电势能和电势 教学设计 高二上学期物理人教版选修3-1

教学课题高中物理人教版选修3-1第一章第4节电势能和电势教材分析《电势能和电势》这节是高中物理人教版选修3-1第一章第4节的内容。它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。电势能和电势是电磁学开篇章节静电场中的重要内容，开始将能量纳入电场中。同时本节课是在学生已了解静电场、电场强度、电场线，并能运用库伦定律求解电场力、电场强度的定义式计算电场强度的基础上，讲解静电场力做功的特点，并由此引入电势能、电势、等势面等概念。对它的学习是对以前能量知识的升华和巩固，同时也对以后电势差的学习有着深厚的影响学情分析知识基础学生刚学完电场强度，巩固了电场力学性质的问题后会发现问题的探究多是从从动力学和能量两个角度来进行的。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。心理特点学生学习电场力的性质有些知识掌握不好，应用功能关系时，高一所学的知识都忘了，需要通过电势能和电场力的功能关系进行复习。但是学生在这个年龄段却有着追求真理、勇于探索的特点，正是培养建立抽象思维的最佳时期。可能出现的问题建立起电势能的概念对学生来说相对比较困难的，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，可能会让学生感到有点“力不从心”教学目标物理观念1．理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。  2．理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。科学思维明确电势能、电势、静电力的功、电势能之间的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。科学探究通过与前面知识的结合，运用类比的方法，让学生理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。通过学生的理论探究，培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力科学态度与责任利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。在尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。重点难点教学重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。教学难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。教法学法教学方法：问题驱动法、演示法、分析法学习方法：问答法、讨论法教学流程教师活动学生活动设计意图复习导入复习与导入：电场强度概念前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。2.【多媒体展示】一个匀强电场中静止释放一个不计重力的点电荷 提问：点电荷受力方向大小如何？发生一段位移后，静电力是否做功？对应什么能量发生了变化？是什么能转化成试探电荷的动能？这就是我们今天要学习的电势能和电势1.电场强度：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强.定义式：E=F/q是用来表示电场的强弱和方向的物理量。学生观察投影仪展示，分析静电力的方向（向右）和大小（F=Eq）.静电力做功，动能增加。思考静电力做功和能量变化的对应关系简洁引入，既复习了上一节电场强度和静电力，结合功能关系，从而引出了电势能的新课教学。新课讲授一.  静电力做功问题探讨1：静电力做功的特点力对物体做了功，那么一定有相应的能发生了改变，功是能量变化的量度，根据功和能量的关系，要研究电势能，我们先来研究静电力做功的情形。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、电势能问题探讨2：静电力做功与电势能变化的关系类比重力做功、重力势能变化。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？W＝F|AB|＝qE|AB|=qE|AM|W＝F|AB|cosθ＝qE|AM|W＝W1+W2+W3+……=qE|AM|学生讨论回答：移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。根据功能关系，从静电力做功入手，分析能量的变化，强调做功的特点，并引出电荷在某一点电势能的确定问题新课讲授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？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Ep表示。回到开始的问题分析动能的增加，又能量守恒，引导学生分析什么形式的能减少了对静电力做功和重力做功类比重力对物体做正功，重力势能减少重力对物体做负功，重力势能增加功是能量变化的量度静电力做的功等于电势能的减少量。WAB=EpA－EpB求电荷在某点处具有的电势能提出类比方法重力势能：自A下落到B，WG=EpA－EPB,，WG+EPB=EPA选取B为参考点既EPB=0EPA=WG=mgh总结：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撕所做的功。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，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。三、电势我们通过静电力的研究认识了电场强度，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。学生思考对比。动能增加电势能减少。学生思考回答：对于静电力静电力做正功，电势能减少静电力做负功，电势能增加学生类比得到电势能：WAB=EpA－EpBWAB+EpB=EpA，选取B为参考点既EPB=0EPA=WAB分析三种情况下的做功的数据结果，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。通过知识的类比，让学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有获取。类比重力势能，先选取零势能点，学习电场中某一点电荷的电势能的确定新课讲授重力势能同一位置不同物体EpA=mgh，EPb=mgh则EpA/m=EPb/m=gh总结：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。提出新的物理量──电势定义：电荷在电场中某一点的电势能与他的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用φ表示。表达式：φ＝Ep/q（与试探电荷无关）电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。单位：伏特（V）1V＝1J/C根据静电力做功的正负，判断电势能的变化，进而判定电势的高低。现通过具体情景来进行分析。与电势能相似，我们知道Ep有零势能面，因此电势也具有相对性。场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，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。四、等势面在地理课上常用等高线来表示地势的高低。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高低呢？1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。寻找等势面：找正点电荷和带电平行金属板中的等势面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。电势能EpA=qELAB,EpB=QELAB则EpA/q=EpB/Q=ELABEpA＝qE场Lcosθ发现EpA与q成正比，即相同位置电势能跟电荷量的比值EpA/q都是相同的。对电场中不同位置，由于L与θ可以不同，所以这个比值一般是不同的。学生思考。总结电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。学生总结：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。在电场中常用等势面来表示电势的高低。WAB＝EpA－EPb＝qφA－qφB＝0 运用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。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。通过体验性实践活动，让学生明白到如何去寻找等势面，达到对后续结论探究创设前置氛围。观看挂图，从中寻找不同电场中等势面的不同和相同点，进行合理猜想。什么情况下会出现力做功为零的情况？总结：电场线跟等势面一定垂直。而沿着电场线的方向，电势越来越低。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。特点等势面越密，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引导分析得出：F⊥v引导方法：先测绘出等势面的形状和分布，再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引导学生用反证法达到证明的目的，加深对知识点的应用。小结作业结合板书和投影仪进行小结作业：教材课后练习；参考书上的例题小结本节知识点；记下作业，课后自觉练习.小结知识点；课后练习促进巩固和熟练板书设计第四节电势能和电势一、静电力做功的特点1.只与初末位置有关，与路