2024年 第七章 第2講 電場的能的性質教案 魯科版選修3-1

2024年第七章第2講電場的能的性質教案魯科版選修3-1學校授課教師課時授課班級授課地點教具教學內容《2024年第七章第2講電場的能的性質教案魯科版選修3-1》

本講主要圍繞魯科版選修3-1第七章第2節(jié)“電場的能的性質”展開，內容包括：

1.電勢能與電勢的概念；

2.電勢的計算方法；

3.電場力做功與電勢差的關系；

4.電勢線及其應用；

5.勻強電場中電勢差與電場強度的關系；

6.電容器及其電容的物理意義；

7.電容器的能量存儲與電場能的性質。

本講旨在讓學生掌握電場能的性質，理解電勢、電勢差等概念，并能運用相關知識解決實際問題。核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學生運用物理概念和公式描述電場能的性質，提升物理觀念與應用能力；

2.通過電勢、電勢差等概念的探究，提高學生的科學思維能力；

3.培養(yǎng)學生運用電場知識解決實際問題的能力，強化科學探究與問題解決素養(yǎng)；

4.引導學生理解電場能的性質在日常生活中的應用，增強科學態(tài)度與責任意識。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了電場的基本概念、電場力的計算以及電場線的基本性質等知識，為學習電場能的性質奠定了基礎。

2.學生對物理現(xiàn)象具有一定的興趣，具備一定的邏輯思維能力和實驗探究能力。在學習風格上，部分學生喜歡理論推導，而另一部分學生則更傾向于通過實驗和實例來理解問題。

3.學生在學習電場能的性質時可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：電勢、電勢差等概念的理解；電場力做功與電勢差關系的運用；電勢線和電容器的理解與應用；以及在解決實際問題時，對相關知識點的綜合運用和轉換能力。針對這些困難，教學中需要通過具體實例和實驗，引導學生深入理解并掌握相關概念和原理。教學方法與策略1.采用講授法結合討論法，通過講解電場能的性質及相關概念，引導學生參與課堂討論，促進對知識的理解和深化。

2.設計實驗活動，如測定電勢差、觀察電勢線等，讓學生親身體驗電場能的性質，提高實踐操作能力。

3.利用案例分析，如電容器應用實例，使學生了解電場能性質在實際問題中的應用，激發(fā)學習興趣。

4.使用多媒體教學資源，如PPT、動畫等，形象展示電場力做功、電勢差等概念，增強學生對知識點的直觀認識。

5.開展小組合作學習，鼓勵學生相互交流、討論，培養(yǎng)團隊合作精神和解決問題的能力。教學過程第一環(huán)節(jié)：導入新課

1.復習提問：同學們，上一節(jié)課我們學習了電場的基本概念和性質，誰能來說說電場力是如何計算的呢？電場線有什么特點？

2.引入新課：很好，今天我們將進一步探討電場的能的性質，了解電勢、電勢差等概念，并學會運用它們解決實際問題。

第二環(huán)節(jié)：新課內容講解

1.電勢與電勢能

（1）講解概念：電勢是指在電場中某一點，單位正電荷所具有的電勢能。電勢能是指電荷在電場中由于位置變化而具有的能量。

（2）舉例說明：假設我們有一個正電荷，在電場中從一點移動到另一點，它的電勢能會如何變化？

（3）學生思考并回答問題。

2.電勢的計算方法

（1）講解電勢的計算公式：電勢φ=電勢能Ep/電荷量q。

（2）舉例說明：假設我們有一個電勢能為5J，電荷量為1C的正電荷，求該點的電勢。

（3）學生練習并討論計算方法。

3.電場力做功與電勢差的關系

（1）講解電場力做功的公式：W=qU，其中U為電勢差。

（2）引導學生思考：電場力做功與電勢差之間有什么關系？

（3）學生討論并回答：電場力做功等于電荷量與電勢差的乘積。

4.電勢線及其應用

（1）展示電勢線圖像，講解電勢線的特點：電勢線從高電勢指向低電勢，電勢線密集的地方電場強度大。

（2）引導學生觀察電勢線，思考電勢線在實際問題中的應用。

（3）學生討論并回答：電勢線可以幫助我們直觀地了解電場中各點的電勢分布，從而為電荷的移動路徑提供參考。

5.勻強電場中電勢差與電場強度的關系

（1）講解公式：在勻強電場中，電勢差U與電場強度E的關系為U=Ed（d為沿電場線方向的距離）。

（2）學生練習計算：給定一個勻強電場的電場強度和兩點間的距離，計算電勢差。

第三環(huán)節(jié)：實驗探究

1.實驗一：測定電勢差

（1）教師演示實驗步驟，引導學生注意實驗細節(jié)。

（2）學生分組進行實驗，記錄數(shù)據(jù)。

（3）分析實驗結果，總結電勢差與電場強度的關系。

2.實驗二：觀察電勢線

（1）教師展示電勢線的制作方法，引導學生觀察電勢線的分布。

（2）學生分組觀察電勢線，討論電勢線與電場強度的關系。

第四環(huán)節(jié)：案例分析

1.案例一：電容器應用實例

（1）教師講解電容器的基本原理和應用。

（2）學生討論電容器的能量存儲和電場能的性質。

2.案例二：靜電危害與防護

（1）教師介紹靜電危害的原理和防護方法。

（2）學生思考并討論如何運用電場知識解決實際問題。

第五環(huán)節(jié)：課堂小結

1.教師引導學生回顧本節(jié)課所學內容，總結電場的能的性質。

2.學生分享學習心得，提出疑問。

第六環(huán)節(jié)：作業(yè)布置

1.課后作業(yè)：根據(jù)本節(jié)課內容，完成課后練習題。

2.預習任務：預習下一節(jié)課的內容，了解電場對電荷的作用。教學資源拓展一、拓展資源

1.電場能的性質相關書籍：《電磁學》、《電動力學》等，這些書籍對電場能的性質有更深入的講解和實例分析。

2.相關科學家傳記：如庫侖、法拉第等，了解他們的生平和貢獻，激發(fā)學生對物理學的興趣。

3.電場能性質的實際應用案例：如靜電除塵、靜電噴涂、電容器應用等，展示電場知識在生活中的廣泛應用。

4.電場力做功與電勢差關系的物理實驗視頻：幫助學生更直觀地理解電場力做功和電勢差的關系。

二、拓展建議

1.鼓勵學生閱讀與電場相關的書籍，深入了解電場能的性質，提高理論水平。

2.建議學生查閱相關科學家的傳記，了解他們的科研經(jīng)歷，激發(fā)學生的科研興趣。

3.組織學生收集電場能性質的實際應用案例，進行課堂分享，提高學生的應用意識。

4.觀看電場力做功與電勢差關系的物理實驗視頻，加深對電場知識的理解。

5.鼓勵學生參加物理競賽、科技活動等，將所學知識應用于實際問題解決。

6.開展小組合作學習，讓學生相互討論、交流，共同探究電場能的性質。課后作業(yè)1.計算題：一個電荷量為2C的正電荷從電勢為10V的點移動到電勢為5V的點，求電場力做的功和電勢能的變化。

答案：電場力做的功W=qU=2C×(5V-10V)=-10J，電勢能減少10J。

2.計算題：在勻強電場中，電場強度E=200N/C，兩點間的距離d=0.1m，求這兩點間的電勢差。

答案：電勢差U=Ed=200N/C×0.1m=20V。

3.應用題：一個平行板電容器的板間距為0.02m，板面積為0.5m2，在兩板間施加電壓20V，求該電容器的電容。

答案：電容C=ε?εrS/d=(8.85×10^-12F/m)×(0.5m2)/(0.02m)=2.21×10^-9F。

4.分析題：有一帶電物體，在電場中從A點移動到B點，電勢能增加了5J，求電荷量q是多少？（假設電場力做的功等于電勢能的變化）

答案：電場力做的功W=ΔEp=5J，因為電場力做負功，所以電勢差U為負值，即U=-5V。電荷量q=W/U=5J/(-5V)=-1C。

5.設計題：設計一個簡單的靜電實驗，說明靜電現(xiàn)象及其應用。

答案：實驗名稱：靜電吸引實驗

實驗器材：氣球、紙屑、塑料棒等。

實驗步驟：

（1）將氣球吹滿，用塑料棒摩擦氣球，使氣球帶電。

（2）將帶電的氣球靠近紙屑，觀察紙屑被氣球吸引的現(xiàn)象。

（3）分析：帶電的氣球產(chǎn)生了靜電，靜電能吸引輕小物體。

實驗應用：靜電吸附原理可用于靜電除塵、靜電噴涂等。

注意：以上作業(yè)題目和答案僅供參考，實際教學中可根據(jù)學生實際情況進行調整。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置

（1）完成課后練習題第1、2、3題，鞏固電勢、電勢差等概念的計算。

（2）設計一個小項目，探討電容器在實際應用中的作用，如手機電池的電容特性分析。

（3）觀察生活中的靜電現(xiàn)象，并嘗試運用電場知識解釋，撰寫一篇小論文。

2.作業(yè)反饋

（1）對學生完成課后練習題的情況進行批改，針對計算錯誤、概念混淆等問題進行分類指導。

-對于計算錯誤，指導學生檢查計算過程，注意單位的轉換和公式的正確運用。

-對于概念混淆，通過舉例講解，幫助學生明確電勢、電勢差等概念的區(qū)別與聯(lián)系。

（2）針對小項目作業(yè)，評價學生的設計思路、實施過程和結論分析，給出改進建議。

-對設計思路不清晰的學生，建議他們多查閱相關資料，明確研究方向。

-對實施過程中遇到困難的學生，指導他們如何調整實驗方案，提高實驗效果。

（3）針對觀察生活中的靜電現(xiàn)象并撰寫小論文的作業(yè)，關注學生的觀察角度和論述邏輯。

-對觀察角度單一的學生，鼓勵他們多角度思考問題，提高論文的深度。

-對論述邏輯不清晰的學生，指導他們如何組織文章結構，提高論文的質量。板書設計①重點知識點：

1.電勢與電勢能

2.電勢差的計算方法

3.電場力做功與電勢差的關系

4.電勢線的特點與應用

5.勻強電場中電勢差與電場強度的關系

6.電容器的電容及其應用

②關鍵詞：

1.電勢φ

2.電勢能Ep

3.電場力做功W

4.電勢差U

5.電場強度E

6.電容器C

③重點句：

1.電勢φ=電勢能Ep/電荷量q

2.W=qU（電場力做功等于電荷量與電勢差的乘積）

3.U=Ed（勻強電場中電勢差與電場強度的關系）

4.電勢線從高電勢指向低電勢，密集處電場強度大

5.電容C=ε?εrS/d（電容器的電