電勢(shì)能與電勢(shì) 高二上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第三冊(cè)

第一章

靜電場(chǎng)的描述第四節(jié)電勢(shì)能與電勢(shì)一、課標(biāo)分析及解讀1、內(nèi)容要求3.1.5知道靜電場(chǎng)中的電荷具有電勢(shì)能。了解電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的含義。知道勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。能分析帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。

靜電場(chǎng)中有關(guān)能量的概念和規(guī)律，包括電勢(shì)能、電勢(shì)、等勢(shì)面、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等。一、課標(biāo)分析及解讀具體來看：物理觀念上：

學(xué)生學(xué)習(xí)了電勢(shì)能概念之后，電場(chǎng)能的性質(zhì)有更清晰的理解。電勢(shì)能跟重力勢(shì)能有共性，都是與位置有關(guān)的能量形式，其場(chǎng)力做功都與路徑無關(guān)，場(chǎng)力功都等于勢(shì)能的減小量;也有區(qū)別，其不同的是電荷有正有負(fù)，電勢(shì)能的大小不僅跟電荷量的絕對(duì)值有關(guān)，還跟電荷的正負(fù)有關(guān)。一、課標(biāo)分析及解讀具體來看：科學(xué)思維上：主要采用演繹的方法。

比如，把恒力做功的普遍性公式用于勻強(qiáng)電場(chǎng)中靜電力做功的情況，推導(dǎo)出靜電力做功與路徑無關(guān)的結(jié)論。比如，根據(jù)靜電力的功等于電勢(shì)能減小的規(guī)律以及電勢(shì)差的定義“UAB=φA－φB”和電勢(shì)的定義“φ=E/q”，推導(dǎo)出靜電力的功與電勢(shì)差的關(guān)系式“WAB=qUAB”。再比如，把“WAB=qUAB”的規(guī)律用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，推導(dǎo)出勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系“UAB=Ed”。一種由一般的知識(shí)、原理推導(dǎo)出特殊或個(gè)別的結(jié)論的邏輯推理方法(跟“歸納”相對(duì))。二、教材內(nèi)容分析

“電場(chǎng)強(qiáng)度”和“靜電力”等概念是從力的角度描述電場(chǎng)，“電勢(shì)能”“電勢(shì)”“電勢(shì)差”等概念則是從能的角度描述電場(chǎng)。本節(jié)以靜電力做功和電勢(shì)能為主線展開，首先通過靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系引入電勢(shì)能；接著通過類比的方式引入電勢(shì)和電勢(shì)差的概念；其后從力和能的關(guān)聯(lián)角度討論電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系

靜電場(chǎng)中涉及的物理量有六個(gè)，分別是：靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度、靜電力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差。這些概念和物理量是緊密相關(guān)的，教師在教學(xué)中應(yīng)使學(xué)生對(duì)上述相關(guān)物理概念的理解形成相互關(guān)聯(lián)的、緊密的知識(shí)閉環(huán)(可參考本單元知識(shí)結(jié)構(gòu)圖)。二、教材內(nèi)容分析

在教學(xué)中應(yīng)注意知識(shí)的鋪墊和引申。教材中有關(guān)“靜電力做功與路徑無關(guān)”,“重力做功與路徑無關(guān)”的拓展。教材除了通過兩種直線路徑外，還折線路徑。運(yùn)用微元和極限的思想可以拓展到任意曲線路徑。教材中有關(guān)“靜電力做的功及其與電勢(shì)能變化量之間的關(guān)系”是對(duì)之前所學(xué)的“重力做功等于重力勢(shì)能變化量的負(fù)值”的拓展。

在學(xué)習(xí)此部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了動(dòng)能定理，因此教師在此可以引導(dǎo)學(xué)生通過勢(shì)能的功能關(guān)系和動(dòng)能定理兩個(gè)維度進(jìn)行雙向的教學(xué)建構(gòu)，從而使學(xué)生對(duì)相關(guān)概念和關(guān)系的理解更進(jìn)一個(gè)層次。

“電勢(shì)”概念的建立，它是電場(chǎng)強(qiáng)度概念建立過程的引申。二、教材內(nèi)容分析

在教學(xué)中還應(yīng)注意進(jìn)行類比和對(duì)比。本節(jié)教學(xué)中，電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差是既有關(guān)聯(lián)又有區(qū)別的物理量和概念；同時(shí)這幾個(gè)概念又和重力做功、重力勢(shì)能、高度、高度差的關(guān)系相類似。在教學(xué)中應(yīng)注意利用對(duì)比和類比進(jìn)行新概念的教學(xué)，幫助學(xué)生建構(gòu)相關(guān)知識(shí)體系。二、教材內(nèi)容分析

在本節(jié)教學(xué)的過程中，應(yīng)注意通過演繹的方式培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。比如，恒力做功的普遍性公式與靜電力做功相結(jié)合可推導(dǎo)出靜電力做功與路徑無關(guān)。由靜電力做的功與電勢(shì)能變化量的關(guān)系，以及電勢(shì)差的定義和電勢(shì)的定義推導(dǎo)出靜電力做的功與電勢(shì)差的關(guān)系式。將靜電力做的功與電勢(shì)差的關(guān)系規(guī)律用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，推導(dǎo)出勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。二、教材內(nèi)容分析二、教材內(nèi)容分析(1)靜電力做功的特點(diǎn)：通過微元分割的方法和類比的思想推導(dǎo)靜電力做功的特點(diǎn)。(2)靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系：通過實(shí)驗(yàn)探究和理論推導(dǎo)建立靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系，認(rèn)識(shí)電場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化方式。(3)電勢(shì)能：通過實(shí)驗(yàn)探究、類比等方法建構(gòu)電勢(shì)能的概念。(4)電勢(shì)：通過重力場(chǎng)中“地勢(shì)”的概念、重力做功跟始末位置的“地勢(shì)差”有關(guān)等已學(xué)的相關(guān)知識(shí)，類比建立電勢(shì)概念。通過比值定義電勢(shì)，體會(huì)比值定義法的重要特點(diǎn)。理解電勢(shì)高低與試探電荷無關(guān)，只與電場(chǎng)本身性質(zhì)有關(guān)，認(rèn)識(shí)電勢(shì)是表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量。

本節(jié)包含靜電力做功的特點(diǎn)、靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系、電勢(shì)能、電勢(shì)四個(gè)三級(jí)主題。二、教材內(nèi)容分析(1)靜電力做功的特點(diǎn)：通過微元分割的方法和類比的思想推導(dǎo)靜電力做功的特點(diǎn)。(2)靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系：通過實(shí)驗(yàn)探究和理論推導(dǎo)建立靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系，認(rèn)識(shí)電場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化方式。(3)電勢(shì)能：通過實(shí)驗(yàn)探究、類比等方法建構(gòu)電勢(shì)能的概念。

本節(jié)包含靜電力做功的特點(diǎn)、靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系、電勢(shì)能、電勢(shì)四個(gè)三級(jí)主題。二、教材內(nèi)容分析(4)電勢(shì)：通過類比的方法建立電勢(shì)概念。通過比值定義電勢(shì)，體會(huì)比值定義法的重要特點(diǎn)。理解電勢(shì)高低與試探電荷無關(guān)，只與電場(chǎng)本身性質(zhì)有關(guān)，認(rèn)識(shí)電勢(shì)是表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量。(5)等勢(shì)面：了解等勢(shì)面的空間特征，通過作圖描述常見電場(chǎng)的等勢(shì)面；明確等勢(shì)面與電場(chǎng)線的垂直關(guān)系。

本節(jié)包含靜電力做功的特點(diǎn)、靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系、電勢(shì)能、電勢(shì)四個(gè)三級(jí)主題。三、學(xué)情分析1.知識(shí)層面:學(xué)生能夠從力的視角來研究電場(chǎng)的性質(zhì)，而本節(jié)的教學(xué)則是要求學(xué)生從能的視角進(jìn)一步研究電場(chǎng)的性質(zhì)。本節(jié)所涉及的電學(xué)中的六個(gè)重要概念(靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度、靜電力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差)亦為后續(xù)單元的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)電勢(shì)能時(shí)，已經(jīng)學(xué)習(xí)并掌握了動(dòng)能定理的知識(shí)，借助重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系以及動(dòng)能定理，引申靜電力做的功W跟電勢(shì)能變化△Ep。的關(guān)系。三、學(xué)情分析2.思維層面

學(xué)生對(duì)力和運(yùn)動(dòng)以及能的相關(guān)知識(shí)已有了基本認(rèn)知和掌握，具備一定的對(duì)比、類比和思維遷移的能力；學(xué)生對(duì)微元法和比值定義法也有了相當(dāng)?shù)恼J(rèn)知和理解。

這為從靜電力做功的特點(diǎn)和功能關(guān)系導(dǎo)出電勢(shì)能的概念，并進(jìn)而導(dǎo)出電勢(shì)和電勢(shì)差的概念奠定了基礎(chǔ)；因此教學(xué)中可通過類比和對(duì)比“重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系”及“靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系”之間的聯(lián)系和區(qū)別，深化學(xué)生對(duì)物質(zhì)觀和能量觀的理解。四、教學(xué)目標(biāo)素養(yǎng)要素課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)

物理觀念1.運(yùn)用類比等方法建構(gòu)電勢(shì)能、電勢(shì)等概念；通過認(rèn)識(shí)處于電場(chǎng)中的電荷具有能量的性質(zhì)，逐漸建立電場(chǎng)中的能量觀。2.通過理論推導(dǎo)，建立靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系，認(rèn)識(shí)電場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化方式。3.通過認(rèn)識(shí)試探電荷在電場(chǎng)中的不同位置所具有的電勢(shì)能不同，深化電勢(shì)概念，認(rèn)識(shí)電勢(shì)是表征電場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量。

科學(xué)思維1.運(yùn)用微元分割的方法和類比的思想，推導(dǎo)靜電力做功的特點(diǎn)及靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系。2.通過類比建立電勢(shì)概念。3.通過比值定義電勢(shì)，體會(huì)比值定義法的重要特點(diǎn)。理解電勢(shì)高低與試探電荷無關(guān)，只與電場(chǎng)本身性質(zhì)有關(guān)?？茖W(xué)探究1.探究靜電力做功的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系。2.探究電場(chǎng)中能的性質(zhì)，認(rèn)識(shí)電勢(shì)能與電勢(shì)的概念。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.通過類比法和微元法在物理概念與規(guī)律教學(xué)中的應(yīng)用，體會(huì)不同物理現(xiàn)象的共性特點(diǎn)，培養(yǎng)物理興趣。2.通過對(duì)生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，體會(huì)得到物理結(jié)論的方法，增強(qiáng)探索自然規(guī)律的興趣。五、教學(xué)設(shè)計(jì)整體思路

靜電場(chǎng)中涉及的物理量有六個(gè)，分別是：靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度、靜電力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差。這些概念和物理量是緊密相關(guān)的，在教學(xué)中應(yīng)使學(xué)生對(duì)上述相關(guān)物理概念的理解形成相互關(guān)聯(lián)的、緊密的知識(shí)閉環(huán)。六、教學(xué)重難點(diǎn)突破重點(diǎn)：理解電勢(shì)能、電勢(shì)的概念，掌握電勢(shì)能變化與靜電力做功的關(guān)系。難點(diǎn)：電勢(shì)概念的建立。重難點(diǎn)說明：電場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)，但它卻看不見、摸不著，描述它的電勢(shì)等物理概念是較為陌生和抽象的，很難被學(xué)生接受。本節(jié)的概念