2024-2025学年高中物理 第1章 4 电势能 电势与电势差教学设计 教科版选修3-1

2024-2025学年高中物理第1章4电势能电势与电势差教学设计教科版选修3-1授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析嘿，亲爱的同学们，今天咱们要来聊聊物理中电势能、电势与电势差这部分内容，这可是高中物理选修3-1中的重要一课哦！我们要从课本的第1章4节入手，具体内容是电势能、电势与电势差的基本概念和计算方法。这些知识点可是和之前学过的电场力、电场能量紧密相关的，咱们一起来串联一下这些知识点，看看它们是如何一步步把我们带到电势能的新世界的！🌟🌌核心素养目标本节课旨在培养学生的科学思维和科学探究能力。通过学习电势能、电势与电势差，学生能够理解电场中能量的分布和转化，提升对电场能量关系的认知。同时，通过实验探究，学生将学会运用科学方法分析问题，提高解决实际问题的能力。此外，培养学生对物理学科的兴趣，激发其探索自然现象的好奇心，形成科学的世界观。教学难点与重点1.教学重点，

①理解电势能、电势和电势差的概念，掌握它们之间的相互关系。

②掌握电势能、电势和电势差的计算方法，能够应用这些概念和公式解决实际问题。

③通过实例分析，使学生能够将电势能、电势和电势差的概念应用于电路分析和电场问题的解决。

2.教学难点，

①电势能、电势和电势差的概念理解较为抽象，学生可能难以直观把握其物理意义。

②电势能、电势和电势差的计算涉及复杂的数学运算，学生可能对公式的推导和应用感到困难。

③在实际应用中，如何将电势能、电势和电势差的概念与电路中的电压、电流等物理量联系起来，需要学生具备较强的分析能力和抽象思维能力。教学资源-软硬件资源：电势能和电势差计算器、电子白板、投影仪、实验室电势差测量装置。

-课程平台：学校物理教学平台、在线教育资源共享平台。

-信息化资源：电势能和电势差相关的动画演示视频、电子教材、在线互动问答系统。

-教学手段：实物模型展示、小组合作探究、课堂讨论、实验操作演示。教学流程1.导入新课

详细内容：

“同学们，还记得我们之前学习的电场力吗？今天我们要深入探索电场中的另一种重要能量——电势能。我们先来回顾一下电场力的基本概念，然后逐步引入电势能、电势和电势差，看看它们是如何描述电场中能量分布的。请大家打开课本第1章4节，我们一起来学习吧！”

（用时：5分钟）

2.新课讲授

①电势能的概念

详细内容：

“首先，我们来看电势能。想象一下，一个电荷在电场中受到力的作用，如果它移动了一段距离，那么它的能量就发生了变化。电势能就是电荷在电场中由于位置变化而具有的能量。现在，我们一起看课本上的公式，如何计算一个点电荷在电场中的电势能。”

（用时：10分钟）

②电势的概念

详细内容：

“接下来，我们来探讨电势。电势是描述电场中某一点的能量状态的物理量。它表示单位正电荷在该点的电势能。电势的概念可以帮助我们理解电场中不同位置的能量高低。大家看看课本上的例子，如何计算一个点的电势。”

（用时：10分钟）

③电势差的概念

详细内容：

“最后，我们讨论电势差。电势差是两个点之间的电势之差，它表示单位正电荷在这两个点之间移动时电势能的变化。电势差的概念对于分析电路中的电压变化非常重要。现在，让我们通过课本中的图示来理解电势差。”

（用时：10分钟）

3.实践活动

①电势能和电势差的计算

详细内容：

“请同学们拿出计算器，根据课本上的例子，尝试计算一下不同电荷在电场中的电势能和电势差。我们可以通过小组合作来完成这个任务，互相讨论，看看谁能够计算出正确的答案。”

（用时：10分钟）

②电场线与电势分布

详细内容：

“现在，让我们利用电子白板，通过动画演示电场线与电势分布的关系。请大家观察电场线的方向和密集程度，以及电势的高低分布。这将帮助我们更好地理解电势的概念。”

（用时：5分钟）

③电势能、电势和电势差在电路中的应用

详细内容：

“最后，我们来分析一个简单的电路，看看电势能、电势和电势差是如何在电路中发挥作用的。请同学们根据课本上的图示，讨论并解释电路中的电压分布和能量转换过程。”

（用时：10分钟）

4.学生小组讨论

举例回答：

①电势能与电荷量的关系：讨论不同电荷量在相同电场中的电势能如何变化。

②电势与电场强度的关系：探讨在匀强电场中，电势如何随电场强度变化。

③电势差与电阻的关系：分析在闭合电路中，电势差如何影响电阻两端的电压。

（用时：10分钟）

5.总结回顾

详细内容：

“今天我们学习了电势能、电势和电势差的概念及其计算方法。通过实例分析和实践活动，大家应该对电场中的能量分布有了更深入的理解。现在，请同学们回顾一下我们今天学到的关键点，比如电势能、电势和电势差的定义，它们之间的关系，以及如何计算。接下来，我会提出几个问题，请大家积极回答。”

（用时：5分钟）教学资源拓展1.拓展资源：

-电场线与电势分布图示：提供不同电场分布下的电场线和电势分布图，帮助学生可视化电势的变化和电场线的分布情况。

-电路中电势能的转化实例：分析直流电源、电容和电感电路中电势能的存储和转化过程，加深学生对能量守恒的理解。

-实验设备与原理：介绍实验设备如电势差计、电容、电感等的基本原理和使用方法，以便学生进行相关实验探究。

-电场中电荷分布与电势关系案例：通过具体案例，如点电荷电场、均匀电场等，展示电荷分布与电势的关系。

-电磁场理论的发展史：简要介绍电磁场理论的发展历程，激发学生对物理学科的兴趣和探索精神。

2.拓展建议：

-学生可以通过在线资源或图书馆查阅相关书籍，进一步学习电场、电势能和电势差的高级理论。

-鼓励学生参与物理竞赛或科学活动，如物理奥林匹克竞赛，以提升他们在实际问题中的应用能力。

-建议学生利用学校实验室资源，进行电势能和电势差的实验探究，通过实验验证理论，加深对知识的理解。

-引导学生关注生活中的电现象，如静电现象、电路故障等，将理论知识与实际应用相结合。

-鼓励学生进行小组合作，共同完成拓展学习任务，提高团队合作能力和沟通技巧。重点题型整理1.题型：计算电势能

例题：一个电荷量为+2C的点电荷在电势为20V的电场中，其电势能是多少？

解答：电势能的计算公式为E_p=qφ，其中q是电荷量，φ是电势。

所以，E_p=2C×20V=40J。

2.题型：计算电势差

例题：在两点A和B之间，电势差为30V，一个电荷量为-5C的点电荷从A点移动到B点，求该电荷在移动过程中电势能的变化量。

解答：电势能的变化量ΔE_p=qΔφ，其中Δφ是电势差。

所以，ΔE_p=-5C×30V=-150J。

3.题型：电势与电势能的关系

例题：一个电荷量为+3C的点电荷在电势为-10V的电场中，其电势能是多少？

解答：由于电势是负值，电势能的计算需要考虑电荷的正负。

E_p=qφ=3C×(-10V)=-30J。

4.题型：电势能守恒

例题：一个电荷量为+4C的点电荷在电场中从点A移动到点B，电势能减少了80J，求点A和点B之间的电势差。

解答：电势能的变化量等于电势差乘以电荷量。

ΔE_p=qΔφ，所以Δφ=ΔE_p/q=80J/4C=20V。

5.题型：电势差与电场强度关系

例题：在匀强电场中，一个电荷量为+6C的点电荷从A点移动到B点，移动距离为5cm，电势差为100V，求该电场的电场强度。

解答：电场强度E的计算公式为E=Δφ/d，其中d是移动距离。

所以，E=100V/0.05m=2000V/m。内容逻辑关系1.本文重点知识点：

①电势能：电荷在电场中由于其位置而具有的能量。

②电势：描述电场中某一点的能量状态的物理量，单位是伏特（V）。

③电势差：两个点之间的电势之差。

2.关键词：

①电荷量（q）：表示电荷多少的物理量。

②电场强度（E）：描述电场力大小和方向的物理量。

③位置（r）：电荷在电场中的具体位置。

3.重点句子：

①“电势能是电荷在电场中由于其位置而具有的能量。”

②“电势是描述电场中某一点的能量状态的物理量，单位是伏特（V）。”

③“电势差是两个点之间的电势之差。”

④“电势能的计算公式为E_p=qφ。”

⑤“电势差的计算公式为Δφ=E×d。”课堂小结，当堂检测课堂小结：

亲爱的同学们，今天我们学习了电势能、电势和电势差这三个重要的概念。首先，我们明确了电势能是电荷在电场中由于其位置而具有的能量，电势则是描述电场中某一点的能量状态的物理量。通过电势能和电势的关系，我们知道了电势能的计算公式E_p=qφ，其中q是电荷量，φ是电势。接着，我们探讨了电势差的概念，即两个点之间的电势之差，并且学习了如何计算电势差Δφ=E×d，其中E是电场强度，d是两点之间的距离。

在本节课的学习中，我们重点掌握了以下几个要点：

①电势能的定义和计算方法。

②电势的定义和计算方法。

③电势差的定义和计算方法。

④电势能、电势和电势差之间的关系。

当堂检测：

1.一个电荷量为+5C的点电荷在电势为10V的电场中，其电势能是多少？

解答：E_p=qφ=5C×10V=50J。

2.在两点A和B之间，电势差为20V，一个电荷量为-3C的点电荷从A点移动到B点，求该电荷在移动过程中电势能的变化量。

解答：ΔE_p=qΔφ=-3C×20V=-60J。

3.一个电荷量为+2C的点电荷在电势为-15V的电场中，其电势能是多少？

解答：E_p=qφ=2C×(-15V)=-30J。

4.在匀强电场中，一个电荷量为+4C的点电荷从A点移动到B点，移动距离为5cm，电势差为100V，求该电场的电场强度。

解答：E=Δφ/d=100V/0.0