电势能和电势教学课件

　　电势能和电势教学课件1

　　一 教材内容分析

　　电场力是一种新的性质力，本章前面几节，对电场力的产生条件、大小和方向，以及部分作用规律（遵循平行四边形法则，牛顿运动定律等）进行了探究学习。本节进一步研究电场力作用规律——电场力做功及其能量变化规律，就是顺理成章的事。从本章的整个教材编写思路来看，与必修教材几乎吻合。因此，充分利用学生们学习必修教材时所学到的知识、技能、方法，就显得十分必要。其实，这也符合高中教学的特点和要求。另一方面，前面几节，从力的角度探究了电场的性质，本节则从能的角度探究电场的性质。同样地，这里依然要发挥好“知识迁移”、“能力迁移”的正作用，充分体验“学以致用”的学习乐趣。

　　如果从本章学习要求来看，前者是一条暗线（副线）；而后者是一条明线（主线）。笔者认为，学习本章时，教师可以做适当调节，使明线暗淡一些，而使暗线明亮一些。众所周知，能（量）是最为抽象的概念之一，而静电场领域里的能量概念，就尤为抽象。所以本节知识是本章的难点。

　　综上，本节教学设计为两个课时，第一课时，探究电场力的做功特点，得出电势能的概念，并分析电势能的性质；第二课时，进一步探究（静）电场的性质，类比导出电势概念、分析电势的性质，了解等势面的概念。

　　二 教学目标

　　（一）知识与技能目标

　　1 认识电场力做功的特点；

　　2 分析电场力做功引起的能量变化，理解电势能概念及其性质；

　　3 知道电势的定义方法及其定义式，并会使用它分析相关问题；

　　4 理解“沿着电场线的方向电势越来越低”的这一结论；

　　5 知道等势面，理解等势面与电场线之间的关系。

　　（二） 过程与方法目标

　　通过类比法探究新知识，体验知识探究过程。

　　（三） 情感、态度与价值观目标

　　渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养探索自然规律的兴趣。

　　三 知识重难点分析

　　（一）重点

　　1 电场力做功特点的分析；

　　2 电场力做功与能量变化之间关系的理解，以及电势能的理解；

　　3 电势的理解与运用；

　　4 等势面的理解。

　　（二） 难点

　　1 电场力做功特点与电势能概念之间关系的理解；

　　2 电势能与电势的辨析；

　　3 电场线中有关电势和等势面性质的理解。

　　四 教学流程设计

　　（一）第一课时：电势能

　　1 引入新课

　　教师：我们知道电场力是一种新的性质力，前面几节课，学习了它的产生条件、大小和方向、以及部分作用规律，例如遵循平行四边形法则，牛顿运动定律等等。在必修课中，我们还探究了什么力学概念和规律？

　　学生：做功，动能定理，机械能守恒定律和能量守恒定律。

　　教师：很好，现在我们回顾这些方面的知识。请同学们完成下面填空。

　　（1） 做功的定义是：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小，和力与位移夹角的余弦这三者的乘积；公式是：W=Flcosθ ，单位是：焦耳；做功是能量变化的量度；

　　（2）动能是指由于物体运动所具有的能量，定义式是Ek=1/2mv^2 ；动能定理：力对物体所做的功等于物体动能的变化量；公式为 W=Ek2-Ek1；

　　（3）势能是指相互作用的物体凭借其位置所具有的能量；

　　（4）重力做功的特点是：重力对物体所做的功，只跟它的起点和终点的位置有关，与具体路径无关；重力对物体做功是重力势能变化的量度，公式是：W=mgh1-mgh2 ；重力势能的定义式是：Ep=mgh ，重力势能具有相对性，重力势能差值具有绝对性。

　　（5）能量守恒定律：能量既不能产生，也不能消亡，它只能从一个物体转移给另一物体，或者由一种能量形式转变为另一能量形式，而变化过程中总的能量保持不变。

　　学生：完成上面填空。

　　设计说明：以上可以作为课前学案由同学们预习时完成。但建议在课堂引入中，在请学生口头作答。

　　教师：这节课，我们研究电场力做功问题，从中我们探究电场力做功的规律。

　　2 进入新课

　　教师：给出下面问题，请同学们完成。先做（1）题。

　　例1 （1）质量为m的物体从A位置运动到B位置，如图一所示（重力加速度为g）。求：① 沿路径1，重力对物体做功为多少？②沿路径2，重力做功又是多少？

　　（2）带电量为q的物体（不计重力）在匀强电场中从A位置运动到B位置，如图二所示。求① 沿路径1，电场力对物体做功为多少？②沿路径2，电场力做功又是多少？(图见附课件)

　　学生：完成练习。

　　教师：这是一道复习题，大家很容易就完成了。而且从中，我们可以得到重力做功的特点，这个特点是？

　　学生：重力对物体所做的功，只跟它的起点和终点的位置有关，与具体路径无关。

　　教师：结合W=mgh1-mgh2 ，我们知道mgh 表示一种能量，而且是由位置决定的能量，是一种势能，我们称之为重力势能。因此，我们说：重力做功是重力势能变化的量度，数学表达式就是W=Ep1-Ep2 。

　　设计说明：这里暗含重力做功与路径无关的特点和建立重力势能之间的“充要”关系。关于此，教学中可以点到为止；亦可根据同学们的实际情况，追问：如果重力做功与路径有关，还能建立重力势能概念吗？为什么？

　　学生：再做（2）题。

　　教师：同学们也完成的很好。同学们肯定体会到了电场力做功特点，这个特点是？

　　学生：电场力对物体所做的功，只跟它的起点和终点的位置有关，与具体路径无关。

　　教师：由W=qEd1-qEd2 ，我们知道 qEd暗含什么物理量？

　　学生：是能量，而且是一种势能。

　　教师：同学们也给这个势能取一个名字吧？

　　学生：电势能（或电力势能，或电场力势能）。

　　教师：我觉得都可以。但是多读几遍，你应该能够感觉到：电场力势能和电力势能音节复杂，而且还有些拗口，所以我们还是拣好一点的名称：电势能。同学们再读读“重力势能”和“重势能”，那个读起来顺溜一些？

　　学生：尝试着读，并品味。

　　教师：我的感觉是重力势能好听一些。命名要讲究音律美的，这也是一种艺术美。

　　教学设计：这是一段插曲，但我认为这符合教学改革理念。另外，可以帮助消除误解，从而确定：电势能和重力势能同属于势能范畴。然而，也同样为了避免误解，教师应该强化下面教学：

　　教师：电势能和重力势能都是势能范畴，但是：重力势能，包括弹性势能都属于机械能范畴，而电势能不属于机械能。

　　教师：也就是说，电场力做功是什么的量度？

　　学生：电势能变化的量度。

　　教师：为此，我们也可以写成表达式：W=Ep1-Ep2 。为明确表达始末位置，我们的教材把这个表达式明确表示为：WAB=EpA-EpB 。

　　教师：今天我们采用什么样的学习方法？

　　学生：类比学习法。

　　教师：我们之所以采用了类比学习法，就是因为电场力做功的特点和重力做功的特点是完全相似的。因此有关重力做功的有些重要结论也可以直接搬到电场力做功中来，比如：重力做正功……？

　　学生：重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增大。

　　教师：电场力做功呢？

　　学生：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。

　　教师：重力做功是重力势能变化的量度……

　　学生：电场力做功是电势能变化的量度。

　　教师：我们说某一点的重力势能具有什么性？而任意两点的重力势能差值又具有什么性？

　　学生：某一点的重力势能具有相对性；任意两点的重力势能差值具有绝对性。

　　教师：翻译到电势能中来……

　　学生：某一点的电势能具有相对性；任意两点的电势能差值具有绝对性。

　　教师：所以，为了确定某一点的电势能数值，我们应该怎么做？

　　学生：选择一点（位置）作为零势能点。

　　教师：陈述下面问题。

　　例2 如下图，选择A点为零势能点，那么B点的电势能怎样确定？(图见附课件)

　　学生：点电荷从B点移动到A点，电场力所做的功在数值上就等于B点的电势能。

　　教师：B点的电势能是确定的吗？还跟什么因素有关？

　　学生：跟点电荷的性质、电荷量的大小，以及电场等因素有关。

　　教师：通常，电荷在离场源无限远处或在大地表面上的电势能规定为零。

　　教师：同学们今天的表现都很好！现在请同学们查阅教材，教材给电势能定义了具体数学表达式没有？

　　学生：查阅，没有。

　　教师：为什么教材不直接定义为 ？

　　学生：我们匀强电场情况下得出电场力做功与路径无关的特点，而这一特点对于一般电场也同样成立。因此 没有普遍意义。

　　设计说明：以上教学设计，把重力做功特点与重力势能概念提出放在一起，突出重力做功特点与重力势能概念提出之间的充要关系。然而通过类比，也就能突出电场力做功特点与电势能之间的逻辑关系。在这里打破教材的编排次序，我认为这正好克服了教材编写上的不足。

　　3 课堂练习

　　练习1 在一电荷量 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功 J,从B点移到C点时电场力做功 J。问：

　　（1） 以B点为零势能点，电荷在A点时的电势能 是多少？

　　（2） 以C点为零势能点，电荷在A点时的电势能 又是多少？

　　练习2 将一个 点电荷从无限远处移动到右图所示的电场中的A点，电荷的电势能为 ，问此过程中电场力做功多少？（见课件）

　　练习3 图甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O点是连线的中点。

　　（1） 在甲图中，把单位正电试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，电场力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？

　　（2） 在乙图中，把单位正电试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，电场力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？

　　4 结束新课。