電勢能和電勢 教學設計 高二上學期物理人教版選修3-1

教學課題高中物理人教版選修3-1第一章第4節(jié)電勢能和電勢教材分析《電勢能和電勢》這節(jié)是高中物理人教版選修3-1第一章第4節(jié)的內(nèi)容。它處在電場強度之后，位于電勢差之前，起到承上啟下的作用。電勢能和電勢是電磁學開篇章節(jié)靜電場中的重要內(nèi)容，開始將能量納入電場中。同時本節(jié)課是在學生已了解靜電場、電場強度、電場線，并能運用庫倫定律求解電場力、電場強度的定義式計算電場強度的基礎上，講解靜電場力做功的特點，并由此引入電勢能、電勢、等勢面等概念。對它的學習是對以前能量知識的升華和鞏固，同時也對以后電勢差的學習有著深厚的影響學情分析知識基礎學生剛學完電場強度，鞏固了電場力學性質(zhì)的問題后會發(fā)現(xiàn)問題的探究多是從從動力學和能量兩個角度來進行的。通過對必修內(nèi)容的學習，學生對功的計算，重力做功的特點，重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，能量守恒定律等內(nèi)容已相當熟悉，具備了學習本節(jié)內(nèi)容的知識前提。心理特點學生學習電場力的性質(zhì)有些知識掌握不好，應用功能關(guān)系時，高一所學的知識都忘了，需要通過電勢能和電場力的功能關(guān)系進行復習。但是學生在這個年齡段卻有著追求真理、勇于探索的特點，正是培養(yǎng)建立抽象思維的最佳時期?？赡艹霈F(xiàn)的問題建立起電勢能的概念對學生來說相對比較困難的，因為電場的概念特別抽象，特別是從力與能量兩條線上同時研究電場，可能會讓學生感到有點“力不從心”教學目標物理觀念1．理解靜電力做功的特點、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關(guān)系。??2．理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量?？茖W思維明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能之間的關(guān)系。了解電勢與電場線的關(guān)系，了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系?？茖W探究通過與前面知識的結(jié)合，運用類比的方法，讓學生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。通過學生的理論探究，培養(yǎng)學生利用物理語言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力科學態(tài)度與責任利用知識類比和遷移激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生靈活運用知識和對科學的求知欲。在嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)、生活相關(guān)的實際問題，增強科學探究的價值觀。重點難點教學重點：理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。教學難點：掌握電勢能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題。教法學法教學方法：問題驅(qū)動法、演示法、分析法學習方法：問答法、討論法教學流程教師活動學生活動設計意圖復習導入復習與導入：電場強度概念前面我們從力的性質(zhì)研究電場，從本節(jié)起將從能量的角度研究電場。2.【多媒體展示】一個勻強電場中靜止釋放一個不計重力的點電荷?提問：點電荷受力方向大小如何？發(fā)生一段位移后，靜電力是否做功？對應什么能量發(fā)生了變化？是什么能轉(zhuǎn)化成試探電荷的動能？這就是我們今天要學習的電勢能和電勢1.電場強度：放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度,簡稱場強.定義式：E=F/q是用來表示電場的強弱和方向的物理量。學生觀察投影儀展示，分析靜電力的方向（向右）和大小（F=Eq）.靜電力做功，動能增加。思考靜電力做功和能量變化的對應關(guān)系簡潔引入，既復習了上一節(jié)電場強度和靜電力，結(jié)合功能關(guān)系，從而引出了電勢能的新課教學。新課講授一.??靜電力做功問題探討1：靜電力做功的特點力對物體做了功，那么一定有相應的能發(fā)生了改變，功是能量變化的量度，根據(jù)功和能量的關(guān)系，要研究電勢能，我們先來研究靜電力做功的情形。讓試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中沿幾條不同路徑從A點運動到B點，我們來計算這幾種情況下靜電力對電荷所做的功結(jié)論：靜電力做的功只與電荷的起始位置和終點位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。拓展：該特點對于非勻強電場中也是成立的二、電勢能問題探討2：靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系類比重力做功、重力勢能變化。力做功只與物體位置有關(guān)，而與運動路徑無關(guān)的事例在物理中有哪些呢？屬于什么能？W＝F|AB|＝qE|AB|=qE|AM|W＝F|AB|cosθ＝qE|AM|W＝W1+W2+W3+……=qE|AM|學生討論回答：移動物體時重力做的功與路徑無關(guān)同一物體在地面附近的同一位置才具有確定的重力勢能。根據(jù)功能關(guān)系，從靜電力做功入手，分析能量的變化，強調(diào)做功的特點，并引出電荷在某一點電勢能的確定問題新課講授靜電力做功也與路徑無關(guān)，是否隸屬勢能？我們可以給它一個物理名稱嗎？電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能我們叫做電勢能。電勢能用Ep表示?；氐介_始的問題分析動能的增加，又能量守恒，引導學生分析什么形式的能減少了對靜電力做功和重力做功類比重力對物體做正功，重力勢能減少重力對物體做負功，重力勢能增加功是能量變化的量度靜電力做的功等于電勢能的減少量。WAB=EpA－EpB求電荷在某點處具有的電勢能提出類比方法重力勢能：自A下落到B，WG=EpA－EPB,，WG+EPB=EPA選取B為參考點既EPB=0EPA=WG=mgh總結(jié)：電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置撕所做的功。零勢能面的選擇通常把電荷離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零。三、電勢我們通過靜電力的研究認識了電場強度，現(xiàn)在要通過電勢能的研究來認識另一個物理量──電勢。它同樣是表征電場性質(zhì)的重要物理量度。學生思考對比。動能增加電勢能減少。學生思考回答：對于靜電力靜電力做正功，電勢能減少靜電力做負功，電勢能增加學生類比得到電勢能：WAB=EpA－EpBWAB+EpB=EpA，選取B為參考點既EPB=0EPA=WAB分析三種情況下的做功的數(shù)據(jù)結(jié)果，從中找到共同點和不同點，聯(lián)系前面所學的知識，歸納得出相關(guān)的物理知識。通過知識的類比，讓學生能從中感受到新知識的得出也可以通過已有獲取。類比重力勢能，先選取零勢能點，學習電場中某一點電荷的電勢能的確定新課講授重力勢能同一位置不同物體EpA=mgh，EPb=mgh則EpA/m=EPb/m=gh總結(jié)：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值，是由電場中這點的位置決定的，跟試探電荷本身無關(guān)。提出新的物理量──電勢定義：電荷在電場中某一點的電勢能與他的電荷量的比值，叫做這一點的電勢。用φ表示。表達式：φ＝Ep/q（與試探電荷無關(guān)）電勢是標量，它只有大小沒有方向，但有正負。單位：伏特（V）1V＝1J/C根據(jù)靜電力做功的正負，判斷電勢能的變化，進而判定電勢的高低。現(xiàn)通過具體情景來進行分析。與電勢能相似，我們知道Ep有零勢能面，因此電勢也具有相對性。場中某一點的電勢的數(shù)值與零電勢的選擇有關(guān)，因此電勢有正負之分，是由于其零電勢的選擇決定。通常以大地或無窮遠默認為零。四、等勢面在地理課上常用等高線來表示地勢的高低。今天我們學習了電勢的知識后，那我們可以用什么來表示電勢的高低呢？1．等勢面：電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面。尋找等勢面：找正點電荷和帶電平行金屬板中的等勢面2．等勢面與電場線的關(guān)系在同一等勢面上各點電勢相等，所以在同一等勢面上移動電荷，靜電力不做功。電勢能EpA=qELAB,EpB=QELAB則EpA/q=EpB/Q=ELABEpA＝qE場Lcosθ發(fā)現(xiàn)EpA與q成正比，即相同位置電勢能跟電荷量的比值EpA/q都是相同的。對電場中不同位置，由于L與θ可以不同，所以這個比值一般是不同的。學生思考?？偨Y(jié)電勢順線降低；順著電場線方向，電勢越來越低。學生總結(jié)：應該先規(guī)定電場中某處的電勢為零，然后才能確定電場中其他各點的電勢。在電場中常用等勢面來表示電勢的高低。WAB＝EpA－EPb＝qφA－qφB＝0 運用自己能用所學知識進行簡單的描敘，培養(yǎng)相關(guān)應用歸納知識的能力。與知識進行類比，從前面的結(jié)論中領會到知識的相通性，能對知識進行類比應用。通過體驗性實踐活動，讓學生明白到如何去尋找等勢面，達到對后續(xù)結(jié)論探究創(chuàng)設前置氛圍。觀看掛圖，從中尋找不同電場中等勢面的不同和相同點，進行合理猜想。什么情況下會出現(xiàn)力做功為零的情況？總結(jié)：電場線跟等勢面一定垂直。而沿著電場線的方向，電勢越來越低。電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。特點等勢面越密，電場強度越大。等勢面不相交、不相切。3．應用等勢面：由等勢面描繪電場線引導分析得出：F⊥v引導方法：先測繪出等勢面的形狀和分布，再根據(jù)電場線與等勢面的關(guān)系，繪出電場線的分布，于是我們就知道電場的情況了引導學生用反證法達到證明的目的，加深對知識點的應用。小結(jié)作業(yè)結(jié)合板書和投影儀進行小結(jié)作業(yè)：教材課后練習；參考書上的例題小結(jié)本節(jié)知識點；記下作業(yè)，課后自覺練習.小結(jié)知識點；課后練習促進鞏固和熟練板書設計第四節(jié)電勢能和電勢一、靜電力做功的特點1.只與初末位置有關(guān)，與路