电势能(教学设计)

1、电势能 （教学设计 ）一、教学目标1. 通过分析重力、弹簧弹力、摩擦力做功特点，进一步 理解势能的概念。2. 通过讨论静电力对试探电荷做的功，知道静电力做功 与路径无关的特点。3. 理解电势能的概念，理解电势能的变化与静电力做功 的关系。认识电势能的相对性。4. 会计算电荷在电场中移动时电场力所做的功和电势能 的变化。二、教材分析电势能是电场这一章节的重要概念，是重力势能、弹性 势能基础上势能概念的又一个具体体现。三、学情分析对于学生来说，势能的概念一直是比较模糊的，在此基 础上建立电势能的概念就更加困难。为此在教学中先通过分 析重力、弹簧弹力、摩擦力做功的特点，让学生体会到有些 力做功与路径

2、无关，有些力做功与路径有关。做功与路径无 关的力，才可引入与此力相对应的势能。四、教学重点电场力做功的特点；电势能的概念五、教学难点电势能的概念的理解六、教学用时1 课时七、教学过程1. 导入新课电荷放在电场中会受到静电力的作用，在力的作用下移 动一段距离静电力会做功，根据所学的功、能关系可知，静 电力做功的过程必然伴随着某种能量的转化，是电势能吗？2. 如何分析能否引入电势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。这 个概念比较抽象，可通过重力、弹簧弹力、摩擦力做功分别 讨论。过程 1：物体沿直线由 A 移动至 B。过程 2：物体沿折线由 A 先到 M 再到 B。比较两次重力做功。结

3、论：重力做功相同。光滑水平面上的物体与弹簧相连， 将弹簧压缩到 A 后放 手，物体在 AB 之间往复运动。过程 1：物体由 A 直接运动至 O。过程 2：物体由 A 先到 B 再到 O。比较两次弹力做功。结论：弹力力做功相同。粗糙水平面上的物体在水平外力作用下做直线运动。过程 1：物体由 A 直接运动至 B。过程 2：物体由 A 先到 M 再到 B。比较两次摩擦力做功。结论：摩擦力做功不同，过程 2 摩擦力做功多。 通过比较发现，有的力做功与路径无关，只与初末位置 有关，如重力和弹力，有的力做功与路径有关如摩擦力。某 种力做功与路径无关，就可引入与此力相对应的势能，如重 力势能、弹性势能，某种

4、力做功与路径有关，就不能引入与 此力相对应的势能，所以没有摩擦势能。能否引入电势能，讨论静电力做功是否与路径无关即可。3. 证明静电力做功与路径无关，可以引入电势能。 利用下图求证静电力做功与路径无关。若试探电荷沿直线从A移动到B,静电力做功 WAB=Eqcos 9 =EqAM。若试 探电荷沿折线 AMB从A移动到B,则从A移动到M ,静电 力做功WAB=EqAM，从M移动到B,因为静电力与位移垂 直， WAB=O 。所以从 A 移动到 B 静电力做功 WAB=WAM+WAB=EqAM 。若试探电荷沿任意曲线 ANB 从 A移动到B，可以用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼 近曲线 ANB ，

5、此时每一小段曲线都可以看做直线。 沿此直线 移动电荷，静电力做的功等于沿与之对应的折线移动电荷做 的功，而与静电力平行的短折线长度之和等于 AM ，所以静 电力做的功仍然等于 EqAM 。如果在非匀强电场中，利用微元法，通过同样的分析与 推导，上述结论仍然成立。可见，静电力做功与路径无关！所以可以引入与静电力 相对应的势能电势能。4. 推导静电力做功与电势能变化的关系 重力做功等于重力势能的减小量。静电力做功也等于电势能的减小量，当静电力做正功电 势能减少，静电力做负功电势能增加。功与势能变化的关系用 WAB=EpA-EpB二 Ep表示。5. 电势能具有相对性 把电场中某点的电势能规定为零，即

6、可能确定电荷在电场中其他点的电势能。如果规定 B 点电势能为 0，根据WAB=EpA-EpB ，可知 WAB=EpA ，所以电荷在某点的电势 能等于静电力把电荷从该点移动到零势能处时所做的功， EpA=WA06. 电势能具有系统性 只有在试探电荷处于电场中时，讨论与静电力做功紧密联系的电势能才有意义。所以，电势能属于电荷和电场系统共有7. 巩固提高例题：有一电荷量 q=-3 x 10-6C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功 3X 10-4J。求： 电荷的电势能怎样变化？变化了多少？ 以 B 点为零势能点，电荷在 A 点的电势能 EpA 是多 少？ 如果把这一电荷从 B 点移到 C 点时静电力做功 9x10-4J,电荷的电势能怎样变化？变化了多少？ 如果选取 C 点为零势能点， 则电荷在 A 点的电势能又 是多少？ 比较两个电势能的数值你有什么收获？8. 课堂小结静电力做功与路径无关！所以可以引入