10.1《电势能和电势》 课程设计-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.1电势能和电势
一、教材分析
《电势能和电势》是普通高中教科书物理必修第三册第十章第1节的内容。上一章是关于电场的力的性质，本章内容为关于电场的能的性质。电势能和电势是电场中能量相关的基础概念，是学生学好本章后续内容的必备知识。在建构电势能和电势这两个概念时，将从概念的定义、概念的表达式（符号）、矢（标）量性、相对性与系统性、概念辨析等方面组织学习。
二、学情分析
学习本节内容之前，学生已经学习了电场的力的性质，熟悉了电场强度、电场力，初步了解了电场力做功。电势能和电势是比较抽象的概念，学生不能对应生活实例进行学习理解。而学生已经较好的掌握了重力做功、重力势能等相关知识。所以教学中采用类比法、归纳法、比值定义法等思维方法，通过类比电场力做功和重力做功，建构电势能和电势这两个重要概念，在培养学生类比、归纳、比值定义等思维方法的同时，掌握概念的性质。
三、教学目标
（一）物理观念
1.知道静电场中的电荷具有电势能，能举例说明电场中的电荷具有的电势能。
2.了解电势能和电势两个概念，能辨析电场情境中电荷的电势能和电势。
（二）科学思维
1.理解电场力做功的特点，能说出其特点并能辨析电场情境中的电荷所受电场力做功与电势能变化的对应关系。
2.理解类比法、归纳法、比值定义法在概念学习中的运用。能举例说明类比法、归纳法、比值定义法在其他概念学习中的应用。
（三）科学探究
1.体会类比法建构电势能概念的过程，培养科学探究的能力。
2.体会归纳法、比值定义法等思维方法建构电势概念的过程，提升科学探究的能力。
（四）科学态度与责任
1.通过电势能和电势概念建立的探究过程，培养学生敢于质疑、坚持原则、主动思考研究的科学态度和责任。
四、教学重点
1.使用类比法建构电势能概念的过程。
2.使用比值定义法建构电势概念的过程。
五、教学难点
1.电势能变化与电场力做功之间关系。
2.电势、电势能的相对性和系统性。
六、教学流程
七、教学过程
（一）建构电势能概念
1.明确学习内容：
之前从力的角度学习了电场的性质，本节开始从能量的角度学习电场的性质。
2.建构概念——电势能
（1）情境问题导入
情境：一个试探电荷静止释放，仅在电场力作用下做加速运动，一段时间后获得一定的速度。
问题：从功能关系思考，通过电场力做功，动能增加，那么是什么形式的能量减少呢？
导入：本节我们将首先分析电场力做功的特点，研究电场的能量性质。
（2）建构概念
①类比法分析：类比电场力做功与重力做功的特点
情境：某正电荷只受电场力作用，沿不同路径从A点运动到B点。
小结：相同初末位置，不同路径，电场力做功都一样大。
类比：类比重力做功与重力势能变化的关系，探讨电场力做功对应场能变化关系。
②归纳法建构
定义：电荷在电场中预谋位置相关的能量叫做电势能。
表达式：EP；单位：J（焦耳）
标（矢）量：标量，正负值表示大小。
相对性与系统性：
关系式：WAB =EPA EPB（解读正负功与电势能变化关系）
（二）概念辨析与应用1（电势能）
练习1：如图，在场强E=10^3N/C的匀强电场中，点电荷q=+1C沿电场线从A移动到B，AB相距L=1m。
（1）电场力做功为多少？
（2）电势能如何变化？
（3）规定电荷在A点的电势能为零，则电荷在B点具有的电势能多大？
（4）若电荷为q= 1C，其他内容不变，分析上述三个问题。
（5）规定电荷在B点的电势能为零，分析问题（1）和（2），该电荷在A点具有的电势能多大？
（三）建构电势概念
1.问题导入：
练习2，如图在场强E=10^3N/C的匀强电场中，点电荷q=+1C沿电场线从A移动到B，AB相距L=1m。
规定A点的电势能为零。
（6）电场力做功？电荷在B点具有的电势能？
（7）若电荷为q2=2q，电荷在B点的电势能？
（8）若电荷为q3=3q，电荷在B点的电势能？
（9）若电荷为qn=nq，电荷在B点的电势能？
2.比值定义法建构概念——电势：
（与q无关）
3.归纳：
定义：电荷在电场中某点电势能和电荷量的比值
表达式： 单位：v（伏特）
标（矢）量：标量，正负值表示大小
相对性与系统性：
关系与特点：
（四）概念辨析与应用2（电势）
练习3： 如图，匀强电场场强E=100N/C，OA、AB距离L均为1m，点电荷q=+1C；
（1）求该点电荷从B移到O过程中电场力做功；
（2）若规定O点为零势能面，求点电荷在B点的电势能；
（3）求出B点的电势，并与A点的电势对比，分析沿电场线方向电势如何变化？
（4）若该点电荷改为q1= 2C,求上述三个问题。
强化训练：
1.下列说法中，正确的是（ ）
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减小一些，电荷的电势能一定增加
2.将一电量为q=2×10^ 6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A， 电场力做功4×10^ 5J，求A点的电势。
3.如图所示，a、b、c是某电场中的三条电场线，PQ为一带正电粒子只在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹．由此可以知道（ ）．
A. Q点电势比P点高
B.带电粒子通过P点时的电势能较小
C.带电粒子通过P点时的动能较小
D.带电粒子通过P点时的加速度较小
4、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是( )
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少
C.电子的电势能先减少后增加
D.电子的电势能先增加后减少
（五）合作共建，课堂总结
通过和学生一起进行课堂总结，帮助学生形成本节课的知识结构。
八、板书设计