关于《电势、电势差和电势能》教学教材分析与教学设计

1、关于电势、电势差和电势能教材分析与教学设计一、教材分析： 本部分内容教材体编写的变化：1、原教材的处理：先讲电势差的的概念，通过比较重力做功和电场力做功的特点，指出重力做功可以同电场力做功类比，再讨论重力做功与高度差有关，类比于电场力做功与电势差有关。得出电势差与电场力做功的关系，再给出电势差 U = W/q的比值定义讨论。这种处理是为了使大多数学生可以掌握而安排的。电势是从类比高度引入的，讨论了电势及其相对性。在电势概念的基础上给出电势能的的概念以及电场力做功和电势能变化的关系。2、新教材的处理方式：先学习电场力做功与路径无关，然后类比重力做功和电场力做功的特点，给出电场力做功对应电势能的变

2、化，引出电势能以及电势能大小可通过电场力做功来进行计算。再分析电势能的大小与电荷及电场中的位置有关。给出电势的概念，然后由电势给出电势差的定义，最后类比高度与电势、高度差与电势差，帮助学生理解电势和电势差。这样有助于学生建立和理解电势能的概念，但对电势和电势差理解不易。若教师处理不当，学生可能会感到迷惑。对电势的教学教师最好以实例进行，比如以点电荷Q的电场和匀强电场为例分析，讨论以下问题（1）同q放场中不同点，电势能大小各不相同，说明电势能与电场中的位置有关，电场各处能的特性不同。（2）不同q放场中同一点，电势能也不同，说明电势能与电荷q有关。（3）为简单起见，设为匀强电场，可知W/ q与q无

3、关，对场中同一点为恒量，可用这个量表征电场各处能的特性。（4）可以证明，其它电场中，W / q仍与q无关，然后给出电势的定义。帮助学生理解电势与电场中的位置有关，表征电场该点能的特性。3、两种处理方式各有优点，教材的地位和作用：1、在对电场力的性质学习基础上，进一步加深对电场的了解，增强解决电学问题的能力，复习并扩展电场知识，培养技能技巧；2、 进一步确立场的概念，为学习磁场、电磁场及建立物理场论观念做准备，并由此加深对电场能的性质的认识；3、 对学生进行辨证唯物主义教育，体现中学物理教学大纲的要求。4、 从章节结构上看，学习这一节教材是学习并理解电磁学知识、电磁现象的关键。 教学目标的确立依

4、据：根据教材、教参、课程标准的要求，本着面向全体学生的原则，来确立教学目标。重点难点及确立依据：本部分的重点和难点是对电势差、电势和电势能概念的理解。由于电势差、电势和电势能是电学中非常重要又紧密联系的物理概念，因此，讨论电场问题，必须透彻深入地理解电势差和电势；但为什么要引入电势差和电势？为什么要这样来研究？以及电势差和电势的抽象性，使得它成为学生学习的难点，教学中如何使之形象化，具体化，这就对教师授课增加了难度。 教学方法：方法选择及选择依据 根据本节课教材的地位与作用，内容特点和学生思维活动的特点，培养学生分析问题解决问题的能力，抽象概括的能力，我采用课前布置学生复习和预习相关知识，在此

5、期间教师辅导、答疑，课堂授课以讨论、谈话、类比、诱导为主，习题、作业以学生自主学习、教师辅导为主的整体教学法。二、教学设计举例电势能一教学目标：略二教学内容： （一）电势能学习方法：与重力做功及重力势能类比得出：电场中一电荷，在电场力作用下运动也能做功，也具有能量，称之为电势能。1克服电场力做功，其它形式能转化为电势能。所以电势能增加；电场力做功电势能转化为其它形式的能，所以电势能减少。结论：W电DW。2电势能是q和电场共同所有的，与相对位置有关，又称电位能。3电场力做功正、负的判断方法：（1）看F与s的夹角，大于90时为正，小于90时为负，（2）与静止起释放后运动方向一致的为正。4电势能增减

6、的判断方法：（1）与电场力做功的关系，（2）静止起释放后向电势能小的方向运动。5电势能要取零点，一般点电荷的电场取无穷远处为零点，匀强电场取接地板为零点。6电势能的计算方法：WADWAOWAO。练习：1下列两种情况下分析电场力做功的正、负和电势能的增、减，（1）将正电荷沿场强方向移动或逆场强方向移动，（2）将负电荷沿场强方向移动或逆场强方向移动。教学说明：1电势能不仅与电场有关，还和放入电场的电荷有关，2匀强电场中可利用计算电场力做功来计算电势能。2图中A、B为电场线上的三等分点，将一电量为的q点电荷从A点移到B点，求（1）电场力做功的正、负，（2）电势能的增、减，（3）电势能的正、负。3如图

7、正点电荷Q的一条电场线上有A、B两点，将一个电量为q的点电荷从A点移到B点，试分析电场力做功的正、负，电势能的增、减，若q不动，将Q向左移，电势能如何变化？4如图某点电荷Q的一条电场线上有A、B两点，一个电量为q、质量为m=104 kg的点电荷从A点运动到B点，经过A点时速度为vA5 m / s，经过B点时速度为vB3 m / s，（1）分析电场力做功的正、负，求电场力做的功，（2）q在A、B两点时的电势能哪个较大？Q的电性，（3）取A点为电势能零点，B点电势能多大？若取B点为电势能零点，A点电势能为多大？三作业：1如图，在场强为E的匀强电场中有相距为l的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为q

8、，将一电量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1，若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2，若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3，由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是。2顺着电场线的方向移动负电荷，电场力做功为（填正或负），负电荷的电势能将（填增加或减少），逆着电场线的方向移动正电荷，电场力做功为，正电荷的电势能将。3在负点电荷的电场中，电荷q只受电场力作用静止起运动，在运动过程中它的加速度将逐渐，速度将逐渐，电势能将逐渐（填变大、不变或变小）。四作业答案：1qEl cos q，qEl cos q，qEl cos q，电场力做功与路径无关，2负

9、，增加，负，增加，3减小，增大，减小。五设计思想：1电势较难，分二节讨论，本节主要解决电场力做功和电势能变化问题，2电势能增减目前只有通过电场力做功来讨论，所以先解决电场力做功的正负问题，3通过典型电场（点电荷和匀强）分析，明确电势能与电场及试验电荷都有关。电势一教学目标：略二复习提问：1电场有力的特性，为什么不用电场力的大小描写电场，而要用电场强度？2负点电荷的电场中有A、B两点，如图，哪点电势能较大？若放入q呢？放入q呢？能否用电势能来描述电场中能的特性？3如图匀强电场中，若取A点为电势能零点，在B点放q时具有的电势能多大？放10q呢？放q呢？在C点又如何？在D点又如何？能否用电势能描述电

10、场的能的特性？三教学内容：（二）电势1研究方法：（1）用q去试探，（2）无法实验，为便于推理，Q简化成匀强电场。2探索过程：以点电荷Q的电场和匀强电场为例分析，（1）同q放场中不同点，电势能大小各不相同，说明电场各处能的特性不同，（2）不同q放场中同一点，电势能也不同，说明电势能不能反映电场固有特性，（3）为简单起见，设为匀强电场，可知W/ q与q无关，对场中同一点为恒量，（4）可以证明，其它电场中，W / q仍与q无关，3定义：jW / q（以前书上用U表示）说明：1与重力势能类比，mgh / mgh，只与高度有关，j相当于h，因此称电势或电位，且讲高或低（不讲大小），2物理意义：数值上等于

11、单位正电荷在该处所具有的电势能（但不是电势能），反映电场中能的特性，3单位：焦 / 库，即伏特，4电势也要规定零点，和电势能零点相同，5电势有正、负，但是它是标量，正、负表示电势比零点高还是低，4电势能：Wqj，对于正电荷，j高处W也大，对于负电荷，j高处W反而小，5注意：电势和电势能的区别：j仅决定于电场，和q无关，必可由电场线反映出其高低，而电势能是电荷和电场共同所有的，因而W与q有关。以匀强电场为例分析，得出：（1）沿电场线方向电势逐渐降低，（2）靠近Q处j较高，靠近Q处j较低。练习：（1）右边两图电场中A、B两点哪点电势较高？哪点电势能较大？放入q时呢？放入q时呢？（2）若取负板接地，

12、A、B为电场线的三等分点，图中各点的电势如何？若取正板接地又如何？（3）练习（1）中若在A点释放正、负电荷，仅在电场力作用下它们如何运动？得出：正（负）电荷静止起只受电场力作用而运动，是从高（低）电势处到低（高）电势处，但必从电势能大处向电势能小处移动。6j和E的区别：练习：两图中A、B两点的场强哪点较大，电势哪点较高？7电势差：A、B两点间的电势之差为UABjAjB，称为电势差，它与零点选取无关，因而更关心的是电势差。四作业：1电场中有A、B两点，将电量是5104 C的负电荷从B点移到A点，电场力做功0.1 J，则电荷的电势能如何变化？改变了多少？A、B两点的电势哪点较高？高多少？如果jB2

13、50 V，则jA为多少？2在点电荷的电场中一条电场线上有A、B两点，电量为q2108 C的负电荷从A点移到B点，电势能减少4107 J，那么，A、B两点的电势哪点较高？差多少？电场线方向如何？移动过程中电场力做正功还是负功？多少功？3某电场中一条电场线上有A、B两点，电场方向由B指向A，将一电子从A移到B，电势如何变化？电场力做正功还是负功？A、B两点的电场强度哪点较大？五作业答案：1减少，0.1 J，B，200 V，50 V。2 B，20 V，B A，正功，4107 J，3减少，正功，无法确定。六设计思想：1用类比方法引入电势概念，2初步理解电势、电势能、电场强度间的区别，3本课时内学生不可

14、能对上述概念都很清楚，有待下节课再归纳。电势、电势能、电场强度小结及电势差一教学目标：略二教学内容：一概念小结小结：点电荷EkQ / r2场强EF / q匀强电场力的特性FqE库仑定律电场E方向电场线大小j电势jW/ q能的特性Wq j二思路小结 E F a - 运动情况电场线电场 v0 j W WAB例：1是非题：（1）电场线上某点的切线方向就是电荷在该处受电场力的方向。（2）电场线上某点的切线方向就是电荷在该点的运动方向。（3）初速为零且只受电场力作用时，电荷必沿电场线运动。（4）沿电场线方向电势逐渐降低。（5）沿电场线方向场强逐渐减小。（6）沿电场线方向电荷所具有的电势能逐渐减少。（7）

15、电荷移动时电场力做功，电势一定降低。（8）电荷移动时电场力做功，电势能一定减小。（9）靠近正电荷处场强较大，靠近负电荷处场强较小。（10）靠近正电荷处电势较高，靠近负电荷处电势较低。（11）只在电场力作用下电荷总是从电势高处向电势低处运动。（12）只在电场力作用下电荷总是从电势能较大处向电势能较低处运动。（13）只在电场力作用下初速为零的电荷总是从电势能较大处向电势能较低处运动。2电场中有A、B两点，其电势分别为jA和jB，场强分别为EA和EB，若jAjB，则（A）EAEB，（B）EAEB，（C）EAEB，（D）不能确定。教学说明：从思路和概念两个角度分析。3下列关于电势高低的判断正确的是（A

16、）正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点电势一定较高，（B）正电荷只在电场力作用下从A点移到B点时，A点电势一定较高，（C）负电荷从A点移到B点时，克服电场做功，A点电势一定较高，（D）负电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点电势一定较低。教学说明：从思路图中沿两个不同方向分析。4A、B为两电荷连线的垂直平分线，把负电荷从A点移到B点，甲图中力做功，电势能变化情况是，乙图中力做功，电势能变化情况是。（三）电势差UABjAjB，单位是伏。练习：计算图中UAB、UBC、UBD，若改取A点为电势零点，又如何？教学说明：1UABUBA，2jAUAO，3电势差与零点选取无关，4电势差必须指明哪两点间

17、的电势差，5物理意义：移送单位电荷时，电势能的改变量（或电场力做的功），三作业：根据学生情况另外补充 四设计思想：1加这一节课使知识系统化，作为巩固和复习用，2训练学生分析能力。电场力做功和电势差一教学目标：略二复习提问：1电势表示什么？它决定于什么？与什么无关？2电势能大小与什么有关？已知了电势高低关系如何判断电势能的大小？3电场线能否反映电势的高低？能否反映电势能的大小？4下列四个物理量的两种分类方式的分类依据分别是什么？电势能电势电场力场强三教学内容：（四）电场力做功和电势差WABW和UABjAjB推出WABqUAB， （1）计算可带正负号，也可只用绝对值，功的正负另行判断，（2）可适用于非匀强电场，（3）eV是功或能的单位，1eV1.61019 J。练习：1点电荷Q的电场中有A、B两点，已知UAB200 V，q6108 C的点电荷由B移动到A，电势能改变多少？是增加还是减少？若q1107 C的点电荷由A移动到B，又如何？若将电子由A移动到B，又如何？若将两价正离子由B移动到A，又如何？2求UAB，并指出电场线从哪点指向哪点？（1）q1108 C的点电荷由A移动到B，电场力做功3107 J，（2）