【高中物理】电场力做功与电势能

选修3－1“电场力做功与电势能”教学设计

【设计理念】

电场是一种客观存在的物质，但它又是看不见、摸不着的，描述它的电势能、电势和电势差等物理概念都较为陌生和抽象，很难被学生接受，如果借助于类比的方法，可以将陌生的对象与熟悉的对象相比较，寻找不同事物变化中所具有的共性，给这些陌生的、抽象的、不易理解的事物（概念、规律）赋予间接的、形象的、通俗易懂的形象，有利于启发学生思路，化难为易，使学生顺利而全面地认识物理现象和物理规律，达到知识的正迁移，形成物理概念和掌握物理知识。

在物理概念的学习中把电势能、电势和电势差与重力场中的重力势能、高度和高度差进行科学的类比，达到掌握知识的目的。在物理规律的教学中，也可通过类比进行迁移。利用重力做功的规律，可知重力做功与路径无关，只与重力和初、末位置的高度差有关，即W＝mgh，而且重力做多少功，重力势能就改变多少，去适时引导，与电场力做功的规律相类比，告诉学生电场力做功与重力做功的特点相似，也与路径无关，只与电荷量和初、末位置的电势差有关，即W＝qU，这样就不难理解电场力做多少功电势能就改变多少这一物理规律，将大大减轻课堂教学的压力。

【教学内容】《普通高中课程标准物理教科书》物理（3-1）（司南版）。

【教材分析】

本节内容为普通高中课程标准实验教科书物理（司南版）选修3－1中第2章静电场中第1节的教学内容，它是在学生学完电场力的性质之后认识电场能的性质引入的，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过程，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

（1）理解静电力做功的特点、电势能的概念。

（2）明确电势能与电场力做功的关系。

2．过程与方法

（1）通过与前面知识的结合，理解电势能与电场力做功的关系，从而更好的了解电势能概念。（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

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。

【教学重点和难点】

1．重点：掌握电势能与电场力做功的关系，并能用此解决相关问题。

2．难点：理解掌握电势能的概念及意义。

【学情分析】

1、对学生原有认知结构的分析：学生在必修课中已比较熟练地掌握了受力分析、功的计算、重力做功的特点，重力势能等知识。在第1章的前几节刚学过电场力、电场强度等知识，已具备学习本节内容的能力。

2、学生可能存在的问题：电势能较为抽象，学生不容易理解；学生对利用力学知识处理电学问题不适应；学生不容易把重力做功的特点的知识迁移到电场力做功中。

3、学法指导：根据学生已有的知识基础和学生的实际接受能力及心理特点，本节课采用以下几种方法进

行指导：

①给予学生思考的时间和机会，让学生参与解决问题，培养自主学习能力.

②让学生进行分组讨论,共同解决问题,培养学生团结协作的精神.

③让学生用已有的知识演绎推理，归纳总结出新的规律，提高学生的划规意识（由力学到电学）实现知识的正迁移。

【教学课时】 1课时

【实验器材准备】多媒体、课件

【教学方法】理论、类比探究、分析归纳、讨论分析、应用举例

【教学过程】

复习前面相关知识。

1．电场力，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：功是能量转化的量度！

1、功的计算：W=Fscosθ

2、重力做功的特点：

(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.

(2)重力做功W与重力势能变化的关系

3、重力做正功，重力势能减少

重力做负功，重力势能增加

W重 = EP1-EP2

(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面

引入新课：如上图所示从静电场中电场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？

第1节、电场力做功与电势能

一、电场力做功的特点

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电场力对电荷所做的功。

W＝F|AB|＝qE|AB|

W＝F|AB|cosθ＝qE|AB|

W＝W1+W2+W3+?? 其中F＝qE|AM|

分析三种情况下做功的数据结果，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：电场力做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。）思考：电场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？

1．电势能：由于移动电荷时电场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