电势能与电势教学设计

. 《电势能和电势》教学设计 黄孝国皖郎溪县职业教育中心(242131) 【教材分析教材分析】 本节容为高二物理选修3－1 中第一章静电场中第四节的教学容， 第三节是电场强度，第五节是电势差，本节起到承上启下的作用。 教材从电场力对电荷做功的角度出发，得出在匀强电场中电场力 做功与电荷的始末位置有关， 而与电荷经过的路径无关的结论。进而 指出这个结论在任何电场中都是适用的。 并将电场力做功的特点与重 力做功的特点类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。 电场力做功 的过程就是电势能变化的过程， 它不能决定电荷在电场中某点的电势 能，因此要选定一个电势能零点。电势的概念既是重点，也是难点。 由于学习重力势能时没有学习与电势相对应的物理量， 如 “重力势” ， 教材通过类比电场强度的定义方法来定义电势。 在引入电势概念之前 要先让学生体会到电势能的大小与试探电荷的电荷量有关， 不能用来 描述电场的性质。要让学生带着寻找一个与试探电荷无关的、 完全由 电场的性质决定的、可以描述电场能的性质的物理量去学习。 等势面 的概念是类比地理中的等高线引入的， 这一概念学生不难把握，最后 教材介绍了等势面的性质及用途。 在阐述 “等势面一定与电场线垂直” 这一性质时，教材运用了反证法。本节容对学生能力的提高和物理知 识的灵活运用起到了较好的促进作用。 【教学目标教学目标】 1 1．知识与技能．知识与技能 . . （1）通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径 无关的特点。 （2）将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电 势能变化的关系。认识电势能的相对性。 （3）知道电势的定义方法及其定义公式、单位。 （4）知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。 2 2．过程与方法．过程与方法 （1）通过与前面知识的结合，理解电势能的变化与静电力做的 功的关系，从而更好的理解电势能和电势的概念。 （2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 （3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能 力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3 3．情感、态度与价值观．情感、态度与价值观 （1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些抽象物理概念，增 强科学探究的价值观。 （2）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思 维方法。 【教学重点教学重点】 明确静电力做功与电势能变化之间的关系， 培养学生的科学探究 能力。 【教学难点教学难点】 1.电势能概念的建立。 . . 2.通过类比、猜想论证，归纳总结出静电力做功与电势能变化之 间的关系。 【教学课时教学课时】2 课时（第 1 课时讨论静电力做功和电势能，第 2 课时讨论电势和等势面。本教学设计为第1 课时） 【教学器材准备教学器材准备】多媒体教学 【教学方法教学方法】类比探究、分析归纳、讨论、讲授 【教学思路教学思路】 电势能和电势的概念对学生来说是比较抽象陌生的，当然也很难 接受。而我们结合教材通过类比探究、猜想论证，将静电力做功和电 势能的变化与重力做功和重力势能的变化进行科学的类比。 类比电场 强度的定义方法来定义电势， 将等势面与地理中的等高线类比。 可以 从提高学生的思维品质的角度来渗透类比法， 运用类比法，在类比和 猜想中增强学生逻辑思维能力形成物理概念和掌握物理知识。 通过师 生、生生的互动，在教学相长、动态生成中完成教学目标，使课堂充 满活力。 【教学过程教学过程】 复习前面相关知识。 1．重力做功与重力势能的变化及二者之间的关系。重力做功与 路径无关，仅与物体始末位置有关。重力做正功，物体的重力势能减 少，重力做负功（或物体克服重力做功），物体的重力势能增加。 2．复习功和能量的关系。功是能量转化的量度。 引入新课。 . . 第四节、电势能和电势（板书）第四节、电势能和电势（板书） （第（第 1 1 课时）课时） 一、静电力做功的特点（板书）一、静电力做功的特点（板书） 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。 分析三种情况下的电场力做功的数据结果（W  qE AM），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， 归纳得出以下结论。 静电力做的功只与电荷的始末位置有关，与电荷经过的路径无 关。（板书） 此结论对于非匀强电场也是成立的。（板书）（说明：证明已超 出了中学物理的要求，所以不必探究，只需知道结论即可。） 由于静电力做功也与路径无关，仅与电荷始末位置有关，所以电 荷在电场中也具有与位置有关的势能。（转到第二点：电势能） 二、电势能（板书）二、电势能（板书） 讨论 1：静电力做功与电势能变化的关系 . . 通过类比，让学生从中感受到新知识的得出是建立在已有知识的 基础上的。 归纳总结：归纳总结： 电荷在电场中移动，如果静电力做正功，则电势能减少，静电力电荷在电场中移动，如果静电力做正功，则电势能减少，静电力 做负功，做负功， 则电势能增加，则电势能增加， 即静电力做功等于电势能的减少量。即静电力做功等于电势能的减少量。 （板书） W AB  (E pB  E pA )  E pA  E pB （板书） 讨论 2：对不同的电荷从 A 运动到 B 的过程中，电势能的变化情 况： 正电荷从 A 运动到 B 电场力做正功，即有WAB 0，则E pA  E pB ， 电势能减少。 ●正电荷顺着电场线的方向移动，其电势能逐渐减少。（板书） 负电荷从 A 运动到 B 电场力做负功（或克服电场力做功），即有 WAB 0，则E pA  E pB ，电势能增加。 ●负电荷顺着电场线的方向移动，其电势能逐渐增加。（板书） 讨论 3：电势能是否是电荷和电场这个系统所共有的 重力势能是物体和地球这个系统所共有的，那么电势能是否也是 电荷和电场所共有呢？引导学生思考讨论： （1）电荷极性、电荷量及所处电场变化，其电势能变化吗？（变 化） . . （2）电场中没有电荷或空间不存在电场，还有电势能吗？（没 有） 对此分析得出： 电势能是电荷和电场这个系统所共有的， 与重力势能相类似。 （板 书） 电势能是标量，单位是能量单位：焦耳 J。（板书） 【思考与讨论】 如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一 样，还能否建立电势能的概念呢？为什么？ 不能，因为各种势能都是空间点的函数，即一个点对应一个确定 的值， 如果做不到， 就不可能定义某种势能。 分析某种力做功的特点， 就能知道是否“一个点对应一个确定的值”。我们不妨假设电荷从电 势能为零处沿不同路径移动到电场中另一点P，如果移动电荷时静电 力做的功不同，那么，同一电荷在同一点P的“势能”就不同，这样， 所以， 也就不能建立电势能的概念。 P点的势能就没有了确定的意义， 讨论 4：求电荷在某点处具有的电势能。如求下图 A 点的电势能。 引导学生类比分析：如何求出A 点的重力势能呢？进而联系到电 势能的求法。 则 EpA＝WAB（以 B 为电势能零点） . . 电势能具有相对性，电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点 移动到零势能位置时所做的