粤教版-物理-必修3第一章第四节《电势能与电势》教学设计

粤教版—物理—必修3第一章第四节《电势能与电势》教学设计教学目标：物理概念通过探讨电场力对试探电荷所做的功，能够认识到电场力做功与路径无关的特性，提高科学论证能力。讲授电场力做功和重力做功之间的类比，帮助学生理解电场力做功和电势能变化之间的关系，认识电势能的相对性，培养学生的能量观念。学习电势的定义方法，理解其定义公式、单位，并体会比值定义法的作用。理解等势面的定义，了解电场线垂直于等势面的性质，认识物理模型在具体问题研究中所起的重要作用。科学思维运用类比思想，通过比较静电力做功与重力做功，引出电势能概念，理解静电力做功与电势能变化之间的联系。采用比值定义法定义电势，进一步学习比值定义物理量的科学方法。科学探究将问题放在具体情境中，采用合理科学的方法处理问题。通过例子分析，提高学生进行科学探究的能力。科学态度与责任通过具体例子训练学生递进思考和抽象思考的能力。培养学生勇于提出观点、坚持原则并善于合作的良好习惯。让学生关注物理现象与生活的密切关联，感受理论与实践的互相渗透，掌握物理世界的和谐统一。本节内容在物理知识体系中的地位本节内容是静电场中第四节的教学内容，它紧随电场强度之后，位于电势差之前。理解本节内容可以为以后学习电势差、电功、电动势、磁场中的能量转化等奠定一定的基础。同时，本节内容也是对功能关系的补充和完善，具有承上启下的地位。该课程使用物理思维方法较多，尤其运用类比的方法帮助学生探究新知识，同时让学生将具体的物理知识迁移并埋下思维铺垫。本节内容有助于学生理解电场中的能以及相关概念的抽象，但由于理解难度较大，因此是本章的重点和难点。教材内容与体系安排教材通过将静电力做功特点和电势能的概念等内容与重力做功特点、重力势能进行类比，以较小的理解难度进行讲解。教材从电场对电荷所做功的角度入手，推出在匀强电场中，电场力做功与移动电荷的路径无关，并且指出这个结论也适用于非匀强电场。同时，与重力势能类比，说明电荷在电场中也具有电势能。电场力做功的过程是电势能的变化量，但并不能决定电荷在电场中某点的电势能数值，因此需要规定电势能零点。这样的讲解有益于提高学生的能力，帮助学生将所掌握的知识迁移到其他领域，灵活运用它们。学情分析认知层面学生在本单元学习中的主要困难是电场的概念比较抽象，需要有强的抽象思维和空间想象力。但建立电势能和电势的概念是一个相对困难的过程。学生有一定的学习经验和知识储备，已经初步掌握了用相互联系、相互影响的观点去看待事物的思维方式。能力层面学生有一定的自学能力和类比分析能力，并且已经学习掌握了重力做功特点及重力势能，因此可以学习静电力做功特点与电势能的概念等内容。但学生的分析能力有限，需要教师在问题设计上多下功夫，多加引导，降低理解难度。思维层面通过本单元学习，学生将理解电势能与静电力做功的关系，从而更好地了解电势能和电势的概念，在这个过程中，可以培养对知识的类比能力，以及对问题的分析、推理能力。通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。同时，通过学生的分析、思考、描述概念和规律，提高他们利用物理语言分析思考的能力。态度与责任层面本单元学习让学生尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观，并且利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法，并且利用等势面的对称美，形态美提高学生对美的感受力和鉴别力。教学重点：电场力做功的特点；电势能的概念；电场力做功与电势能变化的关系；电势的概念。教学难点：电势能的理解；电势及等势面的理解。教学方法：采用类比的方法，学习和理解电势能、电势的概念，引导学生进行思考、讨论，设置问题驱动学生开展探究学习活动。课时安排：1课时问题引入：一个正电荷在电场中只受到静电力的作用，它在电场中由A点运动到B点时，静电力做了正功。由动能定理可知，该电荷的动能增加了。从能量转化的角度思考，物体动能增加了，意味着有另外一种形式的能量减少了。这是一种什么形式的能量呢？新课教学：电场力做功情境：一个质量为的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于，方向跟电场强度的方向相同。提出问题：重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？【讨论与交流】如图所示，在场强为的匀强电场中，电量为的试探电荷沿三种不同路径从点A移动到点B，试讨论：沿甲路径的电场力做功是多少？（2）沿乙路径的电场力做功是多少？（3）沿丙路径的电场力做功是多少？这三种情况下电场力做功相同吗？1、通过计算，在匀强电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位置有关，与路径无关。2、上述结论也适用于非匀强电场。结论：电场力做功与电荷移动的路径无关。二、电势能1、概念：一个电荷在静电场中的某一位置具有的势能，这种势能叫作电势能，符号“”。【讨论与交流】如图所示，在匀强电场中，电荷从点A移动到点B，电荷电势能的变化与电场力做功有什么关系？设电荷在A、B两点所具有的电势能分别是，。类似于重力做功与重力势能变化的关系：2、单位：焦耳，简称焦，符号为J。3、电势能是一种能量形式，电荷的电势能是由电荷和电场共有的。【思考问题】（1）在上图中，如果将一个负电荷从A点移动到B点，负电荷的电势能是如何变化的？静电场中的电势能与地球表面存在的重力势能有什么区别？三、电势电场力做的功与电荷的多少有关，电势能也与电荷有关，显然不能用它们来表示电场某点的性质，从电势能的学习中，会给我们一些启示。认识一个反映电场某点性质的物理量——电势。【讨论与交流】将电荷q从A点移到B点。若取B点的电势能为零，则A点的电势能为多少？若电荷的电量为2q、3q…则A点的电势能为多少?结论：（1）在匀强电场中，电荷在任意一点A的电势能与成正比；无论是多少，它的电势能与电量之比都是相同的。电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比，是由电场中这点的电场性质决定的，与试探电荷无关。定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比，叫作这一点的电势。定义式：单位：伏特，简称伏，符号“V”，1V=1J/C电场线指向电势降低的方向。相对性：常取大地的电势为零。标量，只有大小，没有方向。电势可以取正值，也可以取负值。四、等势面1、概念：电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。2、在同一等势面上移动电荷时静电力不做功，电荷的电势能不变。3、电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。4、任意两个等势面都不相交。例题：如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是φA＝5V、φB＝－2V、φC＝0，将电荷量q＝－6×10－6C的点电荷从A移到B，再移到C.该电荷在A点、B点、C点具有的电势能各是多少？将该电荷从A移到B和从B移到C，电势能分别