人教版选修31 1.4电势能和电势 教案.doc

电势能和电势重/难点重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。重/难点分析重点分析：通过对必修内容的 学习， 学生对功的计算，重力做功的特点，重力做功与重力势能变化的关系，能量守恒定律等内容已相当熟悉，具备了 学习本节内容的知识前提，但建立起电势能的概念对 学生来说是相对比较困难的，因为电场的概念特别抽象，特别是从力与能量两条线上同学时研究电场，让 学生感到有点“力不从心”，知识迁移及灵活运用是 学生 学习过程中要跨越的一个台阶。难点分析：教学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。电场力做功的过程决定电势能的变化量，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。突破策略一、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学路径从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。wf|ab|qe|ab| wf|ab|cosqe|ab| 其中fqe|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，从中找到共同学点和不同学点，联系前面所 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。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）思考：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？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。电势能用表示。【思考与讨论】 如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？2讨论：静电力做功与电势能变化的关系通过知识的类比，让 学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有的知识获取。静电力做的功等于电势能的变化。功是能量变化的量度。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，而他们总量保持不变。3求电荷在某点处具有的电势能问题讨论：在上面讨论的问题中，请分析求出a点的电势能为多少？ 学生思考后无法直接求出，不妨就此激励 学生，并提出类比方法。类比分析：如何求出a点的重力势能呢？进而联系到电势能的求法。则 （以b为电势能零点）电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置所做的功。4零势能面的选择通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。拓展：求电荷在电场中a、b两点具有的电势能高低。将电荷由a点移动到b点，根据静电力做功情况判断。若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在a点电势能大于在b点的电势能。反之静电力做负功，电势能增加，电荷在a点电势能小于在b点的电势能。弄清正、负电荷在电场中电势能的不同学特点，判断其做功特点再进行判断。通过对不同学内容的拓展，引导 学生能通过自己对不同学事例的分析，知道对问题考虑的全面性有所了解，同学时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同学侧面，达到对问题的全面解决。提高思维的深度和发散能力，达到对物理 学习全面化的探究要求。三、电势我们通过静电力的研究认识了电场强度，现在要通过电势能的研究来认识另一个物理量电势。它同学样是表征电场性质的重要物理量度。通过类比可见，若用左图中的，或右图中的，它们的值是相同学的。如何来表征这个相同学的量呢？让 学生很快能想到用比值定义法来定义物理量，对知识活 活用。上面讨论的是特殊情况，下面我们来讨论一般情况：（如图）可见，与q成正比，即电势能跟电荷量的比值都是相同学的。对电场中不同学位置，由于l与可以不同学，所以这个比值一般是不同学的。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。1定义：电荷在电场中某一点的电势能与他的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用表示。 表达式： （与试探电荷无关）2电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。3单位：伏特（v） 1v1j/c物理意义： 电荷量为1c的电荷在该点的电势能是1j，则该点的电势就是1v。以上结论由 学生得出，自己能用所 知识进行简单的描叙，培养相关应用归纳知识的能力。（三）合作探究、精讲点播思索：如何来判断电势的高低呢？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。4电场线指向电势降低的方向。电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。与电势能相似，我们知道有零势能面，因此电势也具有相对性。引导 学生得出：应该先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。5零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。通常以大地或无穷远默认为零。与零重力势能的位置规定是否有相似之处呢？与知识进行类比，从前面的结论中领会到知识的相通性，能对知识进行类比应用。例1. 如图所示,某区域电场线左右对称分布,m、n为对称线上的两点。下列说法正确的是()a. m点电势一定高于n点电势b. m点电场强度一定大于n点电场强度c. 正电荷在m点的电势能大于在n点的电势能d. 将电子从m点移动到n点,静电力做正功解析:沿电场线方向电势逐渐降低,m点电势一定高于n点电势,a对。因电场线越密的区域电场强度越大,由题图可知n点电场强度大于m点电场强度,b错。由可知,正电荷在m点的电势能大于在n点的电势能,c对。电子从m点移到n点的过程中,受到的静电力与移动方向相反,静电力做负功,d错。四、等势面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？ 学生：在电场中常用等势面来表示电势的高低。1等势面：电场中电势相同学的各点构成的面。【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 学生明白到如何去寻找等势面，达到对后续结论探究创设前置氛围。观看挂图，从中寻找不同学电场中等势面的不同学和相同学点，进行合理猜想。2等势面与电场线的关系在同学一等势面上各点电势相等，所以在同学一等势面上移动电荷，静电力不做功。讨论：什么情况下会出现力做功为零的情况？引导分析得出：fv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。而沿着电场线的方向，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。等势面越密，电场强度越大。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。【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场分布。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。例2. 如图所示,虚线为某电场的等势面,今有两个带电粒子(重力不计),以不同学的速率,沿不同学的方向,从a点飞入电场后,沿不同学的轨迹1和2运动,由轨迹可以断定()a. 两个粒子带电荷量一定不同学b. 两个粒子的电性一定不同学c. 粒子1的动能和粒子2的电势能都是先减少后增加d. 经过b、c两点,两粒子的速度可能不等解析:由等势线的形状知,这是一个点电荷产学生的电场,两个粒子与点电荷的作用情况是相反的,所以两个粒子电性一定不同学。粒子