高二物理人教版选修31 1.4电势能和电势教案

1、6/66/66/6电势能和电势重/难点重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。难点：掌握电势能与做功的关系 ,并能用此解决相关问题。重/难点分析重点分析：通过对必修内容的学习 ,学生对功的计算 ,重力做功的特点 ,重力做功与重力势能变化的关系 ,能量守恒定律等内容已相当熟悉 ,具备了学习本节内容的知识前提 ,但建立起电势能的概念对学生来说是相比照拟困难的 ,因为电场的概念特别抽象 ,特别是从力与能量两条线上同时研究电场 ,让学生感到有点“力不从心 ,知识迁移及灵活运用是学生学习过程中要跨越的一个台阶。难点分析：教材从电场对电荷做功的角度出发 ,推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径

2、无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的 ,并与重力势能类比 ,说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程决定电势能的变化量 ,而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值 ,因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。突破策略一、静电力做功的特点让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点 ,我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。WF|AB|qE|AB| WF|AB|cosqE|AB| 其中FqE|AM|分析三种情况下的做功的数据结果 ,结合具体的问题情景 ,从中找到共同点和不同点 ,联系前面所学的知识 ,归纳

3、得出相关的物理知识。从中发现问题和知识结论。结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关 ,与电荷经过的路径无关。拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。二、电势能寻找类比点：力做功只与物体位置有关 ,而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？移动物体时重力做的功与路径无关思考：静电力做功也与路径无关 ,是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？1电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关 ,电荷在电场中也具有势能 ,这种势能我们叫做电势能。电势能用表示。【思考与讨论】 如果做功与路径有关 ,那能否建立电势能的概念呢？2讨论：静电力做功与电势能变化的关系通过知识的类比 ,

4、让学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有的知识获取。静电力做的功等于电势能的变化。功是能量变化的量度。电场力做多少功 ,电势能就变化多少 ,在只受电场力作用下 ,电势能与动能相互转化 ,而他们总量保持不变。3求电荷在某点处具有的电势能问题讨论：在上面讨论的问题中 ,请分析求出A点的电势能为多少？学生思考后无法直接求出 ,不妨就此鼓励学生 ,并提出类比方法。类比分析：如何求出A点的重力势能呢？进而联系到电势能的求法。那么 以B为电势能零点电荷在某点的电势能 ,等于静电力把它从该点移动到零势能位置所做的功。4零势能面的选择通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零 ,或把电荷在大地外表上的电

5、势能规定为零。拓展：求电荷在电场中A、B两点具有的电势能上下。将电荷由A点移动到B点 ,根据静电力做功情况判断。假设静电力做功为正功 ,电势能减少 ,电荷在A点电势能大于在B点的电势能。反之静电力做负功 ,电势能增加 ,电荷在A点电势能小于在B点的电势能。弄清正、负电荷在电场中电势能的不同特点 ,判断其做功特点再进行判断。通过对不同内容的拓展 ,引导学生能通过自己对不同事例的分析 ,知道对问题考虑的全面性有所了解 ,同时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同侧面 ,到达对问题的全面解决。提高思维的深度和发散能力 ,到达对物理学习全面化的探究要求。三、电势我们通过静电力的研究认识了电场强度

6、 ,现在要通过电势能的研究来认识另一个物理量电势。它同样是表征电场性质的重要物理量度。通过类比可见 ,假设用左图中的 ,或右图中的 ,它们的值是相同的。如何来表征这个相同的量呢？让学生很快能想到用比值定义法来定义物理量 ,对知识活学活用。上面讨论的是特殊情况 ,下面我们来讨论一般情况：如图可见 ,与q成正比 ,即电势能跟电荷量的比值都是相同的。对电场中不同位置 ,由于L与可以不同 ,所以这个比值一般是不同的。电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 ,是由电场中这点的位置决定的 ,跟试探电荷本身无关。得出结论后 ,引导学生类比电场的得来过程 ,提出新的物理量电势。1定义：电荷在电场中某一点

7、的电势能与他的电荷量的比值 ,叫做这一点的电势。用表示。 表达式： 与试探电荷无关2电势是标量 ,它只有大小没有方向 ,但有正负。3单位：伏特V 1V1J/C物理意义： 电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J ,那么该点的电势就是1V。以上结论由学生得出 ,自己能用所学知识进行简单的描叙 ,培养相关应用归纳知识的能力。三合作探究、精讲点播思索：如何来判断电势的上下呢？让学生明白：根据静电力做功的正负 ,判断电势能的变化 ,进而判定电势的上下。现通过具体情景来进行分析。4电场线指向电势降低的方向。电势顺线降低；顺着电场线方向 ,电势越来越低。与电势能相似 ,我们知道有零势能面 ,因此电势也具有相

8、对性。引导学生得出：应该先规定电场中某处的电势为零 ,然后才能确定电场中其他各点的电势。5零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关 ,即电势的数值决定于零电势的选择。因此电势有正负之分 ,是由于其零电势的选择决定。通常以大地或无穷远默认为零。与零重力势能的位置规定是否有相似之处呢？与知识进行类比 ,从前面的结论中领会到知识的相通性 ,能对知识进行类比应用。例1. 如下图,某区域电场线左右对称分布,M、N为对称线上的两点。以下说法正确的选项是()A. M点电势一定高于N点电势B. M点电场强度一定大于N点电场强度C. 正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D. 将电子从M点移

9、动到N点,静电力做正功解析:沿电场线方向电势逐渐降低,M点电势一定高于N点电势,A对。因电场线越密的区域电场强度越大,由题图可知N点电场强度大于M点电场强度,B错。由可知,正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能,C对。电子从M点移到N点的过程中,受到的静电力与移动方向相反,静电力做负功,D错。四、等势面在地理课上常用等高线来表示地势的上下。今天我们学习了电势的知识后 ,那我们可以用什么来表示电势的上下呢？学生：在电场中常用等势面来表示电势的上下。1等势面：电场中电势相同的各点构成的面。【体验性实践】寻找等势面：找正点电荷和带电平行金属板中的等势面。通过体验性实践活动 ,让学生明白到如何去寻找等

10、势面 ,到达对后续结论探究创设前置气氛。观看挂图 ,从中寻找不同电场中等势面的不同和相同点 ,进行合理猜测。2等势面与电场线的关系在同一等势面上各点电势相等 ,所以在同一等势面上移动电荷 ,静电力不做功。讨论：什么情况下会出现力做功为零的情况？引导分析得出：Fv电场线跟等势面一定垂直 ,即跟电场强度的方向垂直。引导学生用反证法到达证明的目的 ,加深对知识点的应用。而沿着电场线的方向 ,电势越来越低。归纳总结可得出：电场线跟等势面垂直 ,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。等势面越密 ,电场强度越大。等势面不相交、不相切。3应用等势面：由等势面描绘电场线方法：先测绘出等势面的形状和分布 ,再

11、根据电场线与等势面的关系 ,绘出电场线的分布 ,于是我们就知道电场的情况了。【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场分布。加强体验性实验的教学 ,让学生形成深刻印象 ,到达对知识应用能力的提高。例2. 如下图,虚线为某电场的等势面,今有两个带电粒子(重力不计),以不同的速率,沿不同的方向,从A点飞入电场后,沿不同的轨迹1和2运动,由轨迹可以断定()A. 两个粒子带电荷量一定不同B. 两个粒子的电性一定不同C. 粒子1的动能和粒子2的电势能都是先减少后增加D. 经过B、C两点,两粒子的速度可能不等解析:由等势线的形状知,这是一个点电荷产生的电场,两个粒子与点电荷的作用情况是相反的,所以两个粒子电性一定