電勢能和電勢教學(xué)設(shè)計
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的電勢能的數(shù)值，因此有必要規(guī)定電勢能零點。下面是小編收集整理的電勢能和電勢教學(xué)設(shè)計，希望對您有所幫助！
【教材分析】
本節(jié)內(nèi)容為物理選修3－1中第一章靜電場中第四節(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，起到承上啟下的作用。它是課程教學(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)到對新知識的探究，同時讓學(xué)生就具體的物理知識遷移埋下思維鋪墊。
教材從電場對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電荷的路徑無關(guān)。進(jìn)而指出這個結(jié)論對非勻強(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的電勢能的數(shù)值，因此有必要規(guī)定電勢能零點。對學(xué)生能力的提高和對知識的遷移、靈活運用給予了思維上的指導(dǎo)作用。
【教學(xué)目標(biāo)】
1．知識與技能
·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。
·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。
·明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(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。
2．過程與方法
·通過與前面知識的結(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。
·培養(yǎng)對知識的類比能力，以及對問題的分析、推理能力。
·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。
3．情感、態(tài)度與價值觀
·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(qiáng)科學(xué)探究的價值觀。利用知識類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用知識和對科學(xué)的求知欲。
·利用等勢面圖象的對稱美，形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅，自己畫圖，在學(xué)習(xí)知識的同時提高對美的感受力和鑒別力。
·在研究問題時，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。
【教學(xué)重點和難點】
1．重點
·理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。
2．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。
【實驗器材準(zhǔn)備】 掛圖
【教學(xué)方法】 理論、類比探究、分析歸納、討論分析、應(yīng)用舉例、體驗探究
【教學(xué)過程】
復(fù)習(xí)前面相關(guān)知識。
1．靜電力，電場強(qiáng)度概念，指出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．復(fù)習(xí)功和能量的關(guān)系：如圖所示從靜電場中靜電力做功使試探電荷獲得動能入手，提出問題：是什么轉(zhuǎn)化為試探電荷的動能？
引入新課。
第四節(jié)、電勢能和電勢
一、靜電力做功的特點
讓試探電荷q在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)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。
W＝F|AB|＝qE|AB|W＝F|AB|cosθ＝qE|AB|W＝W1+W2+W3+??
其中F＝qE|AM|
分析三種情況下的做功的'數(shù)據(jù)結(jié)果，結(jié)合具體的問題情景，從中找到共同點和不同點，聯(lián)系前面所學(xué)的知識，歸納得出相關(guān)的物理知識。從中發(fā)現(xiàn)問題和知識結(jié)論。
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(qiáng)電場中也是成立的。
二、電勢能
尋找類比點：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？
�。ㄒ苿游矬w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。） 思考：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？
1．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。
【思考與討論】 如果做功與路徑有關(guān)，那能否建立電勢能的概念呢？
2．討論：靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系
通過知識的類比，讓學(xué)生能從中感受到新知識的得出也可以通過已有獲取。
靜電力做的功等于電勢能的變化。
功是能量變化的量度。
電場力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動能相互轉(zhuǎn)化，而他們總量保持不變。
WAB＝－（EpB－EpA）＝EpA－EP
【思考討論】對不同的電荷從A運動到B的過程中，電勢能的變化情況：
正電荷從A運動到B做正功，即有WAB>0，則EpA>EpB，電勢能減少。
●正電荷順著電場線的方向其電勢能逐漸減少。
負(fù)電荷從A運動到B做正功，即有WAB<0，則epa>EpB，電勢能增加。<EPB，電勢能增加。< p>●負(fù)電荷順著電場線的方向其電勢能逐漸降低。
對此分析得出：電勢能為系統(tǒng)所有，與重力勢能相類似。
3．求電荷在某點處具有的電勢能
問題討論：在上面討論的問題中，請分析求出A點的電勢能為多少？
學(xué)生思考后無法直接求出，不妨就此激勵學(xué)生，并提出類比方法。
類比分析：如何求出A點的重力勢能呢？進(jìn)而聯(lián)系到電勢能的求法。
則 EpA＝WAB （以B為電勢能零點）
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。
4．零勢能面的選擇
通常把電荷離場源電荷無限遠(yuǎn)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。
拓展：求電荷在電場中A、B兩點具有的電勢能高低。
將電荷由A點移動到B點，根據(jù)靜電力做功情況判斷。
若靜電力做功為正功，電勢能減少，電荷在A點電勢能大于在B點的電勢能。反之靜電力做負(fù)功，電勢能增加，電荷在A點電勢能小于在B點的電勢能
弄清正、負(fù)電荷在電場中電勢能的不同特點，判斷其做功特點再進(jìn)行判斷。
通過對不同內(nèi)容的拓展，引導(dǎo)學(xué)生能通過自己對不同事例的分析，知道對問題考慮的全面性有所了解，同時能正確認(rèn)識到在分析問題時還應(yīng)該思考問題的不同側(cè)面，達(dá)到對問題的全面解決。提高思維的深度和發(fā)散能力，達(dá)到對物理學(xué)習(xí)全面化的探究要求。
三、電勢
我們通過靜電力的研究認(rèn)識了電場強(qiáng)度，現(xiàn)在要通過電勢能的研究來認(rèn)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。
通過類比可見，若用左圖中的Ep/m，或右圖中的Ep/q，它們的值是相同的。
如何來表征這個相同的量呢？
讓學(xué)生很快能想到用比值定義法來定義物理量，對知識活學(xué)活用。
上面討論的是特殊情況，下面我們來討論一般情況：（如圖）
EpA＝qE場Lcosθ
可見，EpA與q成正比，即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。
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)。
得出結(jié)論后，引導(dǎo)學(xué)生類比電場的得來過程，提出新的物理量──電勢。
1．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(dá)式：φ＝Ep/q （與試探電荷無關(guān)）
2．電勢是標(biāo)量，它只有大小沒有方向，但有正負(fù)。
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