《电势能和电势》学案设计
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《电势能和电势》学案设计
一、学习课时
总共2学时，第1学时学习静电力做功和电势能，第2学时学习电势和等势面。
二、学习目标
1．通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点；
2．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，认识电势能的相对性；
3．能说出电势的定义方法及其定义公式、单位；
4．能说出等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。
三、学习重点
理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
四、学习难点
掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
五、自主学习过程
第1学时
目标一：通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点；
1．请你阅读教材15-16页后回答以下问题：
①试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到B，静电力做功吗？做了多少功？
②试探电荷在匀强电场中沿折线由A到M再运动到B，静电力做了多少功？
以上分析我们得出的结论是： ；
静电力做功的特点： 。
不仅适用于 电场还适用于 电场
既然做功与重力做功如此相似，那其他特征也相似吗？
目标二：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，认识电势能的相对性；
请你类比一下：
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力 电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能，物体在重力场中具有的势能叫重力势能Ep，数值上等于物体移到参考点时重力所做的功。Ep= mgh， 有电场力就有相应的能，电荷在电场中具有的势能叫做电势能EP，数值上等于电荷移到参考点时电场力所做的功。
EP由物体和地面间的相对位置决定 EP由电荷间的相对位置决定
重力做功，等于重力势能的减少量，重力势能改变W重=EP1-EP2 电场力做功，静电力做的功等于电势能的减少量，电势能改变W电= EPA-EPB
物体顺重力方向，重力做正功，重力势能减少； 物体逆重力方向，重力做负功，重力势能增加。 顺电场线移动， 正电荷，电场力做 功，电势能 负电荷，电场力做 功，电势能 逆电场线移动，正电荷，电场力做 功，电势能 负电荷，电场力做 功，电势能 若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在A点电势能大于在B点的电势能。反之静电力做负功，电势能增加，电荷在A点电势能小于在B点的电势能。
活学活用：
1．有一电荷量q=-3×10-5C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10-4J，从B点移到C点时静电力做功9×10-4J。问：
①以B为零势能点，电荷在A点时的电势能EPA1是多少？
②如果选取C为零势能点，则电荷在A点时的电势能EPA2是多少？
2．将一个-7．0 μC的电荷从无限远处移动到如图所示的电场中的A点时，电荷的电势能为-140μJ，问此过程中静电力做功多少？
3．在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E＝6．0×105N/C，方向与x轴正方向相同．在O处放一个电荷量q＝－5．0×10－8 C，质量m＝1．0×10－2 kg的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0．20，沿x轴正方向给物块一个初速度v0＝2．0 m/s，如图11所示．（g取10 m/s2）试求：
（1）物块向右运动的最大距离； （2）物块最终停止的位置。
第2学时
目标三：能说出电势的定义方法及其定义公式、单位；
请你回忆：
电势能： ，静电力做功与电势能变化之间的关系表达式： 。
现在要通过电势能的研究来认识另一个新的物理量──电势。它同样是表征 。
电场强度的定义：
表达式： ，定义的方法 。
现在我们就要利用这种方法来研究电势。就是来研究电荷在电场中的 与它的 的比值。
阅读教材17页、18页“电势”后，请你分析：
若将一个试探电荷q放入电场强度为E场的匀强电场中的任意一点A，现将电荷q由A点移至O点：
①从A点移至O点的过程中静电力做功：
提示：静电力做功的特点： ；
所以从A到O选择路径： ；
②从A点移至O点的过程中电势能的变化量为：（规定电荷在O点的电势能为零）
③将①②结合得电荷在任意一点A的电势能为 ；
④电荷在任意一点A的电势能和电荷量的比值为 ；
分析④的结果，得出结论： ，
这个结论虽然是从匀强电场得出的，但可以证明，对于其他电场同样适用。
电势定义： ；
符号： ，表达式： ，（计算时要代入正负号）
单位： ，单位符号： ，
物理意义： ，
如果电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，这一点的电势就是 。
电势是 量，只有 ，没有 ，电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。因此，电势可以有 值，可以有 值。因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。
通常以大地或无穷远默认为零。
电势是表征电场中某点的能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷量、电性无关。类似场强E。
思索：如何来判断电势的高低呢？
目标四：能说出等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。
在地图上我们常用等高线来表示地形的高低，与此相似，电场中常用“等势面”来表示电势的高低。
请你阅读教材18页“等势面”
等势面定义： ，也是假想出来的。请你和老师一起分析等势面与电场线有什么关系？
在同一等势面上，任何两点间的电势 ，所以在同一等势面上移动电荷时静电力 ，由此可知，等势面一定与电场线 ，且由电势 的等势面指向电势 的等势面。
请你利用反证法说明：如果等势面与电场线不垂直情况会如何？
请你认识以下几种常见的电场的等势面：
等量异、同种点电荷电场中的等势面是两簇对称曲面。
活学活用：
请你完成教材“问题与练习”1-7题。
六、和同学一起小结本部分的内容
七、助你一臂之力
场能性质是电势，场线方向电势降；
场力做功是qEd，动能定理不能忘；
电场中有等势面，与它垂直画场线；
方向由高指向低，面密线密是特点。
一、学习课时
总共2学时，第1学时学习静电力做功和电势能，第2学时学习电势和等势面。
二、学习目标
1．通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点；
2．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，认识电势能的相对性；
3．能说出电势的定义方法及其定义公式、单位；
4．能说出等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。
三、学习重点
理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
四、学习难点
掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
五、自主学习过程
第1学时
目标一：通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点；
1．请你阅读教材15-16页后回答以下问题：
①试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到B，静电力做功吗？做了多少功？
②试探电荷在匀强电场中沿折线由A到M再运动到B，静电力做了多少功？
以上分析我们得出的结论是： ；
静电力做功的特点： 。
不仅适用于 电场还适用于 电场
既然做功与重力做功如此相似，那其他特征也相似吗？
目标二：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，认识电势能的相对性；
请你类比一下：
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力 电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能，物体在重力场中具有的势能叫重力势能Ep，数值上等于物体移到参考点时重力所做的功。Ep= mgh， 有电场力就有相应的能，电荷在电场中具有的势能叫做电势能EP，数值上等于电荷移到参考点时电场力所做的功。
EP由物体和地面间的相对位置决定 EP由电荷间的相对位置决定
重力做功，等于重力势能的减少量，重力势能改变W重=EP1-EP2 电场力做功，静电力做的功等于电势能的减少量，电势能改变W电= EPA-EPB
物体顺重力方向，重力做正功，重力势能减少； 物体逆重力方向，重力做负功，重力势能增加。 顺电场线移动， 正电荷，电场力做 功，电势能 负电荷，电场力做 功，电势能 逆电场线移动，正电荷，电场力做 功，电势能 负电荷，电场力做 功，电势能 若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在A点电势能大于在B点的电势能。反之静电力做负功，电势能增加，电荷在A点电势能小于在B点的电势能。
活学活用：
1．有一电荷量q=-3×10-5C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10-4J，从B点移到C点时静电力做功9×10-4J。问：
①以B为零势能点，电荷在A点时的电势能EPA1是多少？
②如果选取C为零势能点，则电荷在A点时的电势能EPA2是多少？
2．将一个-7．0 μC的电荷从无限远处移动到如图所示的电场中的A点时，电荷的电势能为-140μJ，问此过程中静电力做功多少？
3．在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E＝6．0×105N/C，方向与x轴正方向相同．在O处放一个电荷量q＝－5．0×10－8 C，质量m＝1．0×10－2 kg的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0．20，沿x轴正方向给物块一个初速度v0＝2．0 m/s，如图11所示．（g取10 m/s2）试求：
（1）物块向右运动的最大距离； （2）物块最终停止的位置。
第2学时
目标三：能说出电势的定义方法及其定义公式、单位；
请你回忆：
电势能： ，静电力做功与电势能变化之间的关系表达式： 。
现在要通过电势能的研究来认识另一个新的物理量──电势。它同样是表征 。
电场强度的定义：
表达式： ，定义的方法 。
现在我们就要利用这种方法来研究电势。就是来研究电荷在电场中的 与它的 的比值。
阅读教材17页、18页“电势”后，请你分析：
若将一个试探电荷q放入电场强度为E场的匀强电场中的任意一点A，现将电荷q由A点移至O点：
①从A点移至O点的过程中静电力做功：
提示：静电力做功的特点： ；
所以从A到O选择路径： ；
②从A点移至O点的过程中电势能的变化量为：（规定电荷在O点的电势能为零）
③将①②结合得电荷在任意一点A的电势能为 ；
④电荷在任意一点A的电势能和电荷量的比值为 ；
分析④的结果，得出结论： ，
这个结论虽然是从匀强电场得出的，但可以证明，对于其他电场同样适用。
电势定义： ；
符号： ，表达式： ，（计算时要代入正负号）
单位： ，单位符号： ，
物理意义： ，
如果电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，这一点的电势就是 。
电势是 量，只有 ，没有 ，电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。因此，电势可以有 值，可以有 值。因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。
通常以大地或无穷远默认为零。
电势是表征电场中某点的能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷量、电性无关。类似场强E。
思索：如何来判断电势的高低呢？
目标四：能说出等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。
在地图上我们常用等高线来表示地形的高低，与此相似，电场中常用“等势面”来表示电势的高低。
请你阅读教材18页“等势面”
等势面定义： ，也是假想出来的。请你和老师一起分析等势面与电场线有什么关系？
在同一等势面上，任何两点间的电势 ，所以在同一等势面上移动电荷时静电力 ，由此可知，等势面一定与电场线 ，且由电势 的等势面指向电势 的等势面。
请你利用反证法说明：如果等势面与电场线不垂直情况会如何？
请你认识以下几种常见的电场的等势面：
等量异、同种点电荷电场中的等势面是两簇对称曲面。
活学活用：
请你完成教材“问题与练习”1-7题。
六、和同学一起小结本部分的内容
七、助你一臂之力
场能性质是电势，场线方向电势降；
场力做功是qEd，动能定理不能忘；
电场中有等势面，与它垂直画场线；
方向由高指向低，面密线密是特点。