电势与电势差教学设计.doc

电势与电势差教学设计 广州市海珠实验中学 黎穗梅广东教育出版社教材 选修3-1第一章第四节教学设计（新授课、1课时）一、教学设计理念以新课程理念为指导，以建构主义理论为依据，让学生积极参与、体验和感悟，成为课堂的主体和知识的主动构建者。二、教学内容的分析（一）教材的地位与作用电势和电势差是静电场这章涉及基本概念学习非常重要和非常抽象的一节。静电场具有力和能的性质，前面章节从力的角度学习了电场强度，本节从能的角度进行研究，也是运用功能转化关系研究电场问题的第一课，应用物理思维方法较多，对学生知识迁移的能力要求比较高。处理好这一节的教学，关系到学生的后续发展。(二)教学内容的编排思路教材的知识点呈现顺序：静电力做功特点电势能电势差零势点电势等势面。着重突出运用“类比”的方法来解说新的物理知识，并沿用“功是能量转化的量度”的科学思想研究问题。本设计对教材内容作了“一加一减”的处理：“加”增加静电力做功与路径无关的详细推导，“减”减掉等势面知识，统整到下一节课电场线与等势面关系学习。三、教学目标的设计（一）基于课程标准的目标叙写课程标准规定的目标：知道电势能、电势，理解电势差。本节教学中应强调的是三个概念建构的过程。基于课程标准，从知识与技能、过程与方法和情感态度价值观三个维度叙写教学目标：三维目标目 标 叙 写知识与技能 认识电场力做功和重力做功的特点 认识电场中电荷具有电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系 理解电势差的概念 知道电势与电势差关系，了解电势的相对性和电势差的不变性，知道物理学中通常选取无穷远处或者大地作为电势零点过程与方法通过比较重力做功和电场力做功的特点，比较重力势能和电势能，比较高度差和电势差，比较高度与高度差关系、电势与电势差关系，深刻体会类比研究这一科学方法的应用体会比值定义物理量的方法情感态度与价值观体会物质世界的多样性与统一性（二）教学重点和难点教学重点难点：电势差比值定义对静电场中确定的两点，在这两点间移动不同电荷电场力所做的功可能不同，但电场力所做功与所移动的电荷的比值是不变的，这就是电势差所反映的电场本身的性质。而确定了电场中两点之间的电势差，为研究电场问题带来了极大的方便，同时也解开“电压”概念之谜。因此，电势差应是教与学的重点，是要求学生必须“理解”的，类比建构电势差的概念是比较困难的过程。四、教法学法与教学手段（一）学情分析这节课是学生进行文理分选修后，在物理学习中遭遇到的第一个十分关键的考验。考察高二学生的实际情况，他们对重力做功与重力势能变化量的关系、高度的相对性等有初步了解，具备用功来量度能量变化量的习惯和能力，但同时学生对抽象的电场问题存在畏难心理，通过类比来建构电势和电势差的概念能使学生较顺利地克服困难。（二）教法类比法、引导讨论法将贯穿整个教学环节。（三）学法个人自主学习和小组合作学习相结合的学习方法。例如，在学习检测、知识梳理环节，以学生个人自主学习为主，给学生独立思考的机会；在类比、知识迁移环节，以小组合作学习为主，注重互相交流。这样，既符合学生的心理发展特点，也符合高中物理学科的学习要求。（四）教学手段学案导学：沟通“学”与“教”的桥梁, 类比研究时采用对比图的形式，更加形象直观。多媒体投影的使用：能及时反馈学生学习情况并据此作出激励性评价。五、教学流程图教学始终贯穿类比探究这条主线，逐一铺展和联系教学内容，教学各环节的流程图如图。温故知新类比迁移梳理小结 高度电势电势差高度差重力势能电势能电场力做功的特点重力做功的特点电势和电势差教学流程图六、教学过程类比迁移梳理小结 一、探究电场力做功的特点教学过程学生活动教师引导时间对比一下以下两种情景学生通过“看想做听”进行探究式学习，请思维快的同学做出说明。本环节并不是严格的数理证明和推导。教师着重引导学生发现“竖直向下的电场力”与重力的相似特点，进而类比得出：“竖直向下的电场力做功”也与路径无关。 学生感悟出竖直向下的电场力”做功特点后，从“特殊”走向“一般”。此时再根据三幅图，指出对非匀强电场，电场力做功也与路径无关。10分钟AB1如图所示，一个质量为m的物体分别沿竖直平面上的三条路径从A运动到B点，请分析哪条路径做功多？BAE2请猜想：图2中带q电量的点电荷分别沿三条路径从A运动到B点，哪条路径做功多？你能说明吗？ABABAB3猜想：电场不一定竖直向下，在其它的静电场中电场力做功特点一样吗？结论：电场力做的功与无关设计意图：“电场力的功跟电荷移动的路径无关”是静电场的重要规律，是解决静电场问题的重要依据。但教材没有对这个问题进一步的推理和引导，只用简单的一句话直接给出这一结论，对学生的学习显得突兀，也难以纳入原有的知识结构中，容易形成认知障碍。本设计特意增加了此环节，希望预留充足时间让学生探究电场力做功与电荷移动路径无关。本设计通过“竖直向下匀强电场中电场力做功”与重力做功的特点类比引入，在相似的情景中让学生快速求答，在学生已有的熟悉的情景中建构，容易实现知识的迁移，突出学生的主体地位，最后教师再加以点评和鼓励，符合新课程理念。达成知识能力目标二 、电场力做功与电势能的关系教学过程学生活动教师引导时间4物体从A点水平抛出到达B点，动能将（增加、减少），这是因为重力做功，重力势能（增加、减少），转化而来的。若物体从BA点，重力做功，重力势能。ABv0 还记得重力做功与重力势能的关系吗？ 。ABEv05如图5，同理，带q电量的点电荷从A点水平抛出到达B点，动能也将（增加、减少），你能否通过类比找出当中的原因呢？本环节难度不太大，由学生自主完成。有了前面与重力做功的类比，此处学生应该不难理解。但重力做功与重力势能的关系式可能学生遗忘了，教师可以通过公式给予提示。6分钟结论2：电荷在电场中具有 能，符号是 ，单位 。电场力做功等于电势能的变化量，即AB 。当正点电荷从BA点，电场力做功，电势能。学习检测带电量为310-6C的正电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了-610-5J的功，若它在B点具有210-5J的电势能，则它在点处的电势能为。设计意图：学生在学案的引导下，运用功能的转化关系可类比得出电场力做功等于电势能的变化量。检测通过简单的练习目的是检测学生是否能真正理解电场中的功能关系。达成知识能力目标三 电势差教学过程学生活动教师引导时间6如果物体的质量从m变为2m、3m，将从mg变为2mg、3mg，由此可见，重力做功与mg的比值是一个常数；它反映了重力场A、B两点间自身的性质。ABv0ABEv07同理，点电荷电量从q增加到2q、3q，点电荷受到的电场力将从F增加到 、 ，从A点到B点，电场力所做的功也应该增加到 倍、 倍，电场力做功W电与q的比值也是一个常数；它能反映电场A、B两点间自身的性质，能用一个什么物理量来表示吗？学生再次运用类比的方法来研究为什么会要出现电势差的概念？这样可以促进学生实现知识的同化。8分钟结论3：电场中两点间的电势差等于电场力所做的功与移动电荷电量的比值，用符号 表示，即U。它是 量，单位 。两点间的电势差也叫做这两点间的电压。设计意图：如何让学生充分地运用类比把抽象的电场问题纳入到学生已有的熟悉的认知体系内，在这一环节非常重要。为什么会出现电势差概念？为了学生理解的方便，把电势差类比于高度差h。所以允许学生猜错电场力做功与距离差有关，然后通过图例说明与也有关，这样一来学生印象会更深刻。学习检测2、带电量为310-6C的正电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了610-5J的功，A、B两点间的电势差U=。若电量为-210-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了的功。若电量为310-6C的正电荷从B点移到A点，则电场力做功为 ，UBA=。总结：需要带“正负号”运算，UBA= -UBA。学生独立完成教师通过巡查课堂即时观察学生做题的情况，引导个别小组讨论、总结，根据电势差的定义式，得变形公式qUAB。6分钟设计意图：这是一道很容易犯错的题目，原因是学生未能明确需要带“正负号”运算，而且对带点粒子做正功还是负功的判断依然比较生疏，让学生经历出错，加深要带正负号运算的意识。达成知识能力目标四电势教学过程学生活动教师引导时间ABv0hAhB8如图，A、B两点间的高度差=，图中的高度是以哪里为“零高度”来确定的呢？（学生回答：地面）即=ABEv09引入：同理，电势差也应该是两个点的电势的差，我们得出一个物理量电势，因此=。同理，如果要确定A点的电势，也需要选择一个点为零电势点（例如用O点表示），则=？即=？结论4：如果在电场中选择某一点为参考点（零电势点），则点与参考点之间的电势差叫做点的电势，记为A，单位也是。领会电势即特殊的电势差。接着根据电势差的比值定义式推导出电势的定义式学生只要能理解高度的相对性，就能较好地理解电势的相对性。对于问题（2）带出的矛盾，学生的先通过小组合作讨论的方式学习，使各水平层次的学生都得到提升，层次高的同学在组织语言解释时得到自我深化，水平较差的同学也能通过别人的语言引领得到提升。题目和总结归纳都可由学生独立完成。 教师继续运用类比的方式，引导学生从“高度”的概念，领会出“电势”的概念，再从“某处的高度是该处与零高度处的高度差”，迁移到“某点电势是该点与零电势点的电势差”。学生的分组讨论并不能代替教师的专业引导。为了更容易理解电势差的绝对性，用“数轴”模型帮助学生理解电势与零电势点有关，但电势差与零电势点选取无关。8分钟10思考问题（1）如果我们选以B点为“零高度”，XYAB那么还是原来的值吗？同理，A点的电势是一个固定不变的值吗？电势受什么影响呢？ （2）若电势不能确定，电势差是不是也不能确定呢？如果是，不就与前面说的：“只由AB两点位置决定，与其他因素无关”相矛盾吗？你们能否讨论得出结论呢？13、教师引导：坐标X轴上有固定的两点AB，当Y轴左右移动时，A、B两点的坐标变吗？A、B两点间的距离差会改变吗？学习检测3、是电场中的三点，将电荷量为1的正电荷分别从、两点移到点，电场力做功分别为10、5。若规定为电势零点，则A，c，若规定为电势零点，则A，结论5： 取不同的零电势点，各点的电势同，但两点间的电势差。通常选择或为电势零点。若U为正值，说明点电势比点高，UU请梳理电场力做功、电