选修3-1《电势能、电势和电势差》教学设计

选修3-1《电势能、电势和电势差》教学设计

【教学目标】

知识与能力：

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.理解电势差的定义，知道电势与电势差的关系知道电势差与电势零点的选取无关，熟练应用其概念及定义式进行相关的计算。

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、解诀问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。

情感、态度和价值观:

1.尝试运用物理原理和研究方法解诀一些与生产、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.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。

【教学重点难点】

1.理解电势能、电势、电势差的概念．

2.电场力做功与电势能变化的关系。

3.利用公式U AB＝W AB/q解决问题。

【教学方法与手段】

教学中，首先在学生已有的基础上引导学生为什么要提出电势能、电势和电势差概念，并学会熟练应用静电力做功的公式进行相关的计算。通过理论探究找到电势能、电势和电势差间的关系和表达式，确定电场中电势能、电势和电势差的正负高低的意义，教学中让学生明白为什么要学，怎样学，学了有什么用，以此来突破每个教学难点。教学过程中充分运用我校《生本课堂》教学理念，尊重学生，以学生为主，给学生展示的机会，真正提高学生的能力。【学习过程】

一、课前预习检测：

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．

二、学生展示：

（一）、电势能、电势和电势差：（学生白板展示）

学生1：电场力做功特点

主要问题：

(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．

(2)如图乙所示，把一个质量为m 的物体放到空中A 点，物体分别沿直线AB 、折线ACB 、曲线到达B 点，三种情况下重力做功是否相同？请用功的计算公式推导物体分别沿直线AB 和折线ACB 运动时重力所做的功．

学生2：电势能

主要问题：

(1)物体在地球上因受重力而具有重力势能，电荷在电场中因受电场力而具有电势能，重力势能的变化等于重力做功的负值，电势能的变化等于电场力做功的负值．若电场中某电荷顺着电场线方向运动，请分析该电荷的电势能是如何变化的．

(2)确定物体的重力势能要先取定重力零势能面，同样的，确定电荷在电场中的电势能要先取定零电势能面，电荷处在零电势能面上时的电势能是多少？电势能的变化量与零电势能面的选取有关吗？

(3)电势能有正有负，电势能是矢量还是标量？其正负号表示什么意义？

学生3：电势、电势差

情景：如果把物体在地球上和电荷在电场中作对比，有质量的物体在重力场中(地球上)受重力，具有重力势能，重力做功与重力势能的变化有关；带电荷量的电荷在电场中受电场力，具有电势能，电场力做功与电势能的变化有关．

主要问题：

(1)电场中的电势、电势差与重力场中的什么概念是对应的？

(2)电场中的电势、电势差与电荷所带的电荷量有关吗？

(3)电荷在电势越高的地方是不是电势能就越多？

学生4：等势面

主要问题：

(1)物理学中为什么要引入等势面？

甲 已

A

B

(2)电场中的电势可与重力场中的高度类比，那么电场的等势面就可与地图上的等高线类比．观察下面的等势面和等高线(下面的图示)，体会二者的共同之处，说出所给电场等势面的特点．

的理解：

（三）、电势差定义式U AB=W AB

q

1. U AB=W AB

中，W AB为q从出位置A运动到末位置B时静电力做的功，计算时W与U的角标要q

对应，及W AB=qU AB, W BA=qU BA。

中各量均可带正负号运算，但代表的意义不同，W AB的正、负号表示正、负功；q 2. U AB=W AB

q

的正负号表示电性，U AB的正、负号反映φA、φB的高低。

不能认为U AB与W AB成正比，与q成反比，只是可以利用W AB、q来测量A、B两点电3. U AB=W AB

q

势差U AB，U AB由电场和A、B两点的位置决定。

4. W AB=qU AB，适用于任何电场，静电力做的功WAB与移动电荷q的路径无关，只与初、末位置的电势差有关。

四、例题解析：学生白板展示，教师点拨、总结和提高

例题1：如图所示，某区域电场左右对称分布，M、N为对称线上的两点，