视频标签:电场的等势线
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视频课题:高中物理说课_用DIS描绘电场的等势线
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用DIS描绘电场的等势线
——电势与等势线多种维度图像处理
一、使用教材
华东师范大学《物理拓展型课程》第五章《电场》,“D 电场力做功与电势差的关系”中【学生实验】用DIS描绘电场的等势线。
二、实验器材
DIS实验系统(电压传感器、数据采集器、计算机),塑料底板,导电纸,塑料薄片(分布等间距网格状孔洞),干电池两节,电键,圆柱形电极两个,导线等。
使用软件:DIS专用软件、Excel软件、希沃授课助手。
三、学情分析
由于电场比较抽象,学生难以透彻理解电势的概念,对静电场的电势分布没有直观感受。因此以实验测量电势大小作为切入点,让学生们切身体会等量异种点电荷周围静电场的电势分布情况,能够更全面深入地理解位置改变时电势的变化规律,最终描绘出等势线。
四、实验改进要点
本实验在原实验基础上,通过在三个方面:实验方案、实验设备和数据处理的改进和创新,提高学生的学习兴趣,更形象直观理解电势分布,培养学生的实验操作能力、信息技术应用能力以及实验数据处理能力。
本实验的改进要点如下:
(一)实验方案优势
原实验 | 改进实验 | |
实验类型 | 验证性 | 探究性 |
参照点 | 选取两电极连线上等间距的五个点作为基准点 | 以负电极作为零电势点 |
测量值 | 寻找与基准点间电势差为零的点 | 测量各点电势值 |
测试点数量 | 对应5个基准点电势差为零的点 | 平面上网格状分布各点,共12×7个点 |
图像处理 | 将电势差为零点连线 | 利用Excel进行数据处理 |
实验结果 |
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教学过程 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
引入 | 提出本节探究型实验课的实验目的。 | 聆听。 | 让学生明确实验目的。 |
教学过程 |
提出:用电流场模拟静电场,如何搭建电流场。 【提问】请大家观察桌面上的仪器并回顾已学的电学知识,思考应该使用何种仪器测量电势大小? 【提问】我们知道电势是一个相对量,那么在测量电势时要注意什么? 【说明】为了明确所测电势对应的平面位置,在平面上建立直角坐标系。为了统一比较,以负电极为原点。塑料板上标注的数字即对应坐标系标度。 |
【回答】使用DIS电压传感器。 【回答】选取统一的零势能点。 |
让学生在探究讨论中知道实验思路。 知道可用电流场模拟静电场。 知道用坐标系确定位置的实验研究方法。 |
明确实验步骤。 | 实验操作,记录并输入数据。 |
让学生在平面大量数据测量与输入过程中,初步感受电势大小变化。 提高实验操作用力。 |
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【说明】请已经完成数据输入的同学,查看Excel的蓝色部分,讨论并完成学案第一面内容。 【提问】各部分填空内容。 【提问】请同学们尝试总结下,等量异种点电荷周围电场的电势变化特点。 |
学生进行讨论,并完成学案。 |
利用Excel帮助学生感受平面上电势变化特点。提高学生技术应用能力。 经过讨论得出结论,互相促进,提升数据处理能力。 由点到线再到面,形成三维图像,引起学生学习兴趣,对电势分布有直观感受、生动理解。 |
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【提问】点击按钮“电势大小可视化”,观察平面上电势相近各点位置关系,尝试找到电势相近的点的分布规律。 【说明】点击按钮“三维等势线”,观察并尝试总结等势线分布特点。 【提问】这张图像看着有没有一种熟悉感? 【说明】结合彩色表格与三维等势线,请描绘二维等势线。 【投屏】提问学生并将所画等势线投屏,请尝试总结下,你认为的等势线是什么样子。 【说明】由于大家上课时间有限,所以测量的数据点较少,我在课前测了更密的数据点测量。 大家可以在对比之后,对自己的等势线图像进行修改。 ![]() |
【回答】地理等高线。 学生尝试归纳得出平面等势线。 学生绘图修改。 |
学生对电势变化有一定感受,借助Excel通过彩色表格与三维图像生动现实平面上电势整体变化,设置理解平台,经过讨论,引导学生归纳得出等势线。 借助多种维度图像,对电势相同点有直观感受,学生在观察图像时能够自然与地理等高线进行类比,体会科学方法的统一性。 对电势分布特点有更生动形象理解。 |
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课堂小结 |
①结论总结:等势线特点 ②误差分析:导电纸表面导电层分布不均。 ③实验拓展:通过查阅资料,尝试设计描绘孤立点电荷等势线的实验方案。 |
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