第10章 靜電場中的能量（單元解讀課件）高二物理（人教版2019必修第三冊）

單元解讀第十章

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高中物理必修三第十章靜電場中的能量古代，人們用弩來加速箭，箭的速度能達(dá)到102m/s數(shù)量級；后來，人們又在槍膛中用火藥加速子彈，子彈的速度能達(dá)到103m/s數(shù)量級；而現(xiàn)代，人們需要用高速的微觀粒子轟擊另一微觀粒子來進(jìn)行科學(xué)研究，其速度的數(shù)量級達(dá)到107m/s，那是怎樣加速的呢？本章概述01本章是高中物理電學(xué)內(nèi)容的第二章。前一章從力的視角來研究電場性質(zhì)，而本章則從能的視角進(jìn)一步研究電場的性質(zhì)。物理學(xué)中的“電能”究竟說的是什么，本章將給學(xué)生一個清晰的認(rèn)識；初中所說的“電壓”是什么，學(xué)了本章之后，會真正了解電壓的物理意義。本章所涉及的電學(xué)中的重要概念是學(xué)好本章及后續(xù)幾章的基礎(chǔ)。能量觀是重要的物理觀念，電能是形成能量觀不可缺少的內(nèi)容，學(xué)生在本章中將根據(jù)靜電力做功來建立電勢能的概念；隨后知道不同電場賦予外來電荷電勢能的本領(lǐng)是不同的，電勢是描述電場這種本領(lǐng)的物理量，電勢之差就是電勢差；由于靜電力等于電場強(qiáng)度與電荷量的乘積，靜電力做的功等于電勢差與電荷量的乘積，由靜電力跟靜電力做功之間的關(guān)系，可以推出電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系。以上關(guān)于靜電場中能量的討論，是本章內(nèi)容的第一個主題。本章概述01本章的第二個主題是電容器的電容。對學(xué)生來說，電容是一個新概念。跟電場強(qiáng)度、電勢一樣，電容也是用兩個物理量之比來定義的。這三個定義式的分母都是電荷量q，但這三個物理量的決定因素都跟電荷量q沒有關(guān)系。教學(xué)中應(yīng)注意對此進(jìn)行前后鋪墊和呼應(yīng)。本章的第三個主題是帶電粒子在電場中的運(yùn)動。實(shí)際上，這是第九、十兩章最后的應(yīng)用小結(jié)。它匯集了帶電粒子運(yùn)動與靜電力的制約關(guān)系、系統(tǒng)電勢能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化等問題，是提升“運(yùn)動與相互作用觀”“能量觀”的很好載體?！墩n標(biāo)》要求023.1.5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)動情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。3.1.6觀察常見的電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說明電容器的應(yīng)用。例7查閱資料，了解電容器在照相機(jī)閃光燈電路中的作用。各節(jié)概述03教科書按靜電力做功﹣電勢能﹣電勢的線索設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，突出通過做功研究能量變化的科學(xué)思想。教科書首先論證靜電力做功與路徑無關(guān)，接著通過類比法得出了電勢能的概念，靜電力做的功等于電勢能的減少量，電勢能具有相對性。隨后，論證電勢能的大小與檢驗(yàn)電荷的電荷量成正比，又得到了電勢的概念。這樣既降低了教學(xué)難度，又有利于提高學(xué)生的思維品質(zhì)、掌握科學(xué)方法。第1節(jié)

第2節(jié)各節(jié)概述03教科書在上一章引入電場強(qiáng)度描述電場的力的特性以及本章引入電勢描述電場的能的特性后，又建立起電勢差與電場強(qiáng)度間的關(guān)系，并以此關(guān)系構(gòu)建電場的“力”與“能”這兩方面間的聯(lián)系，從而幫助學(xué)生整體認(rèn)識電場。第3節(jié)電容器是一種重要的電學(xué)元件，有著廣泛的應(yīng)用。電容是描述電容器本身性質(zhì)的重要物理量，學(xué)生通過經(jīng)歷此概念的建立過程，體會研究物理問題的方法。教科書首先用類比水容器的方法引出要研究的問題——電容器的構(gòu)造與功能，然后通過實(shí)驗(yàn)觀察與探究認(rèn)識充、放電過程和建立電容概念，接下來介紹常見電容器及應(yīng)用舉例?！巴卣箤W(xué)習(xí)”欄目利用傳感器定量研究放電過程，通過實(shí)驗(yàn)研究影響平行板電容器電容的因素。第4節(jié)在前面研究靜電場性質(zhì)的基礎(chǔ)上，本節(jié)處理帶電粒子在電場中運(yùn)動的問題。本節(jié)內(nèi)容由帶電粒子在電場中的加速、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)、示波管的原理三部分組成。教學(xué)內(nèi)容的梯度適當(dāng)，安排也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。其中示波管的原理為拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，不僅對力學(xué)、電學(xué)知識的綜合能力有較高的要求，而且要求有一定的空間想象能力。第5節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)04節(jié)次學(xué)習(xí)目標(biāo)第1節(jié)電勢能和電勢1.通過計算在勻強(qiáng)電場中移動電荷靜電力所做的功，認(rèn)識靜電力做功跟路徑無關(guān)的特點(diǎn)。2.通過類比重力勢能引入電勢能，體會能量觀點(diǎn)是分析物理問題的重要方法，并進(jìn)一步認(rèn)識到物理學(xué)的和諧統(tǒng)一性。3.理解電勢能的變化與靜電力做功的關(guān)系。知道常見的電勢能零點(diǎn)的規(guī)定方法。4.通過建立電勢概念的過程，理解電勢是從能的角度描述電場的物理量。會判斷電場中兩點(diǎn)電勢的高低。第2節(jié)電勢差第3節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系1.經(jīng)歷探究勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的定量關(guān)系的過程，理解關(guān)系式的意義。2.知道電場強(qiáng)度另一個單位“伏每米”的物理意義。學(xué)習(xí)目標(biāo)04節(jié)次學(xué)習(xí)目標(biāo)第4節(jié)電容器的電容1.觀察常見電容器的構(gòu)造，建構(gòu)電容器模型。通過實(shí)驗(yàn)，觀察電容器在充、放電過程中電流與電壓的變化，分析電荷量變化及能量轉(zhuǎn)化情況。2.經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究電容器兩極板間電勢差與所帶電荷量關(guān)系和用物理量之比定義電容的過程，理解電容概念。知道電容的單位。3.了解電容器的類型、特性及作用。4.了解影響平行板電容器電容大小的因素。第5節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動1.會從運(yùn)動和力的關(guān)系的角度、從功和能量變化的關(guān)系的角度分析帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速問題。2.知道帶電粒子垂直于電場線進(jìn)入勻強(qiáng)電場運(yùn)動的特點(diǎn)，并能對偏移距離、偏轉(zhuǎn)角度、離開電場時的速度等物理量進(jìn)行分析與計算。3.了解示波管的工作原理，體會靜電場知識對科學(xué)技術(shù)的影響。4.通過解決帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的問題，加深對從牛頓運(yùn)動定律和功能關(guān)系兩個角度分析物體運(yùn)動的認(rèn)識，以及將勻變速直線運(yùn)動分解為兩個方向上的簡單運(yùn)動來處理的思路的認(rèn)識。本單元教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)05教學(xué)重點(diǎn)

教學(xué)難點(diǎn)1.電勢概念的建立。2.靜電力做功公式中正負(fù)號的應(yīng)用與正負(fù)號物理意義的理解。3.電場強(qiáng)度新的物理意義：電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向單位距離上降低的電勢。4.通過實(shí)驗(yàn)建構(gòu)電容的概念。5.理解電容器的充、放電過程。6.圍繞不同核心概念分析帶電粒子的加速與偏轉(zhuǎn)問題。課時安排06節(jié)次課時第1節(jié)電勢能和電勢1課時第2節(jié)電勢差1課時第3節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系1課時第4節(jié)電容器的電容1課時第5節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動2課時單元復(fù)習(xí)1課時教學(xué)策略07在教學(xué)中注意與以往知識點(diǎn)的對比，引導(dǎo)學(xué)生思考新情境中蘊(yùn)含的知識。重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，包括演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、對比、抽象、歸納總結(jié)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。注意適時從力和能量的不同角度分析電場，幫助學(xué)生不斷加深對電場兩種角度的認(rèn)知，并了解兩種角度描述電場的區(qū)別與聯(lián)