電勢(shì)能和電勢(shì) 教學(xué)設(shè)計(jì) 高二上學(xué)期物理人教版選修3-1

教學(xué)課題高中物理人教版選修3-1第一章第4節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)教材分析《電勢(shì)能和電勢(shì)》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(chǎng)強(qiáng)度之后，位于電勢(shì)差之前，起到承上啟下的作用。電勢(shì)能和電勢(shì)是電磁學(xué)開(kāi)篇章節(jié)靜電場(chǎng)中的重要內(nèi)容，開(kāi)始將能量納入電場(chǎng)中。同時(shí)本節(jié)課是在學(xué)生已了解靜電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線(xiàn)，并能運(yùn)用庫(kù)倫定律求解電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，講解靜電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，并由此引入電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面等概念。對(duì)它的學(xué)習(xí)是對(duì)以前能量知識(shí)的升華和鞏固，同時(shí)也對(duì)以后電勢(shì)差的學(xué)習(xí)有著深厚的影響學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)學(xué)生剛學(xué)完電場(chǎng)強(qiáng)度，鞏固了電場(chǎng)力學(xué)性質(zhì)的問(wèn)題后會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的探究多是從從動(dòng)力學(xué)和能量?jī)蓚€(gè)角度來(lái)進(jìn)行的。通過(guò)對(duì)必修內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)功的計(jì)算，重力做功的特點(diǎn)，重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，能量守恒定律等內(nèi)容已相當(dāng)熟悉，具備了學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的知識(shí)前提。心理特點(diǎn)學(xué)生學(xué)習(xí)電場(chǎng)力的性質(zhì)有些知識(shí)掌握不好，應(yīng)用功能關(guān)系時(shí)，高一所學(xué)的知識(shí)都忘了，需要通過(guò)電勢(shì)能和電場(chǎng)力的功能關(guān)系進(jìn)行復(fù)習(xí)。但是學(xué)生在這個(gè)年齡段卻有著追求真理、勇于探索的特點(diǎn)，正是培養(yǎng)建立抽象思維的最佳時(shí)期。可能出現(xiàn)的問(wèn)題建立起電勢(shì)能的概念對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)相對(duì)比較困難的，因?yàn)殡妶?chǎng)的概念特別抽象，特別是從力與能量?jī)蓷l線(xiàn)上同時(shí)研究電場(chǎng)，可能會(huì)讓學(xué)生感到有點(diǎn)“力不從心”教學(xué)目標(biāo)物理觀念1．理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢(shì)能的概念、電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功的關(guān)系。??2．理解電勢(shì)的概念，知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量?？茖W(xué)思維明確電勢(shì)能、電勢(shì)、靜電力的功、電勢(shì)能之間的關(guān)系。了解電勢(shì)與電場(chǎng)線(xiàn)的關(guān)系，了解等勢(shì)面的意義及與電場(chǎng)線(xiàn)的關(guān)系。科學(xué)探究通過(guò)與前面知識(shí)的結(jié)合，運(yùn)用類(lèi)比的方法，讓學(xué)生理解電勢(shì)能與靜電力做的功的關(guān)系，從而更好的了解電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。通過(guò)學(xué)生的理論探究，培養(yǎng)學(xué)生利用物理語(yǔ)言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力科學(xué)態(tài)度與責(zé)任利用知識(shí)類(lèi)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。在嘗試運(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(wèn)題，增強(qiáng)科學(xué)探究的價(jià)值觀。重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：理解掌握電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面的概念及意義。教學(xué)難點(diǎn)：掌握電勢(shì)能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問(wèn)題。教法學(xué)法教學(xué)方法：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)法、演示法、分析法學(xué)習(xí)方法：?jiǎn)柎鸱?、討論法教學(xué)流程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖復(fù)習(xí)導(dǎo)入復(fù)習(xí)與導(dǎo)入：電場(chǎng)強(qiáng)度概念前面我們從力的性質(zhì)研究電場(chǎng)，從本節(jié)起將從能量的角度研究電場(chǎng)。2.【多媒體展示】一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中靜止釋放一個(gè)不計(jì)重力的點(diǎn)電荷?提問(wèn)：點(diǎn)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(duì)應(yīng)什么能量發(fā)生了變化？是什么能轉(zhuǎn)化成試探電荷的動(dòng)能？這就是我們今天要學(xué)習(xí)的電勢(shì)能和電勢(shì)1.電場(chǎng)強(qiáng)度：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng).定義式：E=F/q是用來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量。學(xué)生觀察投影儀展示，分析靜電力的方向（向右）和大?。‵=Eq）.靜電力做功，動(dòng)能增加。思考靜電力做功和能量變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系簡(jiǎn)潔引入，既復(fù)習(xí)了上一節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度和靜電力，結(jié)合功能關(guān)系，從而引出了電勢(shì)能的新課教學(xué)。新課講授一.??靜電力做功問(wèn)題探討1：靜電力做功的特點(diǎn)力對(duì)物體做了功，那么一定有相應(yīng)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(shì)能，我們先來(lái)研究靜電力做功的情形。讓試探電荷q在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿幾條不同路徑從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，我們來(lái)計(jì)算這幾種情況下靜電力對(duì)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(diǎn)位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)。拓展：該特點(diǎn)對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)中也是成立的二、電勢(shì)能問(wèn)題探討2：靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系類(lèi)比重力做功、重力勢(shì)能變化。力做功只與物體位置有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)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(xué)生討論回答：移動(dòng)物體時(shí)重力做的功與路徑無(wú)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(shì)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(qiáng)調(diào)做功的特點(diǎn)，并引出電荷在某一點(diǎn)電勢(shì)能的確定問(wèn)題新課講授靜電力做功也與路徑無(wú)關(guān)，是否隸屬勢(shì)能？我們可以給它一個(gè)物理名稱(chēng)嗎？電勢(shì)能：由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，電荷在電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能我們叫做電勢(shì)能。電勢(shì)能用Ep表示?；氐介_(kāi)始的問(wèn)題分析動(dòng)能的增加，又能量守恒，引導(dǎo)學(xué)生分析什么形式的能減少了對(duì)靜電力做功和重力做功類(lèi)比重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能減少重力對(duì)物體做負(fù)功，重力勢(shì)能增加功是能量變化的量度靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量。WAB=EpA－EpB求電荷在某點(diǎn)處具有的電勢(shì)能提出類(lèi)比方法重力勢(shì)能：自A下落到B，WG=EpA－EPB,，WG+EPB=EPA選取B為參考點(diǎn)既EPB=0EPA=WG=mgh總結(jié)：電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置撕所做的功。零勢(shì)能面的選擇通常把電荷離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢(shì)能規(guī)定為零。三、電勢(shì)我們通過(guò)靜電力的研究認(rèn)識(shí)了電場(chǎng)強(qiáng)度，現(xiàn)在要通過(guò)電勢(shì)能的研究來(lái)認(rèn)識(shí)另一個(gè)物理量──電勢(shì)。它同樣是表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量度。學(xué)生思考對(duì)比。動(dòng)能增加電勢(shì)能減少。學(xué)生思考回答：對(duì)于靜電力靜電力做正功，電勢(shì)能減少靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加學(xué)生類(lèi)比得到電勢(shì)能：WAB=EpA－EpBWAB+EpB=EpA，選取B為參考點(diǎn)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(diǎn)和不同點(diǎn)，聯(lián)系前面所學(xué)的知識(shí)，歸納得出相關(guān)的物理知識(shí)。通過(guò)知識(shí)的類(lèi)比，讓學(xué)生能從中感受到新知識(shí)的得出也可以通過(guò)已有獲取。類(lèi)比重力勢(shì)能，先選取零勢(shì)能點(diǎn)，學(xué)習(xí)電場(chǎng)中某一點(diǎn)電荷的電勢(shì)能的確定新課講授重力勢(shì)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(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，是由電場(chǎng)中這點(diǎn)的位置決定的，跟試探電荷本身無(wú)關(guān)。提出新的物理量──電勢(shì)定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與他的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。用φ表示。表達(dá)式：φ＝Ep/q（與試探電荷無(wú)關(guān)）電勢(shì)是標(biāo)量，它只有大小沒(méi)有方向，但有正負(fù)。單位：伏特（V）1V＝1J/C根據(jù)靜電力做功的正負(fù)，判斷電勢(shì)能的變化，進(jìn)而判定電勢(shì)的高低?，F(xiàn)通過(guò)具體情景來(lái)進(jìn)行分析。與電勢(shì)能相似，我們知道Ep有零勢(shì)能面，因此電勢(shì)也具有相對(duì)性。場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)的選擇有關(guān)，因此電勢(shì)有正負(fù)之分，是由于其零電勢(shì)的選擇決定。通常以大地或無(wú)窮遠(yuǎn)默認(rèn)為零。四、等勢(shì)面在地理課上常用等高線(xiàn)來(lái)表示地勢(shì)的高低。今天我們學(xué)習(xí)了電勢(shì)的知識(shí)后，那我們可以用什么來(lái)表示電勢(shì)的高低呢？1．等勢(shì)面：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。尋找等勢(shì)面：找正點(diǎn)電荷和帶電平行金屬板中的等勢(shì)面2．等勢(shì)面與電場(chǎng)線(xiàn)的關(guān)系在同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，所以在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，靜電力不做功。電勢(shì)能EpA=qELAB,EpB=QELAB則EpA/q=EpB/Q=ELABEpA＝qE場(chǎng)Lcosθ發(fā)現(xiàn)EpA與q成正比，即相同位置電勢(shì)能跟電荷量的比值EpA/q都是相同的。對(duì)電場(chǎng)中不同位置，由于L與θ可以不同，所以這個(gè)比值一般是不同的。學(xué)生思考?？偨Y(jié)電勢(shì)順線(xiàn)降低；順著電場(chǎng)線(xiàn)方向，電勢(shì)越來(lái)越低。學(xué)生總結(jié)：應(yīng)該先規(guī)定電場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零，然后才能確定電場(chǎng)中其他各點(diǎn)的電勢(shì)。在電場(chǎng)中常用等勢(shì)面來(lái)表示電勢(shì)的高低。WAB＝EpA－EPb＝qφA－qφB＝0 運(yùn)用自己能用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的描敘，培養(yǎng)相關(guān)應(yīng)用歸納知識(shí)的能力。與知識(shí)進(jìn)行類(lèi)比，從前面的結(jié)論中領(lǐng)會(huì)到知識(shí)的相通性，能對(duì)知識(shí)進(jìn)行類(lèi)比應(yīng)用。通過(guò)體驗(yàn)性實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生明白到如何去尋找等勢(shì)面，達(dá)到對(duì)后續(xù)結(jié)論探究創(chuàng)設(shè)前置氛圍。觀看掛圖，從中尋找不同電場(chǎng)中等勢(shì)面的不同和相同點(diǎn)，進(jìn)行合理猜想。什么情況下會(huì)出現(xiàn)力做功為零的情況？總結(jié)：電場(chǎng)線(xiàn)跟等勢(shì)面一定垂直。而沿著電場(chǎng)線(xiàn)的方向，電勢(shì)越來(lái)越低。電場(chǎng)線(xiàn)跟等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。特點(diǎn)等勢(shì)面越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。等勢(shì)面不相交、不相切。3．應(yīng)用等勢(shì)面：由等勢(shì)面描繪電場(chǎng)線(xiàn)引導(dǎo)分析得出：F⊥v引導(dǎo)方法：先測(cè)繪出等勢(shì)面的形狀和分布，再根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面的關(guān)系，繪出電場(chǎng)線(xiàn)的分布，于是我們就知道電場(chǎng)的情況了引導(dǎo)學(xué)生用反證法達(dá)到證明的目的，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用。小結(jié)作業(yè)結(jié)合板書(shū)和投影儀進(jìn)行小結(jié)作業(yè)：教材課后練習(xí)；參考書(shū)上的例題小結(jié)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)；記下作業(yè)，課后自覺(jué)練習(xí).小結(jié)知識(shí)點(diǎn)；課后練習(xí)促進(jìn)鞏固和熟練板書(shū)設(shè)計(jì)第四節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)一、靜電力做功的特點(diǎn)1.只與初末位置有關(guān)，與路