電勢能和電勢 教學(xué)設(shè)計(jì)-高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

《電勢能與電勢》教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析1．普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求知道靜電場中的電荷具有電勢能。了解電勢能、電勢和電勢差的含義。知道勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系。能分析帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。2．本節(jié)內(nèi)容在物理知識(shí)體系中的地位本節(jié)內(nèi)容為靜電場中第四節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，它處在電場強(qiáng)度之后，位于電勢差之前，并且學(xué)好本節(jié)內(nèi)容為以后的電勢差、電功、電動(dòng)勢、磁場中的能量轉(zhuǎn)化奠定一定的基礎(chǔ);同時(shí)，本節(jié)內(nèi)容也是對(duì)功能關(guān)系的補(bǔ)充和完善。因此本節(jié)內(nèi)容具有承上啟下，補(bǔ)充完善的地位。本節(jié)課是課程教學(xué)中利用物理思維方法較多的一堂課，尤其是用類比的方法達(dá)到對(duì)新知識(shí)的探究，同時(shí)讓學(xué)生就具體的物理知識(shí)遷移埋下思維鋪墊。本節(jié)內(nèi)容有助于學(xué)生理解電場中能的性質(zhì)，概念抽象，理解難度大，是本章的重點(diǎn)，也是學(xué)生的難點(diǎn)。3．教材內(nèi)容與體系安排教材中將靜電力做功特點(diǎn)與電勢能的概念等內(nèi)容類比重力做功特點(diǎn)、重力勢能進(jìn)行講解，理解難度較小。教材從電場對(duì)電荷做功的角度出發(fā)，推知在勻強(qiáng)電場中電場力做功與移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)。進(jìn)而指出這個(gè)結(jié)論對(duì)非勻強(qiáng)電場也是適用的，并與重力勢能類比，說明電荷在電場中也是具有電勢能。電場力做功的過程就是電勢能的變化量，而不能決定電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能的數(shù)值，因此有必要規(guī)定電勢能零點(diǎn)。對(duì)學(xué)生能力的提高和對(duì)知識(shí)的遷移、靈活運(yùn)用給予了思維上的指導(dǎo)作用。學(xué)情分析認(rèn)知層面學(xué)習(xí)困難：靜電場是繼引力場之后，學(xué)生又一次面臨的有關(guān)“場”的問題。靜電場中的概念比較抽象，不能用感官直接感受，不易理解，加上電場是分布在空間的，所以需要有較強(qiáng)的抽象思維能力和空間想象力，這是學(xué)生本單元學(xué)習(xí)中面臨的主要困難。因此建立電勢能和電勢的概念是一個(gè)比較困難的過程。已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)儲(chǔ)備：（1）通過前面課程學(xué)習(xí)的鋪墊，已初步領(lǐng)會(huì)了探究的主要環(huán)節(jié)和方法，也已形成了合作交流的良好習(xí)慣。（2）前面學(xué)生已經(jīng)從力的角度出發(fā)，學(xué)習(xí)了研究電場性質(zhì)的物理量——電場強(qiáng)度，接觸了用電場線這種形象化的手段來描述看不見的靜電場，初步掌握了用比值定義法來學(xué)習(xí)電場強(qiáng)度的方法（3）學(xué)習(xí)庫侖定律時(shí)接觸了用類比法將有關(guān)的電學(xué)知識(shí)與力學(xué)知識(shí)有機(jī)聯(lián)系，初步形成了用相互聯(lián)系、相互影響的觀點(diǎn)去看待事物的思維方式。（4）研究機(jī)械能（如重力勢能）時(shí)已經(jīng)初步建立了通過做功研究能量變化的科學(xué)思想，為電勢能的學(xué)習(xí)打下一定基礎(chǔ)。能力層面學(xué)生有一定的自學(xué)能力和類比分析能力，并且在必修2已經(jīng)學(xué)習(xí)掌握了重力做功特點(diǎn)、重力勢能，因此本節(jié)中的靜電力做功特點(diǎn)與電勢能的概念等內(nèi)容學(xué)生有能力通過閱讀自學(xué)完成;學(xué)生的分析能力有限，并且電勢能大小的計(jì)算、電勢的概念抽象難懂，所以需要教師在問題設(shè)計(jì)上多下功夫，多加引導(dǎo)，降低理解難度。學(xué)生對(duì)字母的推導(dǎo)式缺乏直觀的認(rèn)識(shí)，因此將電勢的推導(dǎo)通過具體數(shù)值的計(jì)算，更直觀，有助于降低理解難度。３．思維層面（1）通過與前面知識(shí)的結(jié)合，理解電勢能與靜電力做的功的關(guān)系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。（2）培養(yǎng)對(duì)知識(shí)的類比能力，以及對(duì)問題的分析、推理能力。（3）通過學(xué)生的理論探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。４．態(tài)度與責(zé)任層面（1）嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)、生活相關(guān)的實(shí)際問題，增強(qiáng)科學(xué)探究的價(jià)值觀。利用知識(shí)類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)和對(duì)科學(xué)的求知欲。（2）利用等勢面的對(duì)稱美，形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅，自己畫圖，在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)提高對(duì)美的感受力和鑒別力。（3）在研究問題時(shí)，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。教學(xué)目標(biāo)１．物理觀念（1）知道靜電力做功與路徑無關(guān)。（2）明確靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系。（3）理解電勢能的概念，認(rèn)識(shí)電勢能的相對(duì)性。（4）掌握電勢的定義方法和定義式、單位。２．科學(xué)思維（1）應(yīng)用類比思想。通過靜電力做功與重力做功比較，得出電勢能的概念，并明確靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系。（2）同時(shí)應(yīng)用類比思想，通過與電場強(qiáng)度比較得出電勢的概念，讓學(xué)生探究體驗(yàn)電勢概念的形成過程及電勢的實(shí)際意義，深入理解電勢概念。（3）應(yīng)用比值定義法定義電勢，進(jìn)一步學(xué)習(xí)比值定義物理量的物理方法。３．科學(xué)探究（1）明確具體問題必須具體分析，把問題放在具體的情境中，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問題；（2）通過對(duì)問題實(shí)例的具體分析，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到問題本質(zhì)，提高學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的能力。４．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任（1）通過具體的實(shí)例分析，讓學(xué)生學(xué)會(huì)把問題從簡單向復(fù)雜過渡，培養(yǎng)學(xué)生良好的解決問題的能力以及抽象思維能力。（2）通過電勢能概念建立的探究過程，培養(yǎng)學(xué)生敢于發(fā)表自己觀點(diǎn)，堅(jiān)持原則，善于合作的良好習(xí)慣.（3）讓學(xué)生關(guān)注物理與生活相互聯(lián)系，感受理論與實(shí)踐的關(guān)系及物理世界的和諧統(tǒng)一。四、教學(xué)重難點(diǎn)1.理解靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系。（重點(diǎn)）2.理解電勢能的概念，認(rèn)識(shí)電勢能的相對(duì)性。（難點(diǎn)）3．知道電勢的定義方法和定義式、單位。（重點(diǎn)）五、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)導(dǎo)入新課一、學(xué)習(xí)目標(biāo)展示（1）知道靜電力做功與路徑無關(guān)。（2）明確靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系。（3）理解電勢能的概念，認(rèn)識(shí)電勢能的相對(duì)性。（4）掌握電勢的定義方法和定義式、單位。二、情景引入一個(gè)正電荷在勻強(qiáng)電場中只受到靜電力F的作用，它在電場中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做了正功WAB。由動(dòng)能定理可知，該電荷的動(dòng)能增加了WAB。從能量轉(zhuǎn)化的角度，該電荷的動(dòng)能增加，意味著某種形式的能量減少了，這是一種什么形式的能量呢？研究能量就轉(zhuǎn)化為做功，那我們接下來探究一下靜電力的做功。新課教學(xué)【自學(xué)感知】★第一課時(shí)：電勢能靜電力做功的特點(diǎn)創(chuàng)設(shè)問題情景：在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中任取A、B兩點(diǎn)，AB的連線長度為L，與電場強(qiáng)度的方向夾角為θ。把帶正電的試探電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，若試探電荷的電荷量為q，計(jì)算下面兩種情況下靜電力對(duì)電荷所做的功：（1）把q沿直線AB從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)；（2）把q沿折線AMB從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)。經(jīng)過分析，不論什么路徑，直線還是曲線，靜電力做功都一樣，即與路徑無關(guān)。結(jié)論：在電場中不論電荷經(jīng)由什么路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力所做的功都是一樣的。因此，在電場中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力所做的功只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。二、靜電力做功與電勢能的關(guān)系類比：重力做功與重力勢能WG＝mgh1－mgh2，（1）定義重力勢能Ep＝mgh。（2）重力做的功等于重力勢能的減少量。從而得出靜電力做功的與電勢能的關(guān)系：1．概念:電荷在靜電場中具有的勢能。用EP表示。2．靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做的功等于電勢能的減少量，WAB=EPA-EPB。當(dāng)WAB為正值時(shí),EPA>EPB，表明靜電力做正功，電勢能減少;當(dāng)WAB為負(fù)值時(shí),EPA<EPB，表明靜電力做負(fù)功，電勢能增加。三、電勢能的大小通過具體的問題實(shí)例：電場強(qiáng)度為E=3000N/C，AB的連線長度為L=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C。列出關(guān)系式：WAB=EPA-EPB。即可以得出從A到B電勢能的減少量，但是A點(diǎn)的電勢怎么求呢？可以將B點(diǎn)規(guī)定為零勢能點(diǎn)。并且發(fā)現(xiàn)零勢能點(diǎn)選取不同時(shí)，各點(diǎn)的電勢能也不同，說明電勢能具有相對(duì)性。1．大小:電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從該點(diǎn)移到零勢能位置時(shí)靜電力所做的功。2．零勢能點(diǎn):電場中規(guī)定的電勢能為零的位置，通常把離場源電荷無限遠(yuǎn)處或大地處的電勢能規(guī)定為零。3.電勢能具有相對(duì)性。4．系統(tǒng)性：電勢能是相互作用的電荷所共有的，或者說是電荷及對(duì)它作用的電場所共有的。★第二課時(shí)：電勢四、電勢提出問題：電場強(qiáng)度是描述電場的一個(gè)重要物理量。我們是用什么方法定義電場強(qiáng)度的呢？回顧復(fù)習(xí)電場強(qiáng)度。然后引入新的問題：在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，沿電場線方向有A、B、C三點(diǎn)，A、B與C的距離分別為l1和l2。若規(guī)定電荷在C點(diǎn)的電勢能為0，求電荷量分別為+q和+nq的試探電荷在A點(diǎn)的電勢能。分析得出規(guī)律：①電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能與電荷的電荷量有關(guān)；②電荷的電勢能與電荷量之比跟電荷無關(guān)；該比值由電場及該點(diǎn)在電場中的位置決定。從而得出了電勢的定義。1．定義:電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值。2．定義式:φ3．單位:國際單位制中，電勢的單位是伏特，符號(hào)是V,1V=1J/C。4．特點(diǎn)（1）相對(duì)性:電場中各點(diǎn)電勢的高低，與所選取的零電勢的位置有關(guān)，常取離場源電荷無限遠(yuǎn)或大地的電勢為0。（2）標(biāo)矢性:電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。5.與電場線關(guān)系沿著電場線方向電勢逐漸降低。教學(xué)反思課堂教學(xué)過程中，始終堅(jiān)持以學(xué)生為主，通過創(chuàng)設(shè)物理情景，設(shè)置“問題鏈”，層層遞進(jìn)深入，逐步引導(dǎo)學(xué)生建立電勢能和電勢的概念，通過小組討論，絕大