高中物理-《电势能和电势第一课时》教学设计学情分析教材分析课后反思

《电势能和电势》第一课时知识与技能：1、学生能理解静电力做功与路径无关的特点。2、学生能将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系。3、学生能理解电势能的概念，认识电势能的相对性。4、学生能正确计算点电荷在静电场中某一点的电势能。认识电势能与重力势能相比的复杂性。过程与方法：1、通过理论探究发现电场力做功与路径无关的特点。2、通过类比重力势能建立电势能的概念。情感、态度与价值观：1、体验类比方法在物理学习中的应用。2、感悟科学价值观。《电势能和电势》第一课时电场强度一节从力的角度研究了电场的性质，本节课则是从能量的角度研究电场的性质，建立电势能的概念。这一部分内容是在电场的力的性质的基础上继续研究电场的能的性质，是电场内容的继续，同时，也是学习后续电势、带电粒子在电场中的运动等内容的基础。电势能概念是本章知识的一个难点，比较抽象，因此在教学过程中要充分利用学生已有的知识和能力，采用类比方法和具体化的直观手段，借助“问题化教学”帮助学生突破学习中的困难。主要理论依据：1、奥苏贝尔的认知同化理论：学生能否习得新信息，主要取决于他们认知结构中已有的观念。学习的过程是新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非任意的和实质联系的过程。有意义学习能否发生，取决于两个条件：①、外部条件：学习材料必须有逻辑意义；②、内部条件：学习者必须有意义学习的心向；学习者原有认识结构中必须有适当的知识，以便与新知识发生联系；学习者必须主动地使这种具有潜在意义的新知识与他人之结构中有关的旧知识发生相互作用。影响学习迁移的因素：认识结构中原有知识的可利用性、可辨别性、稳定性、清晰性。2、物理教学基本特征理论：以创设情境为切入点、以观察实验（事实）为依据、以培养思维能力为核心、以提升探究能力为重点。（高中物理教学理论与实践，陶昌宏）根据以上理论，教学中应创设适当的情景，激起学生意义学习的心向。同时，唤起学生与将要学习的新知识有联系的已有的认知结构，并使其清晰、稳定且可辨别。在此基础上，通过设置恰当的问题，适当的思维探究活动，引导学生主动地将新知识与旧知识发生相互作用，从而完成新知识的建构。在完成知识建构的过程中，体验科学方法、提升思维品质。高二的学生已经具备力学知识基础。在高一的学习中，他们不仅掌握了一定的物理概念、物理规律，而且进行了相应的科学方法和科学思维的训练，具备了一定的实验和理论探究能力，因此，在高二的学习中，要充分利用学生已有的知识和方法，调动学生学习的主动性和积极性，应用已有的知识和方法，学习新的知识，同时在新知识的学习过程中，拓展、深化原有认知结构。教学流程图：开始开始复习准备新课引入PPT研究电场力做功功功PPT建立电势能概念PPT结束小结及作业电势能的计算PPT学案教学过程：+F+FABAEBAd图一教师：出示图一的情景：在场强为E的匀强电场中，电量为+q的点电荷在电场中的一点由静止释放。(不计点电荷受到的重力)回答下面的问题：点电荷受到的什么力？点电荷受到的力方向如何，大小为多大？点电荷将做什么运动？学生：回答。1）静电力2），方向水平向右。3）点电荷将做匀加速直线运动。教师：点电荷能够获得动能，一定是其它形式的能量转换过来的，说明电荷在电场中具有某种能量。我们带着这样俩个问题来学习今天的课程：上述过程中什么能转化为了电荷的动能？如何计算这种能量的大小呢？我们先解决第一个问题。同学们，要研究一种未知的能量，一般要从力做功，在上述情景中什么力做了功？（生：静电力）静电力做功有何特点呢？环节二：研究电场力做功。教师：出示如图二所示情境：匀强电场的场强为E，A、B是电场中的两点，距离为d，与电场线方向的夹角为θ。点电荷的电量为q。讨论以下问题：将试探电荷沿路径AB从A移动到B，电场力所做的功。将试探电荷沿路径AMB从A移动到B，电场力所做的功。将试探电荷沿曲线路径ANB从A移动到B，电场力所做的功。将试探电荷沿任意路径从A移动到B，电场力所做的功。EEABθ图二（1）ABθ图二（2）EMABθ图二（3）ANE学生：计算、讨论、思考。1）图二（1）：2）图二（2）：引导学生发现：电荷沿直线路径移动时静电力做的功可以通过沿折线路径来计算。3）学生有可能不清楚。教师引导学生将曲线ANB分成许多小段，小到每段曲线都可看成直线，如图二（4）。图二（图二（4）电荷沿每一段直线移动时静电力做的功都可以由上述方法求出，每小段上静电力做功的代数和就是整个过程将电力做的功。即：教师：引导学生得出结论：在匀强电场中移动电荷时，静电力做功与电荷经过的路径无关。教师：这个结论可以进一步推广到一般电场，即：在所有电场中，静电力做功与电荷经过的路径无关，只与电荷的初、末位置有关。这是静电力做功的特点。教师：引导学生将静电力做功与重力做功比较，认识到两种力做功相似的特点。环节三：建立电势能概念教师：重力做功与路径无关，只与初、末位置有关，为此，我们引入了重力势能的概念描述重力做功的这个特点；静电力做功与电荷经过的路径无关，我们可以引入什么概念来描述静电力做功的这种特点呢？学生：可以引入电势能的概念。教师：好，请大家完成下表，根据表的左边部分完成右边相应的填空。重力场电场1物体在重力场中受到重力电荷在电场中受电场力2重力做功与路径无关静电力做功与路径无关3物体在重力场中具有重力势能电荷在静电场中具有电势能4重力势能具有相对性电势能具有相对性5重力势能属于物体与重力场组成的系统电势能属于电荷与静电场组成的系统学生：讨论、填表、交流。完成表中所有项目。教师：我们在完成上表的时候用到一种重要的推理方法：类比法。所谓类比是将一类事物的某些相同方面进行比较，以另一事物的正确或谬误证明这一事物的正确或谬误。这是运用类比推理形式进行论证的一种方法。这是我们认识事物的一种很好、很重要的方法。今天，我们根据电场力做功与重力做功的相似性，由对重力场的认识，得到了对电场的相应认识。教师：下面我们一起来建立电势能的概念。电势能：定义：电荷在电场中具有的与位置有关的能。用字母表示。标量3、单位：J4、特点：1）相对性：其大小与零电势能面的选取有关。电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小2）系统性：电势能是电荷和电场所共有的现在我们来解决第二个问题“如何计算这种能量的大小呢？”环节四：电势能的计算电场力做功与电势能变化的关系回顾：重力做功与重力势能变化的关系？()猜想：静电力做功与电势能变化的关系？()学生依照以下几个问题，进行思考、交流和讨论。验证：仅在电场力作用下正电荷由A运动至B(1)电场力做什么功？(正功)能量如何转换？（电势能转化为动能）根据动能定理得:（）(4)根据能量守恒得：()结论:此例中静电力做正功电势能减小，静电力做的正功等于电势能的减小量（5）.若为负电荷由A运动至B，重复以上过程结论:此例中静电力做负功电势能增加，克服静电力做的功等于电势能的增加量故：教师：很好，同学们再一次用到了类比的方法，我发现大家的领悟力很强。教师：引导学生阅读教材，让学生了解重力场和引力场中重力或引力做功与电场中静电力做功的差别。因为电荷有正负，因此同样从A点移到B点静电力做功正负号相反，电荷的电势能的变化也是相反的。学生：阅读教材，认识电势能相对于重力势能的复杂性。【例1】1、下列说法正确的是（BD）A．沿着电场线的方向移动正电荷，电势能一定增加B．沿着电场线的方向移动正电荷，电势能一定减少C．沿着电场线的方向移动负电荷，电势能一定减少D．沿着电场线的方向移动负电荷，电势能一定增加确定电荷在电场中某点的电势能教师引导学生通过类比完成猜想。回顾：如何确定一个物体在重力场中某点的重力势能？(先确定零势能面，再将物体从重力场中某点移动零势能面，重力做的功等于物体在该处的重力势能。)猜想：如何确定电荷在电场中某点的电势能？(先确定零势能面，将点电荷从电场中某点移动到零势能面，再计算电场力所做的功，即为该点的电势能。)学生独立完成下面两题完成猜想。验证：取EpB=0,求EpA取EpA=0,求EpB学生：因为若EpB=0，EpA=WAB若EpA=0，EpB=-WAB=WBA教师：引导学生概括、总结：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做得功。通常把无限远处或大地的电势能规定为零。教师：至此，我们已经解决了课堂最初我们提出的两个问题。【例2】将带电量为3×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了6×10-4J的功，再从B移到C，电场力做了9×10-4J的功，请计算：（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？学生：计算，交流。老师：巡视学生：汇报（1）∵WAC=WAB+WBC=-6×10-4+9×10-4=3×10-4J可见电势能增加了3×10-4J.（2）如果规定A点的电势能为零，由公式得，则该电荷在B点的电势能为EPB=EPA-WAB=0-WAB=6×10-4J同理，C点的电势能为EPC=EPA-WAC=0-WAC=-3×10-4J（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为EPA=EPB+WAB=0+WAB=6×10-4JC点的电势能为EPC=EPB–WBC=0-WBC=-9×10-4J教师：可见，电荷在某点的电势能与零势能点的选取有关这是电势能的相对性。但静电力的功与零势能点的选取无关。小结：本节课我们类比重力场认识了电场的能的性质，建立了电势能概念，确定了电势能与电场力做功的关系，并得到了计算电势能大小的方法。在学习新知识的过程中，还学习了一种重要的方法：“类比法”。在后续学习中，我们将进一步深入认识和应用这些知识和方法。课后请大家完成作业：电势能训练案。板书设计第四节、电势能和电势一、静电力做功的特点二、电势能EP1．定义2．标量单位J特点：（1）相对性（2）系统性三、电势能的计算1、电场力做功与电势能变化的关系静电力做正功电势能减小静电力做负功电势能增加2、确定电荷在电场中某点的电势能电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做得功。电势能和电势（第一课时）学习目标：1、理解静电力做功与路径无关的特点。2、利用类比法，理解电势能的概念，理解静电力做功与电势能变化的关系。3、能正确计算点电荷在静电场中某一点的电势能。认识电势能与重力势能相比的复杂性。复习回顾功的计算重力做功的特点：与，由初末位置的高度差来决定。重力做功与重力势能变化的关系重力做正功，重力势能重力做负功，重力势能表达式WG==如何确定一个物体在重力场中某点的重力势能？4、你是如何理解重力势能这一概念的？预习案根据表格左侧内容，填写右侧相应内容重力场电场1物体在重力场中受到重力2重力做功与路径无关3物体在重力场中具有重力势能4重力势能具有相对性5重力势能属于物体与重力场组成的系统探究案一．静电力做功的特点1分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径电场力做功的情况。①q沿直线从A到B②q沿折线从A到M、再从M到BW1=W2＝③q沿任意曲线线A到BW3＝2结论：静电力做功的特点:拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。电势能（与重力做功类比）电势能定义：单位3.电势能具有，其大小与零电势能位置的选取有关。电势能为负表示电荷在该处的电势能比零势能位置还要小.4.电势能是电荷和电场所共有的，具有。电势能的计算1、电场力做功与电势能变化的关系回顾：重力做功与重力势能变化的关系？猜想：静电力做功与电势能变化的关系？验证：仅在电场力作用下正电荷由A运动至B(1).电场力做什么功？.能量如何转换？.根据动能定理得:根据能量守恒得：结论:（5）.若为负电荷由A运动至B，重复以上过程【例1】1、下列说法正确的是（）A．沿着电场线的方向移动正电荷，电势能一定增加B．沿着电场线的方向移动正电荷，电势能一定减少C．沿着电场线的方向移动负电荷，电势能一定减少D．沿着电场线的方向移动负电荷，电势能一定增加2、确定电荷在电场中某点的电势能回顾：如何确定一个物体在重力场中某点的重力势能？猜想：如何确定电荷在电场中某点的电势能？验证：取EpB=0,求EpA取EpA=0,求EpB通常把的电势能规定为零【例2】将带电量为3×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了6×10-4J的功，再从B移到C，电场力做了9×10-4J的功，请计算：（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？课堂总结训练案1、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移动至B点时，电场力做了的功，那么（）电荷在B处时将具有的电势能电荷在B处时将具有的动能电荷的电势能减少了电荷的动能增加了2、若仅在电场力作用下，一带电粒子沿从A运动到B,则（）ABABC、电势能增加D、加速度增大3、下列说法正确的有

（

）

A．把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加

B．把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加

C．把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加

D．把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定减小

4、如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把+q和-q的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是()A．放上+q时，它们的电势能EPA＞EPB＞EPCB．放上+q时，它们的电势能EPA＜EPB＜EPCC．放上－q时，它们的电势能EPA＞EPB＞EPCD．放上－q时，它们的电势能EPA＜EPB＜EPCAB5、在场强为的匀强电场中，一质子从A点移动至B点，如图所示，已知AB间的距离为20cm，AB连线与电场线方向夹角为，AB求电场力的功以及质子电势能的变化若规定A点电势能为0，则质子在B点电势能为多少？《电势能和电势》第一课时1、电势能概念一直是教学中的一个难点。究其原因，是因为概念本身的抽象，因此在教学过程中教师充分利用了学生已有的知识和能力，采用类比方法和具体化的直观手段，帮助学生突破学习中的困难。

2、教学过程中充分利用了“