第10章 静电场中的能量（单元解读课件）高二物理（人教版2019必修第三册）

单元解读第十章

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高中物理必修三第十章静电场中的能量古代，人们用弩来加速箭，箭的速度能达到102m/s数量级；后来，人们又在枪膛中用火药加速子弹，子弹的速度能达到103m/s数量级；而现代，人们需要用高速的微观粒子轰击另一微观粒子来进行科学研究，其速度的数量级达到107m/s，那是怎样加速的呢？本章概述01本章是高中物理电学内容的第二章。前一章从力的视角来研究电场性质，而本章则从能的视角进一步研究电场的性质。物理学中的“电能”究竟说的是什么，本章将给学生一个清晰的认识；初中所说的“电压”是什么，学了本章之后，会真正了解电压的物理意义。本章所涉及的电学中的重要概念是学好本章及后续几章的基础。能量观是重要的物理观念，电能是形成能量观不可缺少的内容，学生在本章中将根据静电力做功来建立电势能的概念；随后知道不同电场赋予外来电荷电势能的本领是不同的，电势是描述电场这种本领的物理量，电势之差就是电势差；由于静电力等于电场强度与电荷量的乘积，静电力做的功等于电势差与电荷量的乘积，由静电力跟静电力做功之间的关系，可以推出电势差与电场强度的关系。以上关于静电场中能量的讨论，是本章内容的第一个主题。本章概述01本章的第二个主题是电容器的电容。对学生来说，电容是一个新概念。跟电场强度、电势一样，电容也是用两个物理量之比来定义的。这三个定义式的分母都是电荷量q，但这三个物理量的决定因素都跟电荷量q没有关系。教学中应注意对此进行前后铺垫和呼应。本章的第三个主题是带电粒子在电场中的运动。实际上，这是第九、十两章最后的应用小结。它汇集了带电粒子运动与静电力的制约关系、系统电势能与机械能的转化等问题，是提升“运动与相互作用观”“能量观”的很好载体。《课标》要求023.1.5知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。3.1.6观察常见的电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用。例7查阅资料，了解电容器在照相机闪光灯电路中的作用。各节概述03教科书按静电力做功﹣电势能﹣电势的线索设计教学内容，突出通过做功研究能量变化的科学思想。教科书首先论证静电力做功与路径无关，接着通过类比法得出了电势能的概念，静电力做的功等于电势能的减少量，电势能具有相对性。随后，论证电势能的大小与检验电荷的电荷量成正比，又得到了电势的概念。这样既降低了教学难度，又有利于提高学生的思维品质、掌握科学方法。第1节

第2节各节概述03教科书在上一章引入电场强度描述电场的力的特性以及本章引入电势描述电场的能的特性后，又建立起电势差与电场强度间的关系，并以此关系构建电场的“力”与“能”这两方面间的联系，从而帮助学生整体认识电场。第3节电容器是一种重要的电学元件，有着广泛的应用。电容是描述电容器本身性质的重要物理量，学生通过经历此概念的建立过程，体会研究物理问题的方法。教科书首先用类比水容器的方法引出要研究的问题——电容器的构造与功能，然后通过实验观察与探究认识充、放电过程和建立电容概念，接下来介绍常见电容器及应用举例。“拓展学习”栏目利用传感器定量研究放电过程，通过实验研究影响平行板电容器电容的因素。第4节在前面研究静电场性质的基础上，本节处理带电粒子在电场中运动的问题。本节内容由带电粒子在电场中的加速、带电粒子在电场中的偏转、示波管的原理三部分组成。教学内容的梯度适当，安排也符合学生的认知规律。其中示波管的原理为拓展学习内容，不仅对力学、电学知识的综合能力有较高的要求，而且要求有一定的空间想象能力。第5节学习目标04节次学习目标第1节电势能和电势1.通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功跟路径无关的特点。2.通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法，并进一步认识到物理学的和谐统一性。3.理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法。4.通过建立电势概念的过程，理解电势是从能的角度描述电场的物理量。会判断电场中两点电势的高低。第2节电势差第3节电势差与电场强度的关系1.经历探究匀强电场中电势差与电场强度的定量关系的过程，理解关系式的意义。2.知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义。学习目标04节次学习目标第4节电容器的电容1.观察常见电容器的构造，建构电容器模型。通过实验，观察电容器在充、放电过程中电流与电压的变化，分析电荷量变化及能量转化情况。2.经历实验探究电容器两极板间电势差与所带电荷量关系和用物理量之比定义电容的过程，理解电容概念。知道电容的单位。3.了解电容器的类型、特性及作用。4.了解影响平行板电容器电容大小的因素。第5节带电粒子在电场中的运动1.会从运动和力的关系的角度、从功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。2.知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点，并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。3.了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。4.通过解决带电粒子在电场中加速和偏转的问题，加深对从牛顿运动定律和功能关系两个角度分析物体运动的认识，以及将匀变速直线运动分解为两个方向上的简单运动来处理的思路的认识。本单元教学重点与难点05教学重点

教学难点1.电势概念的建立。2.静电力做功公式中正负号的应用与正负号物理意义的理解。3.电场强度新的物理意义：电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势。4.通过实验建构电容的概念。5.理解电容器的充、放电过程。6.围绕不同核心概念分析带电粒子的加速与偏转问题。课时安排06节次课时第1节电势能和电势1课时第2节电势差1课时第3节电势差与电场强度的关系1课时第4节电容器的电容1课时第5节带电粒子在电场中的运动2课时单元复习1课时教学策略07在教学中注意与以往知识点的对比，引导学生思考新情境中蕴含的知识。重视实验教学，包括演示实验和学生实验，引导学生通过观察、对比、抽象、归纳总结得出实验结论。注意适时从力和能量的不同角度分析电场，帮助学生不断加深对电场两种角度的认知，并了解两种角度描述电场的区别与联