电势能和电势教案-习题及答案
电势能和电势
整体设计
教学分析
电势能、电势是电磁学开篇章节静电场中的重点内容，它从能量的角度反映了电场的性质。对它的研究为以后学习电功、电动势、电磁能奠定了知识基础。本部分内容尤其与日常生活和生产、科学尖端技术的应用与研究有着密切的关系，因而学好这部分知识有着广泛的实用价值。
教学目标
1．通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。
2．将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。认识电势能的相对性。
3．知道电势的定义方法及其定义公式、单位。
4．知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。
教学重点难点
1．理解电势能、电势、等势面的概念及意义。
2．掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
教学方法与手段
本节课突出类比法的思维特征和思维过程，适当强调类比过程中的求证环节。
课前准备
教学媒体：多媒体课件、挂图。
知识准备：复习电场强度、电场线知识、重力做功及与重力势能的关系。
教学过程
导入新课
[事件1]
教学任务：创设情景，导入新课
师生活动：
[方法介绍]类比法是根据两个(两类)对象之间在某方面的相同或相似，而推出他们在其他方面也可能相同或相似的逻辑推理方法。具体说来，A事物具有属性a、b、c，又具有属性d。如果B事物具有属性a、b、c，那么，B事物也可能具有属性d。是否真是这样，需要得到实验的验证。
展示表格
[引入新课]
可见，静电场与重力场有某些特征是相似的。根据两者的相似性，我们是否可以大胆的推测静电场的其他性质？下面我们进一步讨论这一问题。
推进新课
[事件2]
教学任务：归纳电场力做功特点
师生活动：属性c：在重力场中，重力做功与路径无关，静电力做功也与路径无关吗？
[求证]让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。
W＝F|AB|＝qE|AB|W＝F|AB|cosθ＝qE|AM|W＝W1＋W2＋W3＋…＝qE|AM|
分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。从中发现问题和知识结论。
结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。
拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。
[事件3]
教学任务：电势能
师生活动：
属性d：移动物体时重力做的功与路径无关，同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？
[求证]在重力场中由静止释放质点，质点一定加速运动，动能增加，势能减少；如图所示，在静电场中，静电力做功使试探电荷获得动能，是什么转化为试探电荷的动能？(这种能量为电势能。)
属性e：重力做的正功等于减少的重力势能，克服重力做的功等于增加的重力势能，用公式表示为W AB＝E pA－E pB＝－ΔE p。那么静电力做的正功也等于减少的电势能吗？克服静电力做的功也等于增加的电势能吗？用公式表示也是W AB＝E pA－E pB＝－ΔE p吗？
根据动能定理，W AB＝E kB－E kA＝ΔEk。因为，根据能量守恒增加的动能等于减少的电势能，E kB－E kA＝E pA－E pB，所以W AB＝E pA－E pB＝－ΔEp。
属性f：重力势能具有相对性，电势能也具有相对性吗？
[求证]通过计算静电力做的功只能确定电势能的变化量，只有把电场中的某点的电势能规定为零，才能确定电荷在电场中其他点的电势能的数值。可见电势能的确有相对性。
属性g：质点在某点的重力势能等于把它从该点移动到零势能处的过程中重力做的功，电荷在某点的电势能也等于把它从该点移动到零势能处的过程中静电力做的功吗？
[求证]如果规定B点的电势能为零，根据W AB＝E pA－E pB，可知W AB＝E pA，所以电荷
在某点的电势能也等于静电力把它从该点移动到零势能处所做的功。
属性h：重力势能属于物体与重力场组成的系统，电势能也属于电荷与静电场组成的系统吗？
[求证]如果只有试探电荷而不存在电场，就不存在静电力的作用，试探电荷也不可能有电势能；如果只有电场而没有试探电荷，也不存在静电力作用，也就不存在电势能。只有在试探电荷处于电场中时，讨论与静电力做功紧密联系的电势能才有意义。所以，电势能属于电荷与电场组成的系统。
总结类比列表如下：
思考与讨论：
1．如果电荷沿不同路径移动时静电力做功不一样，还能建立电势能的概念吗？为什么？
电势能的大小是由电荷与电场的相对位置决定的，同一电荷在电场中同一点的电势能应该有确定的值。我们不妨假设，电荷从电势能为0处沿不同路径移动到电场中的另一点P。如果静电力做的功不同，那么同一电荷在同一点P的“电势能”就不同，这样P点的“电势能”就没有确定值，就不能建立电势能的概念。
2．物体在重力场中重力做功，与电荷在电场中移动时静电力做功虽然相似，但还存在差异。能具体说一说这种差异吗？
在重力场中移动的质点的质量都是正值，在重力场中确定的两点间移动等质量的质点，重力做功一定相等，重力势能的变化量一定相等；在电场中移动的电荷可正、可负，在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的电荷，静电力做的功绝对值相等(有正、负两个可能值)，电势能的变化量也有正、负两个可能值。
3．若取无穷远为零势能面，在场源电荷为正点电荷的电场中，正电荷的电势能一定大于负电荷的电势能吗？在场源电荷为负点电荷的电场中呢？
巩固训练：
1．关于在电场中移动电荷与电势能的关系，下列说法中正确的是()
A．电荷沿电场线方向移动，电势能一定增加
B．电荷沿电场力方向移动，电势能一定增加
C．电荷逆电场力方向移动，电势能一定增加
D．电荷沿垂直于电场线方向移动，电势能一定不变
答案：CD
2．有一电荷量q＝－3×10－6C的电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10－4 J。求：
①电荷的电势能怎样变化？变化了多少？
②以B为零势能点，电荷在A点的电势能E pA是多少？
③如果把这一电荷从B点移到C点时静电力做功9×10－4 J，电荷的电势能怎样变化？变化了多少？
④如果选取C点为零势能点，则电荷在A点的电势能E pA′又是多少？
⑤通过这一例题你有什么收获？
解析：①静电力做功W AB＝－6×10－4 J，电势能增加了6×10－4 J。
②以B为零势能点，电荷在A点的电势能是－6×10－4 J。
③W BC＝9×10－4 J，电荷的电势能减少了9×10－4 J。
④以C点为零势能点，则电荷在A点的电势能E pA′＝W AC＝W AB＋W BC＝3×10－4 J。
⑤取不同的零势能点，同一电荷在电场中同一点的电势能数值是不同的。
[事件4]
教学任务：电势的定义
师生活动：
1．类比下图两种情况：
通过类比可见，若用左图中的Ep/m，或右图中的Ep/q，对某一固定位置，它们的值都是固定的。
如何来表征这个相同的量呢？(让学生很快能想到用比值定义法来定义物理量，对知识活学活用)
2．上面讨论的是特殊情况，下面讨论一般情况：(如图)
E pA＝qE场Lcosθ
可见，E pA与q成正比，即电势能跟电荷量的比值E pA/q都是相同的。对电场中不同位置，由于L与θ可以不同，所以这个比值一般是不同的。
结论：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，是由电场中这点的位置决定的，跟试探电荷本身无关。
得出结论后，引导学生类比电场的得来过程，提出新的物理量——电势。
定义：在电场中，电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用φ表示。
表达式：φ＝Ep/q
单位：伏特(V)1V＝1 J/C
物理意义：描述电场的能的性质的物理量，数值上等于电荷量为1 C的正电荷在该点的电势能是1 J，则该点的电势就是1 V。
类比1：与重力场中的h类比，帮助理解电势概念。
类比2：高度与放入场中的物体无关，电势与试探电荷也无关。
类比3：高度的选取首先要确定零参考面，电势的选取也需零参考面，通常取大地为零势面。
类比4：高度为标量，但有正负。电势也是标量，只有大小没有方向，但也有正负。
以上结论由学生得出，自己能用所学知识进行简单的描述，培养相关应用归纳知识的能力。
总结：高度与电势对比：
思考与讨论1：如何来判断电势的高低呢？
正电荷电势能顺着电场线方向逐渐减少，则电势逐渐降低
让学生明白：根据静电力做功的正负，判断电势能的变化，进而判定电势的高低。现通过具体情景来进行分析。
结论：电场线指向电势降低的方向。
思考与讨论2：参看教材上的问题进行思考与讨论，然后思考若是q当作负电荷来进行研究，其结果是否一样呢？
分析：沿着电场线方向移动负电荷，电场力做负功，电势能增加，电势逐渐降低。沿着电场线方向移动正电荷，电场力做正功，电势能减少，电势逐渐降低。
结论：沿着电场线电势逐渐降低，与试探电荷无关。
思考与讨论3：电势与电场强度有哪些区别与联系？
巩固训练：
1．若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在电场中()
A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动
B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动
C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动
D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动
答案：D
2．关于电势与电势能，下列说法正确的是()
A．正电荷在高电势处电势能大，在低电势处电势能小
B．正电荷在高电势处电势能小，在低电势处电势能大
C．负电荷在高电势处电势能大，在低电势处电势能小
D．负电荷在高电势处电势能小，在低电势处电势能大
答案：AD
3．下列说法中正确的是()
A．电场线密集处场强大，电势高B．沿电场线方向场强减小，电势降低
C．在电势高处电荷具有的电势能也大D．场强为零处，电势不一定为零
答案：D
4．对于点电荷的电场，我们取无限远处作零电势点，无限远处电场强度也为零，那么()
A．电势为零的点，电场强度一定为零，反之亦然
B．电势为零的点，电场强度不一定为零，但电场强度为零的点，电势一定为零
C．电场强度为零的点，电势不一定为零；电势为零的点，场强不一定为零
D．场强为零的点，电势不一定为零，电势为零的一点，电场强度一定为零
答案：C
【事件5】
教学任务：等势面
师生活动：
引入：在地理课上常用等高线来表示地势的高低。今天我们学习了电势的知识后，那我们可以用什么来表示电势的高低呢？在电场中常用等势面来表示电势的高低。
定义：等势面：电场中电势相同的各点构成的面。
体验性实践：寻找等势面：找正点电荷和带电平行金属板中的等势面。
通过体验性实践活动，让学生明白如何去寻找等势面，达到对后续结论探究创设前置氛围。
观看挂图，从中寻找不同电场中等势面的不同点和相同点，进行合理猜想。
思考与讨论：等势面与电场线的关系
(1)在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。
W AB＝E pA－E pb＝qφA－qφB＝0
讨论：什么情况下会出现力做功为零的情况？
引导分析得出：F⊥v。
(2)电场线跟等势面一定垂直，即跟电场强度的方向垂直。
引导学生用反证法达到证明的目的，加深对知识点的应用。
沿着电场线的方向，电势越来越低。
归纳总结可得出：电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
若两个相邻的等势面间的电势之差是相等的，则能得到书上图1.45的图形。观看图形或挂图，结合电场线的特点，可得出结论。
(3)等势面越密，电场强度越大。
(4)等势面不相交、不相切。
3．应用等势面：由等势面描绘电场线
方法：先测绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面的关系，绘出电场线的分布，于是我们就知道电场的情况了。
巩固训练：
关于电场中的等势面，下列说法中正确的有()
A．等势面不一定跟电场线垂直
B．沿电场线电势一定升高
C．在同一等势面上两点间移动电荷，电场力做功为零
D．在同一电场中，等势面可以相交
答案：C
课堂小结
[事件6]
教学任务：引导学生小结本节课的学习活动，体会三维目标的落实。
强调用类比的思想去理解电势能、电势等概念，并学会把这种思想推广。
板书设计
4电势能和电势
第1课时电势能
第2课时电势与等势面一、电势
电势与高度
电势与电场强度
二、等势面
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面
2．等势面与电场线的关系
活动与探究
体验性实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线。
加强体验性实验的教学，让学生形成深刻印象，达到对知识应用能力的提高。
[目标]
1．学习用电流场模拟静电场的实验设计思想。
2．能独立完成本实验，学会使用灵敏电流计，加深对等势面的认识。
[知识点]
1．实验目的
(1)用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。
(2)深化理解两个等量异种电荷形成电场的等势面、电场线的分布。
2．实验原理
当灵敏电流表的两个探针的接触点电势相等时，没有电流流过电流表，其指针指零。
3．实验器材
平整的塑料板(其上有两个固定螺杆)、白纸、复写纸、导电纸、圆柱形的铜电极、导线、学生低压电源(或电池组)、探针两根、灵敏电流表。
有关灵敏电流表的几点说明：
(1)灵敏电流表只能用来检验微弱电流，一般被测电流不能超过几百微安。
(2)灵敏电流表的零刻度在刻度盘的中央，将它串联在电路中时，电流可以从正接线柱流入，也可从负接线柱流入。使用前，一般要判断电流表指针偏转方向跟通过的电流方向间的关系。
(3)灵敏电流表的刻度是均匀的。
(4)电流表不能长期连接在电路中，停止实验时，即断开电路，以保护电流表。
4．实验步骤
(1)安装
a．依次使白纸、复写纸、导电纸穿过螺杆，并靠在塑料板上，其中导电纸上有导电物质的一面向上。
b．将两个圆柱形的铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧，使圆柱形电极跟导电纸有良好的接触。
c．将两个圆柱形的铜电极A、B分别跟直流电源的正极和负极相连，与电源正极相连的A电极相当于正电荷，与电源负极相连的B相当于负电荷。两电极间的距离约10 cm，
与两电极相连的直流电源电压约为6 V，如图所示。
(2)选基准点
在两电极的连线上，选取间距大致相等的五个点a、b、c、d、e作为基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。
(3)探测等势点
a．从灵敏电流表的两个接线柱上引出两个探针，将两探针触接一下两电极A、B，观察电流表指针偏转方向，掌握指针偏转方向与通过的电流方向间的关系。(触接两电极时，时间一定要短，动作要快，以免损坏电流表)
b．左手持探针(Ⅰ)跟导电纸上的某一基准点a接触，然后在导电纸上两电极连线的一侧，距基准点约1 cm处再找一点，右手持另一探针(Ⅱ)在这一点跟导电纸接触，(一般地电流表指针有偏转)左右移动探针(Ⅱ)在导电纸上的位置，直到找到某一点a1，使探针(Ⅱ)跟该点接触时，电流表指针不偏转(指在中央刻度)，用探针将该点位置复印在白纸上，a1点就是与基准点等电势的一个点。用这种方法，在基准点a两侧各探出4～8个等势点，相邻等势点大约相距1 cm。
c．用同样的方法，探测出另外b、c、d、e四个基准点的等势点。
(4)画出等势线
取出白纸，将五组等势点分别用平滑的曲线连接起来，就得到电场在平面上的五条等势线，如图所示。
5．注意事项
(1)使用的灵敏电流计，应选择零刻度在正中央的那种。
(2)安放导电纸时，导电面应朝上，且电极与导电纸的相对位置不能改变。
(3)寻找等电势点时，应从基准点附近由近及远逐渐推移，不可贸然进行大跨度的移动，以免电势差过大，而使电流计烧坏。
(4)该实验模拟的是等量异种电荷电场的等电势线，探测等势点不要靠近导电纸的边缘，因为导电纸边缘处的等势线会变形。
(5)导电纸上所涂导电物质相当薄，应避免探针在导电纸上反复划动，而采用试触法确定等势点。
(6)电极与导电纸要良好接触，否则会严重影响等势线的形状。可选用一电压表先接在两个电极上，读出电压表读数再将电压表接在两电极附近的导电纸上，读出电压表的示数，若两次电压表的示数基本相等，说明电极与导电纸有良好的接触；若两次电压表示数相差很大，则说明电极与导电纸接触不良，应予以调整。
(7)画等势线时，应画出平滑的曲线，而不能画成折线。
6．误差分析
(1)所使用的电流表的精度是本实验产生误差的主要因素之一，因此，要尽可能使用精度较高的电流表。
(2)电极与导电纸是否接触良好也是本实验产生误差的主要因素之一，对此，安装电极时要加以注意，可以在木板上垫3～5张白纸。
(3)导电纸是否符合要求也是本实验产生误差的主要因素之一，导电纸的电阻率应选大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体；导电涂层要均匀，纸上导电性才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变。
(4)圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差。圆柱形电极应选一样大的直径约1 cm的。
选择题
1．在静电场中有A、B两点，关于这两点的场强和电势的关系，下列说法正确的是（）A．若场强相等，则电势一定相等
B．若电势相等，则场强一定相等
C．电势高处场强一定大
D．场强大处，电势反而可能低
2．关于电势与电势能的说法中正确的有（）
A．在电场中，电势越高的地方，电荷在那一点具有的电势能就越大
B．在电场中某一点，若放入的电荷电量越大，它所具有的电势能越大
C．在正的点电荷电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能
D．在负的点电荷电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能
3．如图所示，正电荷在电场中沿某一条电场线从AB，此过程有可能是（）
A．电场力大小不断变化
B．电场力大小保持不变
C．电荷克服电场力做功
D．电荷的电势能不断减小
4．在静电场中，下列说法正确的是（）
A．电场强度为零的点，电势一定为零
B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同
C．只在电场力作用下，正电荷一定从高电势的地方向低电势的地方移动
D．沿着电场线方向，电势一定越来越低
5．关于电势差和电场力做功的说法中，正确的是（）
A．电势差是关量，电场力做的功是标量
B．在两点间移动电荷，电场力不做功，则两点间的电势差为零
C．在两点间被移动的电荷的电荷量越少，则两点间的电势差越大
D．在两点间移动电荷时，电场力做正功，则两点间的电势差大于零
6．有一电场的电场线如图所示，场中A、B两点的场强和电势分别用E A、E B和φA、φA表示，则
A．E A>E B、φA>φA B．E A>E B、φA<φA
C．E A 7．下列说法正确的是（） A．正电行在电场中的电势能为正，负电行在电场中的电势能为负 B．电荷在电势为正的点电势能为正，电荷在电势为负的点电势能为负 C．电荷克服电场力做多少功，它的电势能就等于多少 D．不管是否存在其他力对电荷做功，电场力对电荷做多少正功，电荷的电势能就减少多少 8．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是（） A．电场强度大的地方电势一定高 B．电势为零的地方场强也一定为零 C．沿电场线方向电势越来越低，场强越来越小 D．场强和电势都跟电场中是否存在试探电荷无关 9．带正电的小球只受电场力作用，则它在任意一段时间内（） A．一定沿着电场线由高电势向低电势方向运动 B．一定沿着电场线向电势能减小的方向运动 C．不一定沿着电场线运动，但一定向低电势方向运动 D．不一定沿着电标线运动，也不一定向电势能减小的方向运动 10．对U AB=1V的理解，正确的是（） A．从A到B移动q C的电荷，电场力做功1J B．从A到B移动1C的正电荷，电场力做功1J C．从A到B移动1C的负电荷，克服电场力做功1J D．从A到B移动1C的负电荷，外力做功1J 11．如图所示，a 、b 、c 是某电场中一条电场线上的三个点，电场方向由a 指向c ，b 恰在a 、c 的正中间，a 、b 、c 三点的电势和场强分别用A ?、B ?、C ?和a E 、b E 、c E 表示，则下列关系正确的是（） A ．c b a ???>> B ．c b a E E E >> C ．c b b a ????-=- D ．c b a E E E == 12．如图所示，A 、B 为两等量异种点电荷，A 带正电，B 带负电，在AB 的连线上有a 、b 、c 三点，b 为连线的中点，ab=bc ，则（） A ．a 点与c 点的电场强度相同 B ．a 点与c 点的电势相同 C ．a 、b 间的电势差与b 、c 间的电势差相等 D ．点电荷q 沿A 、B 连线的中垂线移动，电场力不做功 13．如图所示的电场中有A 、B 两点，下列判断正确的是（） A ．电势 B A ??>，场强B A E E > B ．电势B A ??>，场强B A E E < C ．将电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，电场力做正功，电势能减少 D ．将电荷量为q 的负电荷分别放在A 、B 两点，电荷具有电势能B A εε> 答案： 1、D 2、CD 3、ABD 4．D 5．B 6．D 7．D 8．D 9．D 10．BC 11．A 12．ACD 13．BC 填空题 1．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，相邻两等势线间的电势差相等，一正的点电荷经过等势线3?时，具有动能20J ，运动到等势线1?时动能为零，令02=?，则当该电荷的电势能为4J 时，动能为______J ． 2．如图所示，带电导体表面A 点附近场强N/C 1000=A E ，B 点附近场强N/C 10=B E ，现将一个带与导体同种电荷的点电荷分别放在A 、B 两处，并从静止开始释放，则点电荷在A 、B 两处加速度大小之比为________，点电荷分别所能获得的最大速率之比为________．若将该点电荷由A 移到B ，电场力做功为_________。 3．如图所示，a 、b 、c 、d 为某电场中的四个等势面，一带正电的粒子飞入电场后，只在电场力作用下沿M 点到N 点的虚线运动，由此可知，这四个等势面的电势d c b a ????、、、由高到低的排列顺序是_________，带电粒子经M 和N 点时，在______点具有较大的电势能． 《电势能与电势》教学设计方案 一、钻研与处理教材 1、本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。 2、教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。 3、对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。 二、确定课堂教学目标（三维目标） 1、知识与技能: ·理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 ·理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。 ·明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 ·了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 2、过程与方法: ·通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 ·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语 言分析、思考、描述概念和规律的能力。 、3、情感态度与价值观: ·尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 ·利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 ·在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 三、了解分析学生 1、了解学生的知识基础和能力水平； 2、通过提问了解学生对上节课掌握情况 四、设计教学过程 1、选择适当的教学模式、方法和策略： （1）模式：启发—引导模式、自学—讨论模式、探究模式、课题研究模式、合作学习模式。 （2）方法：讲授法，直观法，实践法，讨论法，谈话法，实验法，阅读法；悬念法，暗示法，图示法等。 （3）策略：诱发学习动机的策略，突出教学重点的策略，化解教学难点的策略；概念转变策略，任务驱动策略，图示策略，分层教学策略，创设情境（探究式教学）的问题探究的策略；结构先行的策略，探究的策略，峰回路转的策略，设置陷阱的策略，以趣激疑的策略，协作学习的策略，提供辩论的策略，以直观促抽象的策略等。 1.4电势能 电势 （一）引入新课 一种方法：复习静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。 另一种方法：复习功和能量的关系。从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？引入新课。 （二）进行新课 1．静电力做功的特点 结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q 在场强为E 的均强电场中沿不同路径从A 运动到B 电场力做功的情况。 （1）q 沿直线从A 到B （2）q 沿折线从A 到M 、再从M 到B （3）q 沿任意曲线线A 到B 结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos θ 结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。 引入：与重力做功类似，重力做功也与路径无关，只与始末位置有关。同时重力做正功重力势能减小，做负功重力势能增加。那么电场力做功与电势能又有怎样的关系。 2．电势能 （1）电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。 （2）静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量（类比重力做的功等于重力势能的变化量）。写成式子为：PB PA E E W A B -= （3）注意： ①电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加 ②电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。 （4）求电荷在电场中A 、B 两点具有的电势能高低 将电荷由A 点移到B 点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A 点电势能大于在B 点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B 点的电势能小于在B 点的电势能。 引入：根据电场力做功只能判断两点电势能的高低，而不能确定某点的电势能，如何求电荷在电场中某点具有的电势能？若要确定电荷在电场中某位置的电势能，应先规定电场中电势能的零位置 （5）电势能零点的规定 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0（大地或无穷远默认为零） （6）求电荷在电场中某点具有的电势能 电荷在电场中某一点A 具有的电势能E P 等于将该点电荷由A 点移到电势能零点 电场力所做的功W 的。即E P =W 例：在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电 10.1 电势能和电势 【学习目标】 1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 【学习重、难点】 1、理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 2、掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 课堂导学案 导入：回顾重力做功与重力势能的关系 探究一静电力做功的特点 结合右图分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。 （1）q沿直线从A到B （2）q沿折线从A到M、再从M到B （3）q沿任意曲线线A到B 结果都一样即：W= = 【结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与有关，而与电荷的无关。 探究二电势能 1、与重力势能类比，得出电势能的定义。 2、静电力做功与电势能变化的关系。 3、电势能零点的规定： 电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：[例1] 带同种电荷的A、B球，质量分别为m和2m，开始均静止在光滑的绝缘水平面上。现将两个小球由静止同时释放，时刻t，A球的速率为v；从释放到时刻t，A、B两球的电势能改变量为 探究三电势---表征电场性质的重要物理量度 （1）定义： （2）公式： （3）单位： （4）电势与电场线的关系 （5）零电势位置的规定 [例2] 一个带正电的质点，电量q=2.0×l0-9c，在静电场中由a点移到b点，在这个过程中，除电场力外，其他力做功6.0×10-5J，质点的动能增加了8.0×l0-5J，则a，b两点的电势差φa －φb为（） A. 3×l04V B. 1×104V C. 4×l04V D. 7×104V 当堂检测： 1、下列说法正确的是（） A.在电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少 B.在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少 C.在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少 D.在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加 2如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点，设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法正确的是（） A若在C点无初速释放正电荷，电荷向B运动，电势能减小 B若在C点无初速释放正电荷，电荷向B运动，电势能增大 C若在C点无初速释放负电荷，电荷向A运动，电势能增大 D若在C点无初速释放负电荷，电荷向A运动，电势能减小 A B C 选修3－1“电势能与电势”教学设计 江苏省无锡市玉祁中学高金华 【教材分析】 本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺 垫。 教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用 给予了思维上的指导作用。 【教学目标】 1．知识与技能 ·理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 ·理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。 ·明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 ·了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 2．过程与方法 ·通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势 能和电势的概念。 ·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语 言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 ·尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求 知欲。 澄海中学高二物理选修3-1学案 1.4 电势能和电势 班级：高二（）班姓名：座号： 一、电场力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的______位置和______位置有关，但与电荷经过的______无关．这个结论对非匀强电场______(填“同样成立”或“不成立”)． 答案起始终止路径同样成立 二、电势能 1．电势能：电荷在______中具有的势能叫做电势能． 2．静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的______，用公式表示W AB ＝________.电场力做正功，电势能________，电场力做负功，电势能______． 3．电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到______位置时所做的功． 答案 1.电场 2.减少量E p A－E p B减少增加3．零势能点 三、电势 1．概念：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的__________． 2．公式和单位：电势的定义公式为__________，单位是__________，符号是V. 3．相对性：电势也是相对的，在应用中常取离场源电荷无限远处电势为零，或大地的电势为零．电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是__________． 4．与电场线关系：沿电场线的方向电势__________． 答案 1.比值 2.φ＝E p q伏特 3.标量 4.降低 四、等势面 1．等势面：电场中______________相同的各点构成的面叫做等势面．在同一个等势面上移动电荷时静电力__________． 2．等势面的特点：电场线跟__________垂直，并且由电势高的等势面__________电势低的等势面． 3．等势面实例：孤立的点电荷电场的等势面是一簇以点电荷位置______________， 匀强电场的等势面是一族__________． 《电势能和电势》教学设计 黄孝国皖郎溪县职业教育中心(242131) 【教材分析】 本节容为高二物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学容，第三节是电场强度，第五节是电势差，本节起到承上启下的作用。 教材从电场力对电荷做功的角度出发，得出在匀强电场中电场力做功与电荷的始末位置有关，而与电荷经过的路径无关的结论。进而指出这个结论在任何电场中都是适用的。并将电场力做功的特点与重力做功的特点类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能变化的过程，它不能决定电荷在电场中某点的电势能，因此要选定一个电势能零点。电势的概念既是重点，也是难点。由于学习重力势能时没有学习与电势相对应的物理量，如“重力势”，教材通过类比电场强度的定义方法来定义电势。在引入电势概念之前要先让学生体会到电势能的大小与试探电荷的电荷量有关，不能用来描述电场的性质。要让学生带着寻找一个与试探电荷无关的、完全由电场的性质决定的、可以描述电场能的性质的物理量去学习。等势面的概念是类比地理中的等高线引入的，这一概念学生不难把握，最后教材介绍了等势面的性质及用途。在阐述“等势面一定与电场线垂直”这一性质时，教材运用了反证法。本节容对学生能力的提高和物理知识的灵活运用起到了较好的促进作用。 【教学目标】 1．知识与技能 （1）通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。 （2）将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。认识电势能的相对性。 （3）知道电势的定义方法及其定义公式、单位。 （4）知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。 2．过程与方法 （1）通过与前面知识的结合，理解电势能的变化与静电力做的功的关系，从而更好的理解电势能和电势的概念。 （2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 （3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 （1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些抽象物理概念，增强科学探究的价值观。 （2）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 【教学重点】 明确静电力做功与电势能变化之间的关系，培养学生的科学探究能力。 【教学难点】 1.电势能概念的建立。 第四节电势能和电势 【教学目标】 1．知识与技能 （1）理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 （2）理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。 （3）明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 （4）了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 2．过程与方法 （1）通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 （2）培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 （3）通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 （1）尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 （2）利用等势面图像的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 （3）在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 【教学重点和难点】 1．重点 理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 2．难点 掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 【教学方法】 类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例、多媒体课件 【教学过程】 复习前面相关知识。 1．静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。 2．复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？ 一、静电力做功的特点 结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A 运动到B电场力做功的情况。 （1）q沿直线从A到B （2）q沿折线从A到M、再从M到B （3）q沿任意曲线线A到B 结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos 与重力做功类比，引出结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。 拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。 二、电势能 寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？ （移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。） 电势能和电势 倘若把一个静止的试探电荷放入电场中，他将在静电力的作用下作加速运动，经过一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。我们知道，这是静电力做功的结果，而功又是能转化的量度，那么，在这一过程中，是什么能转化为试探电荷的动能？这个能具有什么特点？它还可以引申出与它紧密相关哪些物理量？这些物理量具有怎样的性质？这就是本节课我们要讨论的问题。(板书：电势能和电势） 一、静电力做功的特点 让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A 点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。 W＝F|AB|＝qE|AB| W＝F|AB|cosθ＝qE|AM| W＝W1+W2+W3+… 其中F＝qE，结果都一样即：W=qEL AM =qE|AB|cos 结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。 二、电势能 力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？（移动物体时重力做的功与路径无关） 特征或性 质 静电场重力场 a 对场中的电荷有力的 作用对场中的物体有力的 作用 b 用比值“F/q”表示场 的强弱用比值“F/m”表示场 的强弱 可见，静电场与重力场有某些特征是相似的。同一物体在地面附近的同一位置具有确定的重力势能。静电力做功也与路径无关，那是否也就能建立电势能的概念呢？ 1.电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用E p表示。 2.讨论：静电力做功与电势能变化的关系 重力做的正功等于减少的重力势能，克服重力做的功等于增加的重力势能，用公式表示为W AB＝E pA－E pB＝－ΔE p。那么静电力做的正功也等于减少的电势能吗？克服静电力做的功也等于增加的电势能吗？用公式表示也是W AB＝E pA－E pB＝－ΔE p吗？ 根据动能定理，W AB＝E kB－E kA＝ΔEk。因为，根据能量守恒增加的动能等于减少的电势能，E kB－E kA＝E pA－E pB，所以W AB＝E pA－E pB＝－ΔEp。 4 电势能和电势 教学思路 通过比较重力场与电场——从重力做功引入电场力做功——重力势能引入电势能——零势能点——通过高度引入电势——等高线引入等势面 【对比静电场与重力场】 [引入新课]可见，静电场与重力场有某些特征是相似的。根据两者的相似性，我们是否可以大胆的推测静电场的其他性质？下面我们进一步讨论这一问题。 【电场力做功特点】 属性c：在重力场中，重力做功与路径无关，静电力做功也与路径无关吗？ [求证]让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。 W＝F|AB|＝qE|AB|W＝F|AB|cosθ＝qE|AM|W＝W1＋W2＋W3＋…＝qE|AM| 分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。从中发现问题和知识结论。 结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。 拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。 【电势能】 属性d：移动物体时重力做的功与路径无关，同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。静电力做功也与路径无关，是否隶属势能？我们可以给它一个物理名称吗？ [求证]在重力场中由静止释放质点，质点一定加速运动，动能增加，势能减少；如图所示，在静电场中，静电力做功使试探电荷获得动能，是什么转化为试探电荷的动能？(这种能量为电势能。) 属性e：重力做的正功等于减少的重力势能，克服重力做的功等于增加的重力势能，用公式表示为W AB＝E pA－E pB。那么静电力做的正功也等于减少的电势能吗？克服静电力做的功也等于增加的电势能吗？用公式表示也是W AB＝E pA－E pB吗？ 高二年级物理学案 1.4电势能和电势 知识点1、静电力做功的特点电势能 自主预习 [先填空] 1．静电力做功的特点 (1)特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的 和 有关，与电荷经过的路径 ． (2)在匀强电场中电场力做功W ＝ ，其中θ为电场力与位移间夹角． 2．电势能 (1)概念：电荷在 中具有的势能．用E p 表示． (2)静电力做功与电势能变化的关系： 静电力做的功等于电势能的 ，W AB ＝ ????? 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加. (3)电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到 时所做的功． (4)零势能点：电场中规定的电势能 的位置，通常把离场源电荷 或的电势能规定为零． [再判断] 1．只要电荷在电场中移动，电场力一定做功．( ) 2．静电力做功虽然与电荷经过的路径无关，但与电荷移动的速度有关．( ) 3．电势能是相对的，规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能不同．( ) 4．无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减少．( ) [后思考] 在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电场力做功与电势能变化有何差异？ 合作探究 如图所示，甲图中质量为m 的小球沿三种不同的路径下落高度h ；乙图中带电为＋q 的小球在匀强电场E 中沿三种不同的路径由A 点移至B 点． 探讨1：甲图中小球沿三种不同的路径下落高度h ，重力做功是否相同？重力势能变化了多少？ 巩固练习 1．如图1-4-2所示是以＋Q 为圆心的一组同心圆(虚线)，电场中有A 、B 、C 、D 四点．现将一带正电荷q 的点电荷由A 点沿不同的路径移动到D 点．电场力沿路径①做功为W 1，沿路径②做功为W 2，沿路径③做功为W 3，则( ) A ．W 2 §1.4 电势能电势与电势差 1．通过与重力做功情形的类比，认识电场力做功的特点． 2．理解电势能、电势、电势差，知道它们是从能的角度来描述电场的物理量，知道物理学常把无穷远和大地作为零电势点． 3．理解电场力做功与电势能变化的关系. 4．了解等势面的概念和特点． 重点难点 重点：理解电势能、电势、电势差的概念． 难点：理解电势能、电势、电势差的概念． 1．重力做功和电场力做功 (1)物体在地球表面附近运动，重力做功与物体的质量以及起点和终点的位置有关，与________无关． (2)电荷在匀强电场中运动，电场力做功与电荷的______以及________的位置有关，而与________无关． 2．电势能 (1)物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受________而具有________． (2)若用W AB表示电荷从A点移动到B点的过程中电场力做的功，E p A和E p B分别表示电荷在A点和B 点的电势能，电场力做的功与电势能变化的关系式为：________． (3)若将无穷远处的电势能规定为零，电荷在某点(A点)的电势能大小等于将电荷从________移动到________电场力所做的功，即E p A＝W A∞. 3．电势与电势差 (1)电势(φ)是描述电场的________(填“力”或“能”)的性质的物理量．电场中某点(A点)的电势在数 值上等于________由该点移动到参考点(零电势)时电场力所做的功，可表示为φ＝E p q.电势的单位是伏特 (V)，且1 V＝________． (2)电势差就是电场中两点间________的差值，如电场中A、B两点的电势差(从A点到B点)U AB＝________，且U AB＝－U BA. (3)电场中A、B两点的电势差U AB＝φA－φB，由于φA＝E p A q，φB＝ E p B q，W AB＝E p A－E p B，所以电场力做 功与电势差的关系为U AB＝________，这也是计算电势差常用的公式． 主题1：电场力做功特点 问题：(1)如图甲所示，把一个正电荷q(重力不计)放到电场强度为E的匀强电场中的A点，电荷分别沿直线AB、折线ACB、曲线到达B点，三种情况下电场力做功是否相同？请用功的计算公式推导电荷分别沿直线AB和折线ACB运动时电场力所做的功． 1.4 电势能和电势（学案） 第1课时 静电力做功的特点 电势能 姓名___________ 班级____________ 学号___________ 课前预学 １．静电力做功的特点：静电力做的功与电荷的____________________和 ______________有关，但是与___________无关。（重力做功也有同样的特点） ２．物理学的研究表明：某个力做功如果与___________无关，那么就可以引出与这个力相对应的势能。与静电力相对应的势能叫做__________。势能都属于系统，电势能属于电场和试探电荷组成的系统。 ３．势能的变化是由与之对应的力做的功决定的。 我们已经知道：移动重物时，重力做多少正功，重力势能就_________多少；重力做多少负功，重力势能就___________多少。 我们可以发现：在电场中移动电荷时，电场力做多少正功，则电荷的电势能 就 ；电场力做多少负功，则电荷的电势能 。所以W 电=E P1-E P2=-ΔE P 。（电场力做功跟电势能变化的关系与重力做功跟重力势能变化的关系完全相同） ４．电荷在电场中所具有的电势能由电荷在电场中所处的位置和零势能点的位置决定。如果把电荷q 从电场中A 点移到零势能点B ，电场力做的功为W ，则此电荷A 点时的电势能E PA = 。（重物在重力场中的重力势能也是由重物的位置和零势能点的位置决定的，如果把重物m 从A 点移到零势能点B ，重力做功为W ，则此重物在A 点重力势能E PA =W ） 5．关于零势能的选取：常常取_____________________的点为零势能点，或者___________________为零势能点。 6．如图所示，在匀强电场中有A 、B 两点，将一电量为q 的正电荷从A 点移到B 点，第一次沿直线AB 移动该电荷，电场力做功为W 1；第二次沿路径ACB 移动该电荷，电场力做功W 2；第三次沿曲线AB 移动该电荷，电场力做功为W 3，则 ( ) A ．W 1＞W 2＞W 3 B ．W 1＜W 3＜W 2 C ．W 1= W 2 = W 3 D ．W 1= W 2＜W 3 【预学疑难】 “电势能与电势”教学设计 【教材分析】 本节内容为物理选修3－1 中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，势差之前， 位于电起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识 的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。 教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。 【教学目标】 1．知识与技能 ?理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 ?理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。 ?明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 ?了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 2．过程与方法 ?通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 ?培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ?通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 ?尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 ?利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 ?在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。 【教学重点和难点】 1．重点 理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 [目标定位] 1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系.2.理解电势能、电势的概念，知道参考点的选取原则.3.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点． 一、静电力做功、电势能及其关系 1．静电力做功的特点 如图1所示，在匀强电场中不论q 经由什么路径从A 点移动到B 点，静电力做的功都相等．说明静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关(填“有关”或“无关”)．可以证明，对于非匀强电场也是适用的． 图1 2．电势能 (1)概念：电荷在电场中具有的势能．用E p 表示． (2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量．表达式：W AB ＝E p A －E p B . ? ???? 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加. (3)电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功． 深度思考 (1)在电场中确定的两点移动等量的正、负电荷时，静电力做功和电势能的变化有何差异？ (2)电势能是标量还是矢量？它有正负之分吗？若有，其正负号表示什么？ 答案 (1)静电力做功的绝对值相等，正负不同，电势能的变化量相等，增减情况相反． (2)电势能是标量，有正负、无方向．电势能为正值表示电势能大于零势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于零势能点的电势能． 例1 将带电荷量为6×10－ 6C 的负电荷从电场中的A 点移到B 点，克服电场力做了3×10 － 5 J 的功，再从B 移到C ，电场力做了1.2×10－ 5J 的功，则： (1)电荷从A 移到B ，再从B 移到C 的过程中电势能共改变了多少？ 电势能 （教学设 计 ） 、教学目标 理解势能的概念。 2. 通过讨论静电力对试探电荷做的功，知道静电力做功 与路径无关的特点。 3. 理解电势能的概念，理解电势能的变化与静电力做功 的关系。认识电势能的相对性。 4. 会计算电荷在电场中移动时电场力所做的功和电势能 的变化。 、教材分析 电势能是电场这一章节的重要概念，是重力势能、弹性 势能基础上势能概念的又一个具体体现。 三、学情分析 对于学生来说，势能的概念一直是比较模糊的， 在此基 础上建立电势能的概念就更加困难。为此在教学中先通过分 析重力、 弹簧弹力、摩擦力做功的特点，让学生体会到有些 力做功与路径无 关，有些力做功与路径有关。做功与路径无 关的力，才可引入与此力 相对应的势能。 四、教学重点 1.通过分析重力、弹簧弹力、摩擦力做功特点，进 rH 步 电场力做功的特点；电势能的概念五、教学难点电势能的概 念的理解六、教学用时 1 课时七、教学过程 1.导入新课 电荷放在电场中会受到静电力的作用，在力的作用下移 动一段距离静电力会做功，根据所学的功、能关系可知，静电力做功的过程必然伴随着某种能量的转化，是电势能吗？ 2.如何分析能否引入电势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。这 个概念比较抽象，可通过重力、弹簧弹力、摩擦力做功分别讨论。 过程1：物体沿直线由A 移动至B。 过程2：物体沿折线由A 先到M 再到B 。 比较两次重力做功。 结论：重力做功相同。 光滑水平面上的物体与弹簧相连，将弹簧压缩到A 后放手，物体在AB 之间往复运动。 过程1：物体由A 直接运动至O。 过程2：物体由A 先到B 再到O。 第2讲 电势差 电势 电势能 ★一、考情直播 考点一 电势和电势差 1.电势差 （1）定义：电荷q 在电场中由一点A 移动到另一点B 时，电场力所做的功W AB 与电荷量 q 的比值W AB /q ，叫做A 、B 两点间的电势差. （2）定义式： ，电势差是 ，单位：V ，1V=1J/C. （3）计算式：U AB =Ed ，适用于 电场，d 指 . 2.电势：电场中某点的电势，等于该点与零电势间的电势差，在数值上等于单位正电荷由该点 移到零电势点时电场力所做的功，令φB =0，则φA =U AB =φA －φB ，单位：V. 特别要注意电势是标量，电势的负号表示了 ，电势的大小与零势点的选择 ， [例1]如图(a ）所示，AB 是某电场中的一条电场线．若有一电子以某一初速度并且仅在电场力 的作用下，沿AB 由点A 运动到点B ，其速度图象如图(b)所示．下列关于A 、B 两点的电势?和 电场强度E 大小的判断正确的是（ ） A.B A E E > B.B A E E < C.B A ??> D. B A ??< [解析]从v-t 图易知电子做加速度逐渐减小的变减速运动，故电子所受电场力与运动方向相反， 场强的方向由A 指向B ，因为沿着电场线的方向电势降低，故B A ??>，又加速度逐渐减小， 故B A E E > [答案]AC [方法小结]要比较电场中两点电势的高低，关键在于判断电场线的方向. 考点二 电场力中的功能关系 1．电势能：电荷在电场中所具有的能叫电势能.单位：焦耳（J ） 2．电场力的功与电势能变化的关系： ，电场力做正功，电势能 ；电场力做负功，电势能 . 3．特点：电势能是电荷与所在电场共有的，且具有 ，通常取无穷远处或大地为电势能的零点. 4.当只有电场力做功时，电荷的 和 守恒，当只有电场力和重力做功时， [例2] (2007·海南）如图9-37-5所示，固定在Q 点的正点电荷的电场 中有M 、N 两点，已知NQ MQ <，下列叙述正确的是（ ） Ａ.若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做 功，电势能减少 Ｂ.若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做功，电势能增加 Ｃ.若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做功，电势能减少 Ｄ.若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，再从N 点沿不同路径移回到M 点；则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功，电势能不变 [解析]把正电荷从M 点移到N 点，电场力做正功，根据E W ?-=，可知电势能减小，把负电荷从M 点移到N 点，电场力做负功，电势能增加，负电荷从M 点移到N 点电场力做负功，从N 点移到M 点，电场力做正功，两者大小相等，总功为零，电势能不变. [答案]AD [方法技巧]本题考查电场力做功与电势能变化之间的关系，电场力做功与电势能变化之间的关系为E W ?-=，可类比重力做功的特点. [例3]如图所示，平行直线、、、、，分别表示电势为-4 V 、-2 V 、0、2 V 、4 V 的等势线，若AB=BC=CD= DE= 2 cm ，且与直线MN 成300角，则 （ ） A ．该电场是匀强电场，场强方向垂直于A A '，且左斜下 B ．该电场是匀强电场，场强大小E=2 V/m C ．该电场是匀强电场，距C 点距离为2 cm 的所有点中，最高电势为4V ，最 低电势为-4V D ．该电场可能不是匀强电场，E=U/d 不适用 [解析]因等差等势线是平行线，故该电场是匀强电场，场强和等势线垂直，且由 高等势线指向低等势线，故AD 错误， m V AB U E AB /20030 sin )102(230sin 2=?==- 图9－37－5 电势能和电势 教学目标： （一）知识与技能 1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 （二）过程与方法 通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 （三）情感态度价值观 尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探 究的价值观。 教学重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 教学难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 教学过程： （一）复习引入 1．静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。 2．复习功和能量的关系。 从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？引入新课。 （二）新课教学 1．静电力做功的特点 结合课本图1.4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中 沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。 （1）q沿直线从A到B （2）q沿折线从A到M、再从M到B （3）q沿任意曲线线A到B 结果都一样即：W=qEL AM =qEL AB cos θ 结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。 与重力做功类比，引出： 2．电势能 （1）电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场 中也具有势能，这种势能叫做电势能。 （2） 静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量。写 成式子为：PB PA E E W AB -= 注意： ①.电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加 ②.电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。 ③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷 在任一点具有的电势能都为负。 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。 ④．求电荷在电场中某点具有的电势能 电荷在电场中某一点A 具有的电势能E P 等于将该点电荷由A 点移到电势零点电场力所做的功W 的。即E P =W ⑤．求电荷在电场中A 、B 两点具有的电势能高低 将电荷由A 点移到B 点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A 点电势能大于在B 点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B 点的电势能小于在B 点的电势能。 ⑥电势能零点的规定 若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。 关于电势能零点的规定：P 19（大地或无穷远默认为零） 所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功。如上式若取B 为电势能零点，则A 点的电势能为： 教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-1 §1.4电势能和电势(2课时) (一)、学习目标 1、知道电势能是带电粒子在电场中所具有的能量。 2、知道电势的物理意义，会比较电场中各点电势高低 3.理解在等势面上移动电荷电场力不做功.因此电场线与等势面垂直，并且有电势高的等势面指向电势低的等势面，任何两等势面不相交. 思考题1电势能的变化与电场做功有什么关系？ 思考题2零电势点和零电势能点是怎么规定的？ （三）教学问题诊断分析 1、“当电场力做正功时，电势能降低，当电场力做负功时，电势能增加”这是学习的难点。 2、电势的高低判断要反复练习。 （四）、教学支持条件分析 为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。以及W电=-△Ep，当电场力做正功时，电势能降低，当电场力做负功时，电势能增加进行反复讲解练习。 （五）、教学过程设计 1、教学基本流程 复习电场强度→本节学习要点→电势能→电势→练习、小结 2、教学情景 问题1静电力做功的特点？ 设计意图：知道静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。 问题2什么是电势能？电场力做功与电势能的变化量之间有什么关系？零电势能点是怎么规定的？ 设计意图：知道W电=-△Ep，当电场力做正功时，电势能降低，当电场力做负功时，电势能增加。 问题3什么是电势？零电势点是怎么规定的？ 设计意图：知道电势的概念。 问题4沿电场线的方向电势如何变化？ 设计意图：沿电场线的方向电势逐渐降低。 问题5什么是等势面？电场线与等势面间有何关系？ 设计意图：电场线与等势面垂直。 例题1.如图1所示，Q为带负电的绝缘小球，AB为一不带 电的中性导体且放在Q附近，达到静电平衡状态时，下面判 断正确的是（） A.A端的电势高于B端的电势 B.以无限远或大地为零电势点，导体AB的电势高于零 C.A、B两端电势相等 D.导体内的场强方向是由A指向B 解析：导体处于静电平衡状态时(1) 内 E ，否定选 项D； (2)导体是等势体，从而否定选项A，选项C是正 确的. 图2 图1 电势能与电势教案 “电势能与电势”教学设计 【教材分析】 本节内容为物理选修3－1中第一章静电场中第四节的教学内容，它处在电场强度之后，位于电势差之前，起到承上启下的作用。它是课程教学中利用物理思维方法较多的一堂课，尤其是用类比的方法达到对新知识的探究，同时让学生就具体的物理知识迁移埋下思维铺垫。 教材从电场对电荷做功的角度出发，推知在匀强电场中电场力做功与移动电荷的路径无关。进而指出这个结论对非匀强电场也是适用的，并与重力势能类比，说明电荷在电场中也是具有电势能。电场力做功的过程就是电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，因此有必要规定电势能零点。对学生能力的提高和对知识的迁移、灵活运用给予了思维上的指导作用。 【教学目标】 1．知识与技能 ·理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 ·理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。 ·明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。 ·了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 2．过程与方法 ·通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 ·培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。 ·通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。 3．情感、态度与价值观 ·尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。 ·利用等势面图象的对称美，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画图，在学习知识的同时提高对美的感受力和鉴别力。 ·在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。电势能和电势教学设计方案
电势能和电势教案
10.1电势能和电势学案
“电势能与电势”教学设计
电势能和电势学案(人教版选修3-1)
《电势能与电势》教学设计
《电势能和电势》示范教案(新人教版)
高中物理电势能和电势 教案
电势能和电势教案(教师版)
1.4电势能和电势 学案
电势能电势与电势差教案
电势能和电势学案
电势能与电势教案
电势能和电势(导)学案
电势能(教学设计)
电势差电势电势能教案
电势能和电势 说课稿 教案 教学设计
高中物理教案选修3-1 1.4电势能和电势(2篇)
电势能与电势教案教案资料