量可能不同,为了能统一比较标准,我们就用单位电荷量的电荷受到的电场力来描述电场的强弱,并且给这个比值一个新的名称,即电场强度,简称场强。师：在整个探究的过程中,同学们都能积极参与,认真思考,勇于实践,体现出追求科学真理的良好精神,反思全过程,大家觉得在设计的探究方案中或在研究的过程中,有哪些问题,有哪些不足?你有何改进意见?你有哪些收获和体会? 生甲：定性实验装置太粗糙,很容易漏电,电荷量也不易控制,可以用验电器代替玻璃棒。生乙：我在上课前也做了预习,对电场强度的概念不太理解,只是强行记忆。通过刚才的探究,我对这个概念是怎么得出的有了比较清楚的理解。生丙：今天的实验研究方法和运用数学工具研究的方法是课本上没有的,我觉得学到了很多东西,特别是物理学的研究方法,对我启发较大。 2、试分析“加速度”这一物理量的内涵、外延，它的量度公式和决定条件，以及造成概念不清的原因。 内涵： 物体速度的变化有快有慢，所以用加速度这一物理量来表征物体速度变化的快慢。在物理概念的建立过程中是用飞机和汽车的速度变化为例子来引入，让学生分析速度大小和速度变化大小以及速度变化快慢之间的区别，从而引出表示速度变化快慢的物理量—加速度。加速度等于物体速度的变化与完成这一变化的时间的比值，即外延： 主要应用于经典物理中。度量公式： 决定条件：初速度、末速度、速度变化的时间 造成概念不清晰的原因： 1.对加速度概念的建立，需要在前面每个环节都链接起来的情况下。 2.概念的理解不仅仅要考虑到速度变化的大小、速度变化的方向，还要考虑到速度变化对应的时间。3.踏实一个建立在抽象概念之上的抽象概念。 “电场强度”教学设计 本资料为woRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 课 件www.xiexiebang.com 【教材】人教版普通高中课程标准实验教科书物理选修3－1第一章第三节 【教学时间】一课时 【教学目标】 一、知识与技能 ．粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。 2．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊的形态。 3．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。 4．能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。 5．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。 二、过程与方法 ．经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。 2．领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。 三、情感态度与价值观 ．体验探究物理规律的艰辛与喜悦。 2．学习科学家严谨科学的态度。 【教学重点】 ．探究描述电场强弱的物理量。 2．理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。 【教学难点】 探究描述电场强弱的物理量。 【教学用具】多媒体 【设计思路】 以“电荷间相互作用如何发生”、“如何描述电场的强弱”两大问题为主线展开，具体操作思路是： ．学生自学电场，培养学生阅读、汲取信息的能力。 2．通过实验模拟和定量分析的方法探究描述电场强弱的物理量。 3．通过练习巩固加深对电场强度概念的理解，探讨点电荷的电场及场强叠加原理。 【教学设计】 一、复习提问、新课导入（5分钟） 教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的内容是什么？ 学生回答：略 教师：我们不免会产生这样的疑问： 投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离这种相互作用是如何产生的呢？难道能够不需介质超越空间？ 投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片（1．2－1）。 教师：这幅图大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，说明了什么？ 学生回答：库仑力的大小与距离有关。 教师：其本质原因又是什么呢？（投影展示问题2） 教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习第三节电场强度。（板书课题） 二、新课教学（35分钟） （一）电场 教师：请同学们带着以下问题自学“电场”内容。 （1）电荷间的相互作用是如何发生的？这一观点是谁提出来的？ （2）请用自己的语言描述一下什么是电场？ （3）电场有什么本领？ 学生自学，师板书“ 一、电场”。 学生回答：（1）略； 教师：法拉第同学们曾记否？ 学生（集体）回答：电磁感应现象。 教师：法拉第是英国物理学家、化学家，对事物的本质有着非常敏锐的洞察力，在电学上有着突出的贡献。依据法拉第的观点，我们如何描述电荷A、B之间的作用力。 师生共析。 （2）略； 教师启发引导：场是“物质”──它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，电视机、收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播；“特殊”──看不见、摸不着；“存在于电荷周围”并板书。 （电场是）存在于电荷周围的一种特殊的物质。 教师：场与实物是物质存在的两种不同形式。 （3）学生回答：对放入其中的电荷有静电力的作用。 （二）科学探究描述电场强弱的方法 教师：下面我们再来探讨第二个问题。 依次投影问题：①相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，其本质原因是什么呢？（对照“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片说明） 学生回答：电场强弱不同。 ②那么如何来描述电场的强弱呢？ 教师启发：像速度、密度等寻找一个物理量来表示。 ③如何来研究电场？ （学生思考） 教师启发引导：电场的本领是对场中的其他电荷具有作用力，这也是电场的最明显、最基本的特征之一。因此在研究电场的性质时，我们可以从静电力入手。（板书研究方法） 教师：对于像电场这样，看不见，摸不到，但又客观存在的物质，可以根据它表现出来的性质来研究它，这是物理学中常用的研究方法。 教师：还需要什么？ 学生回答：电场及放入其中的电荷。 多媒体依次展示，教师简述：①“探究影响电荷间相互作用力的因素”中的试探电荷；②场源电荷。 师生共析对试探电荷的要求。 教师：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说明了什么。多媒体动画模拟：①不同位置偏角不同；②增加试探电荷带电量偏角均增加。 学生回答：不同位置受力不同；同一位置试探电荷带电量增加，受力增大，但不同位置受力大小关系不变。 教师：下面我们再通过表格定量地来看一看： 将表格填完整，并分析、比较表格中的数据有什么特点和规律，看你能否得出如何来描述电场的强弱。多媒体展示表格，学生回答后依次填入：①F1、F2、F3及F1＜F2＜F3；②2F1、3F1、4F1、nF1等。 表一：（P1位置） 试探电荷 q 2q 3q 4q nq 静电力 F1 2F1 3F1 4F1 nF1 表二：（P2位置） 试探电荷 q 2q 3q 4q nq 静电力 F2 2F2 3F2 4F2 nF2 表三：（P3位置） 试探电荷 q 2q 3q 4q nq 静电力 F3 2F3 3F3 4F3 nF3 （学生思考并交流讨论） 学生回答： （1）不同的电荷，即使在电场中的同一点，所受静电力也不同，因而不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱； （2）电场中同一点，比值F/q是恒定的，与试探电荷的电荷量无关；（同一张表格） （3）在电场中不同位置比值F/q不同。（三张表格比较） 师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小无关，它才是反映电场性质的物理量。 教师：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书。 （三）电场强度 ．定义： 教师：以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的？ 学生回答：略。 教师：从它的定义，电场强度的单位是什么？ 学生回答：N/c 教师介绍另一种单位并板书。 2．单位：N/c或V/m，1N/c＝1V/m 教师结合板画：在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢量还是标量？ 学生（集体）回答：矢量 教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同，如何确定场强的方向呢？ 教师：在物理学中作出了这样的规定。（板书） 3．方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。 教师：按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？ 学生回答：与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。 投影练习： 练习1（加深对场强的理解，探讨点电荷的场强大小与方向） 点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为+Q，与之相距为r的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。 （1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向； （2）若所放试探电荷为-2q，结果如何？ （3）如果移走所放的试探电荷呢？ （请两位同学板演前两问后，共同完成第三问） 师生共同归纳总结： ．点电荷电场的场强大小与方向。（多媒体动画演示方向的确定方法） 2．电场强度是描述电场（力的）性质的物理量，在静电场中，它不随时间改变。电场中某点的场强完全由电场本身决定，与是否放入电荷，放入电荷的电荷量、电性无关！ 辨析和的关系，强调的适用条件。 练习2（探讨场强的叠加，巩固对场强的理解及公式的灵活运用，加强计算能力培养） 如图所示，真空中有两个点电荷Q1＝+3．0×10-8c和Q2＝－3．0×10-8c，它们相距0．1m，A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0．1m。求： （1）电场中A点的场强； （2）在A点放入电量q＝－1×10-6c，求它受的电场力。 教师：题中场源电荷不止一个，如何来确定电场中某点的场强？ 学生：平行四边形定则 （请两位同学板演） 教师：根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产生电场的场强如何确定？ 学生思考后回答：无限等分成若干个点电荷。 教师：根据以上方法，同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）外部产生电场的场强，如何求解？ 学生思考后回答：等效成电荷量集中于球心的点电荷。 三、小结（多媒体依次投影，并简述） 通过本节课的学习，我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用。正是利用电场的这一特性，我们通过研究试探电荷的所受静电力特点，引入了描述电场强弱的物理量──电场强度。电场强度是用比值法定义的，它是矢量，有方向。 电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一，它的研究方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法。 四、板书设计 一、电场 客观存在的一种特殊的物质形态 二、电场强度 ．定义：E＝F/q 2．单位： 3．方向：跟正电荷在该点所受静电力的方向相同 三、点电荷的电场 ．推导： 2．大小： 3．方向： 四、电场强度的叠加 五、布置作业 教材P16-171、2、7 思考题： 完成课本P173，比较电场强度E＝F/q与重力加速度g＝G/m有什么相同点和不同点 六、教学反思 探究描述电场强弱的物理量是本节课的重难点内容之一，应给学生充分的思考时间，并让学生相互交流讨论，教师还可进行适当启发引导。另外，探究时间很难控制，在内容处理上应做到详略得当，发挥学生的主动性，如对电场及练习题的处理，尽可能由学生完成。 课 件www.xiexiebang.com第五篇：“电场强度”教学设计
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