10.1 电势能和电势 教学设计 【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册（表格式）

10.1 《电势能和电势》教学设计
课题 10.1 电势能和电势 单元 10 学科 物理 年级
教材分析 本节内容有助于学生理解电场中能的性质，概念抽象，理解难度大，是本章的重点，也是学生的难点。本节处在电场强度之后，并且学好本节内容为以后的电势差、电功、电动势、磁场中的能量转化奠定一定的基础；同时，本节内容也是对功能关系的补充和完善。因此本节内容具有承上启下，补充完善的地位。教材中静电力做功特点与电势能概念等内容类比重力做功特点、重力势能进行讲解，理解难度较小。
学情分析 学生有一定的自学能力和类比分析能力，并且在必修2已经学习掌握了重力做功特点、重力势能，因此本节中的静电力做功特点与电势能概念等内容学生有能力通过阅读自学完成；学生的分析能力有限，并且电势能大小的计算、电势的概念抽象难懂，所以需要教师在问题设计上多下功夫，多加引导，降低理解难度。学生对字母推导式缺乏直观的认识，因此将电势的推导通过具体数值的计算，更直观，有助于降低理解难度。
教学目标与核心素养 一、教学目标1.知道静电力做功与路径无关。2.理解电势能的概念，认识电势能的相对性。3.理解静电力做功与电势能变化的关系。4.知道电势的定义方法和定义式、单位。二、核心素养物理观念：通过研究问题，使学生能掌握分析问题时抓住主要矛盾，忽略次要因素的方法科学思维：通过理论探究，培养学生分析问题解决问题的能力科学探究：通过探究体验电势概念的形成过程及电势的实际意义，理解电势概念．科学态度与责任：通过电势能概念建立的探究过程，培养学生敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好习惯．
重点 理解静电力做功与电势能变化的关系。知道电势的定义方法和定义式、单位。
难点 理解电势能的概念，认识电势能的相对性。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 一、学习目标展示1.知道静电力做功与路径无关。2.理解电势能的概念，认识电势能的相对性。(难点)3.理解静电力做功与电势能变化的关系。(重点)4.知道电势的定义方法和定义式、单位。(重点)二、情景引入一个正电荷在电场中只受到静电力 F 的作用，由点A运动到点B时，静电力做了正功WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。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？ 了解本节课学习目标学生观察图片思考 有目的的学习为引入电势能的概念做铺垫
讲授新课 【自学感知】 一、静电力做功的特点1．特点：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·L ，其中L为电荷沿电场线方向移动的位移。二、电势能1．概念：电荷在静电场中具有的势能。用Ep表示。2．静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，WAB＝EpA－EpB。当WAB为正值时,Ep A > Ep B，表明静电力做正功，电势能减少；当WAB为负值时,Ep A < Ep B ，表明静电力做负功，电势能增加。3．大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。4．零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地处的电势能规定为零。5．系统性电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的。三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。2．定义式：φ＝。3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V＝1 J/C。4．特点(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，常取离场源电荷无限远或大地的电势为0。(2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。【探究解惑 】 探究一、如何判定静电力做功的正、负？(1)若电场力是恒力，当电场力方向与电荷位移方向夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；夹角为直角时，电场力不做功。(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断。此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。夹角是锐角时，电场力做正功；夹角是钝角时，电场力做负功；垂直时，电场力不做功。(3)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断。根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功。例1．如图所示，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12 J，金属块克服摩擦力做功8.0 J，重力做功24 J ，则以下判断正确的是( )A．金属块带负电荷B．金属块克服电场力做功8.0 JC．金属块的电势能减少4.0 JD．金属块的机械能减少12 J解析：根据动能定理可得：WG＋W电＋Wf＝ΔEk，代入数据即可求得W电＝－4 J，即金属块克服电场力做功4 J，金属块的电势能增加4 J，电场力做负功，金属受到的电场力向右，金属块带正电，故A、B、C错误；在该过程中金属块动能增加12 J，重力势能减少24 J，因此金属块的机械能减少12 J，故D正确。例2(多选)如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知MQ < NQ。下列叙述正确的是（ ）A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做正功,电势能减少B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做功,电势能增加C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做正功,电势能减少D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷电势能不变解析:由点电荷产生的电场的特点可知,M点的电势高,N点的电势低,所以正电荷从M点到N点,静电力做正功,电势能减少,故选项A正确,选项B错误;负电荷由M点到N点,克服静电力做功,电势能增加,故选项C错误;静电力做功与路径无关,负点电荷又回到M点,则整个过程中静电力不做功,电势能不变,故选项D正确。答案:AD探究二、判断电势能大小的方法有哪些？(1)做功判定法：无论是哪种电荷，只要是电场力做了正功，电荷的电势能一定是减少的；只要是电场力做了负功(克服电场力做功)，电荷的电势能一定是增加的。(2)电场线法：正电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定减少，逆着电场线的方向移动，电势能一定增加；负电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定增加，逆着电场线的方向移动，电势能一定减少。(3)电性判定法：同种电荷相距越近，电势能越大，相距越远，电势能越小；异种电荷相距越近，电势能越小，相距越远，电势能越大。例3、如果把q＝1.0×10－8 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，静电力做功W＝－1.2×10－4 J，那么：(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)q在移入电场前，A点的电势是多少？思路引导：研究对象：可移动的电荷。条件分析：移动电荷过程中，静电力做负功。隐含条件：无限远处电势为0。注意：某点的电势的高低与移入的电荷无关。探究三、电势高低的判断方法有哪些？(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。(2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。(3)电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。例4.电场线分布如图所示,电场中a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb,电势分别为φa和φb,则(　　)A.Ea>Eb,φa>φbB.Ea>Eb,φa<φbC.EaφbD.Ea课堂小结 梳理自己本节所学知识进行交流。 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书 一、静电力做功的特点1．特点：与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。2．匀强电场中静电力做功的大小：WAB＝qEl二、电势能1．概念：电荷在静电场中具有的势能。用Ep表示。2．静电力做功与电势能变化的关系：WAB＝EpA－EpB。3．大小：等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。4．零势能位置：电场中规定的电势能为零的位置。三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。2．公式：φ＝3．单位：伏特，符号是V。
教学反思
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）