電勢能和電勢教學(xué)課件

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電勢能和電勢教學(xué)課件

　　電勢能和電勢教學(xué)課件1

一教材內(nèi)容分析

電場力是一種新的性質(zhì)力，本章前面幾節(jié)，對電場力的產(chǎn)生條件、大小和方向，以及部分作用規(guī)律（遵循平行四邊形法則，牛頓運(yùn)動(dòng)定律等）進(jìn)行了探究學(xué)習(xí)。本節(jié)進(jìn)一步研究電場力作用規(guī)律——電場力做功及其能量變化規(guī)律，就是順理成章的事。從本章的整個(gè)教材編寫思路來看，與必修教材幾乎吻合。因此，充分利用學(xué)生們學(xué)習(xí)必修教材時(shí)所學(xué)到的知識(shí)、技能、方法，就顯得十分必要。其實(shí)，這也符合高中教學(xué)的特點(diǎn)和要求。另一方面，前面幾節(jié)，從力的角度探究了電場的性質(zhì)，本節(jié)則從能的角度探究電場的性質(zhì)。同樣地，這里依然要發(fā)揮好“知識(shí)遷移”、“能力遷移”的正作用，充分體驗(yàn)“學(xué)以致用”的學(xué)習(xí)樂趣。

如果從本章學(xué)習(xí)要求來看，前者是一條暗線（副線）；而后者是一條明線（主線）。筆者認(rèn)為，學(xué)習(xí)本章時(shí)，教師可以做適當(dāng)調(diào)節(jié)，使明線暗淡一些，而使暗線明亮一些。眾所周知，能（量）是最為抽象的概念之一，而靜電場領(lǐng)域里的能量概念，就尤為抽象。所以本節(jié)知識(shí)是本章的難點(diǎn)。

綜上，本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)為兩個(gè)課時(shí)，第一課時(shí)，探究電場力的做功特點(diǎn)，得出電勢能的概念，并分析電勢能的性質(zhì)；第二課時(shí)，進(jìn)一步探究（靜）電場的性質(zhì)，類比導(dǎo)出電勢概念、分析電勢的性質(zhì)，了解等勢面的概念。

二教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能目標(biāo)

1 認(rèn)識(shí)電場力做功的特點(diǎn)；

2 分析電場力做功引起的能量變化，理解電勢能概念及其性質(zhì)；

3 知道電勢的定義方法及其定義式，并會(huì)使用它分析相關(guān)問題；

4 理解“沿著電場線的方向電勢越來越低”的這一結(jié)論；

5 知道等勢面，理解等勢面與電場線之間的關(guān)系。

（二）過程與方法目標(biāo)

通過類比法探究新知識(shí)，體驗(yàn)知識(shí)探究過程。

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)探索自然規(guī)律的興趣。

三知識(shí)重難點(diǎn)分析

（一）重點(diǎn)

1 電場力做功特點(diǎn)的分析；

2 電場力做功與能量變化之間關(guān)系的理解，以及電勢能的理解；

3 電勢的理解與運(yùn)用；

4 等勢面的理解。

（二）難點(diǎn)

1 電場力做功特點(diǎn)與電勢能概念之間關(guān)系的理解；

2 電勢能與電勢的辨析；

3 電場線中有關(guān)電勢和等勢面性質(zhì)的理解。

四教學(xué)流程設(shè)計(jì)

（一）第一課時(shí)：電勢能

1 引入新課

教師：我們知道電場力是一種新的性質(zhì)力，前面幾節(jié)課，學(xué)習(xí)了它的產(chǎn)生條件、大小和方向、以及部分作用規(guī)律，例如遵循平行四邊形法則，牛頓運(yùn)動(dòng)定律等等。在必修課中，我們還探究了什么力學(xué)概念和規(guī)律？

學(xué)生：做功，動(dòng)能定理，機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律。

教師：很好，現(xiàn)在我們回顧這些方面的知識(shí)。請同學(xué)們完成下面填空。

（1）做功的定義是：力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小，和力與位移夾角的余弦這三者的乘積；公式是：W=Flcosθ ，單位是：焦耳；做功是能量變化的量度；

（2）動(dòng)能是指由于物體運(yùn)動(dòng)所具有的能量，定義式是Ek=1/2mv^2 ；動(dòng)能定理：力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化量；公式為 W=Ek2-Ek1；

（3）勢能是指相互作用的物體憑借其位置所具有的能量；

（4）重力做功的特點(diǎn)是：重力對物體所做的功，只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，與具體路徑無關(guān)；重力對物體做功是重力勢能變化的量度，公式是：W=mgh1-mgh2 ；重力勢能的定義式是：Ep=mgh ，重力勢能具有相對性，重力勢能差值具有絕對性。

（5）能量守恒定律：能量既不能產(chǎn)生，也不能消亡，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移給另一物體，或者由一種能量形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪荒芰啃问?，而變化過程中總的能量保持不變。

學(xué)生：完成上面填空。

設(shè)計(jì)說明：以上可以作為課前學(xué)案由同學(xué)們預(yù)習(xí)時(shí)完成。但建議在課堂引入中，在請學(xué)生口頭作答。

教師：這節(jié)課，我們研究電場力做功問題，從中我們探究電場力做功的規(guī)律。

2 進(jìn)入新課

教師：給出下面問題，請同學(xué)們完成。先做（1）題。

例1 （1）質(zhì)量為m的物體從A位置運(yùn)動(dòng)到B位置，如圖一所示（重力加速度為g）。求：① 沿路徑1，重力對物體做功為多少？②沿路徑2，重力做功又是多少？

（2）帶電量為q的物體（不計(jì)重力）在勻強(qiáng)電場中從A位置運(yùn)動(dòng)到B位置，如圖二所示。求① 沿路徑1，電場力對物體做功為多少？②沿路徑2，電場力做功又是多少？(圖見附課件)

學(xué)生：完成練習(xí)。

教師：這是一道復(fù)習(xí)題，大家很容易就完成了。而且從中，我們可以得到重力做功的特點(diǎn)，這個(gè)特點(diǎn)是？

學(xué)生：重力對物體所做的功，只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，與具體路徑無關(guān)。

教師：結(jié)合W=mgh1-mgh2 ，我們知道m(xù)gh 表示一種能量，而且是由位置決定的能量，是一種勢能，我們稱之為重力勢能。因此，我們說：重力做功是重力勢能變化的量度，數(shù)學(xué)表達(dá)式就是W=Ep1-Ep2 。

設(shè)計(jì)說明：這里暗含重力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)和建立重力勢能之間的“充要”關(guān)系。關(guān)于此，教學(xué)中可以點(diǎn)到為止；亦可根據(jù)同學(xué)們的實(shí)際情況，追問：如果重力做功與路徑有關(guān)，還能建立重力勢能概念嗎？為什么？

學(xué)生：再做（2）題。

教師：同學(xué)們也完成的很好。同學(xué)們肯定體會(huì)到了電場力做功特點(diǎn)，這個(gè)特點(diǎn)是？

學(xué)生：電場力對物體所做的功，只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，與具體路徑無關(guān)。

教師：由W=qEd1-qEd2 ，我們知道 qEd暗含什么物理量？

學(xué)生：是能量，而且是一種勢能。

教師：同學(xué)們也給這個(gè)勢能取一個(gè)名字吧？

學(xué)生：電勢能（或電力勢能，或電場力勢能）。

教師：我覺得都可以。但是多讀幾遍，你應(yīng)該能夠感覺到：電場力勢能和電力勢能音節(jié)復(fù)雜，而且還有些拗口，所以我們還是揀好一點(diǎn)的名稱：電勢能。同學(xué)們再讀讀“重力勢能”和“重勢能”，那個(gè)讀起來順溜一些？

學(xué)生：嘗試著讀，并品味。

教師：我的感覺是重力勢能好聽一些。命名要講究音律美的，這也是一種藝術(shù)美。

教學(xué)設(shè)計(jì)：這是一段插曲，但我認(rèn)為這符合教學(xué)改革理念。另外，可以幫助消除誤解，從而確定：電勢能和重力勢能同屬于勢能范疇。然而，也同樣為了避免誤解，教師應(yīng)該強(qiáng)化下面教學(xué)：

教師：電勢能和重力勢能都是勢能范疇，但是：重力勢能，包括彈性勢能都屬于機(jī)械能范疇，而電勢能不屬于機(jī)械能。

教師：也就是說，電場力做功是什么的量度？

學(xué)生：電勢能變化的量度。

教師：為此，我們也可以寫成表達(dá)式：W=Ep1-Ep2 。為明確表達(dá)始末位置，我們的教材把這個(gè)表達(dá)式明確表示為：WAB=EpA-EpB 。

教師：今天我們采用什么樣的學(xué)習(xí)方法？

學(xué)生：類比學(xué)習(xí)法。

教師：我們之所以采用了類比學(xué)習(xí)法，就是因?yàn)殡妶隽ψ龉Φ奶攸c(diǎn)和重力做功的特點(diǎn)是完全相似的。因此有關(guān)重力做功的有些重要結(jié)論也可以直接搬到電場力做功中來，比如：重力做正功……？

學(xué)生：重力做正功，重力勢能減小；重力做負(fù)功，重力勢能增大。

教師：電場力做功呢？

學(xué)生：電場力做正功，電勢能減?。浑妶隽ψ鲐?fù)功，電勢能增大。

教師：重力做功是重力勢能變化的量度……

學(xué)生：電場力做功是電勢能變化的量度。

教師：我們說某一點(diǎn)的重力勢能具有什么性？而任意兩點(diǎn)的重力勢能差值又具有什么性？

學(xué)生：某一點(diǎn)的重力勢能具有相對性；任意兩點(diǎn)的重力勢能差值具有絕對性。

教師：翻譯到電勢能中來……

學(xué)生：某一點(diǎn)的電勢能具有相對性；任意兩點(diǎn)的電勢能差值具有絕對性。

教師：所以，為了確定某一點(diǎn)的電勢能數(shù)值，我們應(yīng)該怎么做？

學(xué)生：選擇一點(diǎn)（位置）作為零勢能點(diǎn)。

教師：陳述下面問題。

例2 如下圖，選擇A點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，那么B點(diǎn)的電勢能怎樣確定？(圖見附課件)

學(xué)生：點(diǎn)電荷從B點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)，電場力所做的功在數(shù)值上就等于B點(diǎn)的電勢能。

教師：B點(diǎn)的電勢能是確定的嗎？還跟什么因素有關(guān)？

學(xué)生：跟點(diǎn)電荷的性質(zhì)、電荷量的大小，以及電場等因素有關(guān)。

教師：通常，電荷在離場源無限遠(yuǎn)處或在大地表面上的電勢能規(guī)定為零。

教師：同學(xué)們今天的表現(xiàn)都很好！現(xiàn)在請同學(xué)們查閱教材，教材給電勢能定義了具體數(shù)學(xué)表達(dá)式?jīng)]有？

學(xué)生：查閱，沒有。

教師：為什么教材不直接定義為？

學(xué)生：我們勻強(qiáng)電場情況下得出電場力做功與路徑無關(guān)的特點(diǎn)，而這一特點(diǎn)對于一般電場也同樣成立。因此沒有普遍意義。

設(shè)計(jì)說明：以上教學(xué)設(shè)計(jì)，把重力做功特點(diǎn)與重力勢能概念提出放在一起，突出重力做功特點(diǎn)與重力勢能概念提出之間的充要關(guān)系。然而通過類比，也就能突出電場力做功特點(diǎn)與電勢能之間的邏輯關(guān)系。在這里打破教材的編排次序，我認(rèn)為這正好克服了教材編寫上的不足。

3 課堂練習(xí)

練習(xí)1 在一電荷量 C的點(diǎn)電荷，從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，克服電場力做功 J,從B點(diǎn)移到C點(diǎn)時(shí)電場力做功 J。問：

（1）以B點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，電荷在A點(diǎn)時(shí)的電勢能是多少？

（2）以C點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，電荷在A點(diǎn)時(shí)的電勢能又是多少？

練習(xí)2 將一個(gè) 點(diǎn)電荷從無限遠(yuǎn)處移動(dòng)到右圖所示的電場中的A點(diǎn)，電荷的電勢能為，問此過程中電場力做功多少？（見課件）

練習(xí)3 圖甲是等量異號(hào)電荷的電場線分布圖，乙是等量同號(hào)電荷的電場線分布圖。AOB是兩點(diǎn)電荷的連線的垂直平分線，O點(diǎn)是連線的中點(diǎn)。

（1）在甲圖中，把單位正電試探電荷從O點(diǎn)沿OA移動(dòng)到無限遠(yuǎn)處，電場力是否做功？電勢能是否變化？怎樣變化？

（2）在乙圖中，把單位正電試探電荷從O點(diǎn)沿OA移動(dòng)到無限遠(yuǎn)處，電場力是否做功？電勢能是否變化？怎樣變化？

4 結(jié)束新課。

　　電勢能和電勢教學(xué)課件2

一【教材分析】

本節(jié)內(nèi)容為物理選修3－1中第一章靜電場中第四節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，它處在電場強(qiáng)度之后，位于電勢差之前，起到承上啟下的作用。它是課程教學(xué)中利用物理思維方法較多的一堂課，尤其是用類比的方法達(dá)到對新知識(shí)的探究，同時(shí)讓學(xué)生就具體的物理知識(shí)遷移埋下思維鋪墊。教材從電場對電荷做功的角度出發(fā)，推知在勻強(qiáng)電場中靜電力做功與移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)。進(jìn)而指出這個(gè)結(jié)論對非勻強(qiáng)電場也是適用的，并與重力勢能類比，說明電荷在電場中也是具有電勢能。靜電力做功的過程就是電勢能的'變化量，而不能決定電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能的數(shù)值，因此有必要規(guī)定電勢能零點(diǎn)。對學(xué)生能力的提高和對知識(shí)的遷移、靈活運(yùn)用給予了思維上的指導(dǎo)作用。

二【教學(xué)目標(biāo)】

1．知識(shí)與技能

理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢能的概念、電勢能與靜電力做功的關(guān)系。

理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。

明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(guān)系。

了解電勢與電場線的關(guān)系，了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。

2．過程與方法

通過與前面知識(shí)的結(jié)合，理解電勢能與靜電力做的功的關(guān)系，從而更好的了解電勢能和電勢的概念。

培養(yǎng)對知識(shí)的類比能力，以及對問題的分析、推理能力。

通過學(xué)生的理論探究，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言分析、思考、描述概念和規(guī)律的能力。

3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀

嘗試運(yùn)用物理原理和研究方法解決一些與生產(chǎn)、生活相關(guān)的實(shí)際問題，增強(qiáng)科

學(xué) 探究的價(jià)值觀。利用知識(shí)類比和遷移激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)和對科學(xué)的求知欲。

利用等勢面圖象的對稱美，形態(tài)美以獲得美的享受、美的愉悅，自己畫圖，在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)提高對美的感受力和鑒別力。

在研究問題時(shí)，要培養(yǎng)突出主要矛盾，忽略次要因素的思維方法。

三【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

1．重點(diǎn)

理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。

2．難點(diǎn)

掌握電勢能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題。

四【學(xué)情分析】

通過對必修內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生對功的計(jì)算，重力做功的特點(diǎn)，重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，能量守恒定律等內(nèi)容已相當(dāng)熟悉，具備了學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的知識(shí)前提，但建立起電勢能的概念對學(xué) 生來說相對比較困難的，因?yàn)殡妶龅母拍钐貏e抽象，特別是從力與能量

兩條線上同時(shí)研究電場，讓學(xué)生感到有點(diǎn)“力不從心” ，知識(shí)遷移及靈活運(yùn)用是學(xué)生學(xué)習(xí) 過程中要跨越的一個(gè)臺(tái)階.

五【教學(xué)方法】理論、類比探究、分析歸納、討論分析、應(yīng)用舉例、體驗(yàn)探究

六【課時(shí)安排】 2課時(shí)

七【教學(xué)過程】

復(fù)習(xí)導(dǎo)入：

力對物體做功：W=FLcosθ（只適用于恒力做功）

θ〈900 正功物體能量增加

0 θ〉90 負(fù)功物體能量減小

θ=900 不做功物體能量不變化

新課教學(xué)：

1．靜電力做功的特點(diǎn)

結(jié)合課本圖1。4-1（右圖）分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑從A運(yùn)動(dòng)到B電場力做功的情況。

（1） q沿直線從A到B W=FL

（2） q沿折線從A到M、再從M到B

W=WAM+WMB=F|AO|+F|OB|cos900= FL

（3） q沿任意曲線線A到B（微元法）將曲線分為段，每一小段都可認(rèn)為是直線，則：

W=W1+W2++Wn= ni=1Flicosθi=FLcosθ

【結(jié)論】：在任何電場中，靜電力移動(dòng)電荷所做的功，只與始末兩點(diǎn)的位置有關(guān)，而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。

與重力做功類比，引出：

2．電勢能(Ep):

（1）電勢能：由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。(描述性定義)

（2）靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：

靜電力做的功等于電勢能的變化量

表達(dá)式：WABEPAEPB 普適式（適用于各種電場）

注意：

①．電場力做正功，電荷的電勢能減??；電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加

②．電場力力做多少功，電勢能就變化多少，在只受電場力作用下，電勢能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，而它們的總量保持不變。

③．在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正，負(fù)電荷在任一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)。

（3）空間中某點(diǎn)電勢能Ep的確定：

① 規(guī)定零勢能點(diǎn)：通常規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢能為0或大地電勢能為0。

② 電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到零勢能點(diǎn)時(shí)靜電力做的功 nWABEPAEPB 則如規(guī)定B為零勢能點(diǎn)，EpA=WAB

(4)電勢能的正負(fù):

電勢能是標(biāo)量，但有正負(fù)，正負(fù)代表大小

（5）電勢能的相對性：空間中某點(diǎn)電勢能的大小依賴于0勢能點(diǎn)的選取

（6）電勢能的系統(tǒng)性：電勢能是電荷與電場共有的能量

EpA=WAB= FL= qEL

合作探究：課本16頁思考與討論

建立電勢能的概念為什么要討論靜電力做功問題，各種勢能都是空間點(diǎn)的函數(shù)，即一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)確定的值，如果做不到就不可能定義某種勢能。分析某種力做功的特點(diǎn)就能知道是否“一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)確定的值”。

3、電勢

規(guī)定B點(diǎn)的電勢能為0，則EpA=WAB= FL= qEL

同理改變試探電荷 EpA= WAB= FL=

2qEL

EpA= WAB=

FL= nqEL

EpA/q是恒定的，與試探電荷無關(guān)

（1）、定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢。用表示。

（2）表達(dá)式：Ep

q （比值定義法）

（3）單位：伏特（V）

（4）標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。