2024-2025学年新教材高中物理 第十章 静电场中的能量 1 电势能和电势教案 新人教版必修3

2024-2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量1电势能和电势教案新人教版必修3授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：静电场中的能量1电势能和电势

2.教学年级和班级：高中物理，新人教版必修3

3.授课时间：2024-2025学年

4.教学时数：1课时（45分钟）核心素养目标1.科学探究能力：学生能够运用科学方法，通过观察、实验、分析等手段，探究电势能和电势之间的关系。

2.逻辑推理能力：学生能够运用逻辑推理，理解电势能和电势的概念，并能够运用它们解决实际问题。

3.知识迁移能力：学生能够将所学的电势能和电势的概念和规律，迁移应用到其他相关领域，提高知识的应用能力。

4.创新思维能力：学生能够运用创新思维，提出新的观点和解决问题的方法，培养创新意识和创新能力。

5.科学态度与价值观：学生将通过对电势能和电势的学习，培养对科学的热爱和好奇心，培养科学态度和价值观。学情分析本节课的教学对象是高中物理新人教版必修3的学生，他们已经学习了电学基础知识，对电荷、电场等概念有一定的理解。在学习电势能和电势之前，学生已经掌握了力的概念和能量的概念，这为他们理解电势能和电势提供了基础。

在知识层次上，学生已经学习了电荷的性质、电场的分布等，但对电势能和电势的概念和计算可能还不够熟悉。他们需要通过观察图像、进行实验等方式，进一步理解和掌握电势能和电势的概念。

在能力层次上，学生具备一定的观察和实验能力，能够通过实验观察电场和电势的变化，并通过数据分析得出结论。但他们可能对电势能和电势的计算还不够熟练，需要通过练习和应用来提高计算能力。

在素质方面，学生具备一定的问题解决能力和逻辑思维能力，能够通过分析问题、运用公式等方式解决物理问题。但他们可能对复杂的物理问题还缺乏一定的解决策略，需要通过教师的引导和启发，提高解决问题的能力。

在学习行为习惯方面，学生可能存在以下情况：一些学生可能对物理学习缺乏兴趣，导致学习积极性不高；一些学生可能对物理概念和公式的理解不够深入，容易混淆和错误应用；一些学生可能在学习过程中缺乏主动性，过于依赖教师的讲解和指导。

这些学情特点对课程学习有以下影响：首先，学生需要通过实验和观察等方式，进一步理解和掌握电势能和电势的概念，因此需要教师提供充足的实验和观察机会；其次，学生需要通过练习和应用来提高计算能力，因此需要教师设计相关的练习题和应用题；最后，学生需要教师的引导和启发，以提高解决问题的能力，因此教师需要提供相关的问题情境和思维引导。

针对以上学情分析，教师需要根据学生的特点和需求，制定相应的教学策略和方法，以提高学生的学习效果和兴趣。教学方法与手段1.教学方法

1.1讲授法：通过教师的讲解，引导学生了解电势能和电势的概念，解释电势能和电势之间的关系。

1.2讨论法：组织学生进行小组讨论，分享对电势能和电势的理解，促进学生之间的交流和思考。

1.3实验法：安排学生进行实验，观察电场和电势的变化，通过实验数据来验证电势能和电势的规律。

2.教学手段

2.1多媒体设备：利用多媒体课件和教学视频，直观地展示电势能和电势的概念和图像，帮助学生更好地理解。

2.2教学软件：运用教学软件进行模拟和动画演示，让学生更直观地观察电场和电势的变化，增强学生的学习兴趣。

2.3互动平台：利用互动平台，发布相关的练习题和思考题，让学生在线进行解答和讨论，促进学生的主动学习。教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解静电场中的能量——电势能和电势的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。

设计预习问题，激发学生思考，为课堂学习电势能和电势的概念和规律做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确电势能和电势的教学目标和重难点。

准备教学用具和多媒体资源，确保教学过程的顺利进行。

设计课堂互动环节，提高学生学习电势能和电势的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入电势能和电势的学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的电场基础知识，帮助学生建立知识之间的联系。

提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为电势能和电势的新课学习打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解电势能和电势的概念和规律，结合实例帮助学生理解。

突出重点，强调难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕电势能和电势的问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

设计实践活动或实验，让学生在实践中体验电势能和电势的应用，提高实践能力。

在电势能和电势的新课呈现结束后，对知识点进行梳理和总结。

强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对电势能和电势的掌握情况。

鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决练习题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。

引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

教学资源拓展六、教学资源拓展

1.拓展资源

1.1科普文章：提供一些关于静电场中的能量——电势能和电势的科普文章，让学生进一步了解电势能和电势在实际生活中的应用。例如，《电势能和电势在新能源领域的应用》、《电势能和电势在生物体内的作用》等。

1.2视频资源：推荐一些关于电势能和电势的科普视频，如《电势能和电势的原理及其应用》等，帮助学生更直观地理解电势能和电势的概念。

1.3实验案例：提供一些与电势能和电势相关的实验案例，让学生通过实验现象来加深对电势能和电势的理解。例如，《静电场中带电粒子的运动》、《电势差与电场强度的关系》等。

1.4学术文章：推荐一些关于电势能和电势的研究论文，让学生了解电势能和电势在学术研究中的应用和发展。例如，《电势能和电势在量子计算中的应用》、《电势能和电势的新型测量方法》等。

2.拓展建议

2.1学生可以利用网络资源，进一步查阅关于电势能和电势的科普文章、视频、实验案例等，以加深对电势能和电势的理解。

2.2学生可以尝试进行一些与电势能和电势相关的实验，如自制电势计、电场演示仪等，以提高实验技能和实际操作能力。

2.3学生可以参加一些与物理相关的竞赛或研究项目，如全国中学生物理竞赛、青少年科技创新大赛等，以提高自己的物理素养和研究能力。

2.4学生可以关注一些与物理相关的学术期刊或公众号，如《物理学报》、《物理学进展》等，了解电势能和电势的最新研究动态和发展趋势。

2.5学生可以与同学或老师进行讨论和交流，分享自己在学习电势能和电势过程中的心得体会和疑问，以提高自己的理解和解决问题的能力。课后作业学生需完成的课后作业包括以下题型：

1.计算题：要求学生运用电势能和电势的公式，计算给定电荷在特定电场中的电势能和电势。例如：

题目：一个正电荷q=5×10^-6C，置于电势差为V=100V的电场中，求该电荷的电势能和电势。

答案：电势能U=qV=5×10^-6C×100V=5×10^-4J；电势φ=V/q=100V/5×10^-6C=2×10^4V。

2.作图题：要求学生根据电势能和电势的定义，绘制给定电荷在电场中的电势能和电势分布图。例如：

题目：绘制一个正电荷在电势差为V=100V的电场中的电势能和电势分布图。

答案：在电场中，电势随着距离的增加而减小，电势能随着电势的增加而增加。学生需准确描绘出电势线和电势能曲线的分布情况。

3.应用题：要求学生运用电势能和电势的概念，解决实际问题。例如：

题目：一个电子在电势差为V=500V的电场中运动，求该电子的动能。

答案：电子的电荷量q=-1.6×10^-19C，电势能U=qV=-1.6×10^-19C×500V=-8×10^-17J；由于电子从高电势处向低电势处运动，电势能转化为动能，所以动能为8×10^-17J。

4.证明题：要求学生运用电势能和电势的性质，证明给出的物理结论。例如：

题目：证明在静电场中，一个带电粒子的电势能与路径无关，只取决于起始点和终止点的电势。

答案：根据电势能的定义，U=qφ，其中q为电荷量，φ为电势。电势是标量，与路径无关，只取决于位置。因此，电势能与路径无关，只取决于起始点和终止点的电势。

5.设计题：要求学生设计一个实验，通过实验验证电势能和电势之间的关系。例如：

题目：设计一个实验，验证电势能与电势之间的关系。

答案：学生可以利用电势计和电池，设置不同电势差的电场，测量不同电荷在电场中的电势能，然后绘制电势能与电势的关系曲线，验证它们之间的关系。板书设计①电势能：U=qV，其中q为电荷量，V为电势