四川省绵阳市2015年高中物理优质课科教版选修3-1第一章第四节《电势能电势与电势差》说课课件（共26张PPT）

课件26张PPT。四川省平武中学 叶春俊一、课标解读 关于“电势能、电势和电势差”的课标表述有两条：在内容标准之选修模块3-1电场中有“（4）知道电势能、电势，理解电势差”，以及 “例2 分析物理学中常把无穷远处和大地作为电势零点的道理” 。
我们知道，静电场具有力的性质和能的性质，电荷在电场中运动时，电场力对电荷做功，从而引起电势能的变化。因为电势能是相对的，在研究电场时，我们往往并不特别关注电荷在电场中某点实际具有的电势能的量值，而更需要关注电荷在电场中运动时电势能改变的多少，而电势能改变的多少正好与电场力做功的量值相联系。对静电场中确定的两点，在这两点间移动不同电荷电场力所做的功可能不同，但电场力所做功与所移动的电荷的比值是不变的，也就是说电场力做功的本领也是确定的，这就是电势差所反映的电场本身的性质。
而确定了电场中两点之间的电势差，就很容易计算电场力所做的功，这为解决问题带来了极大的方便。因此，电势差应是教与学的重点，是要求学生必须“理解”的。
电势能与电势对应，数值的大小与零电势的选择有关，选择不同的电势零点，描述电场中各确定点的电势以及确定的电荷在该点的电势能是不一样的，但各确定点间的电势差又是一样的。而且，电势零点的选择既
有任意性又有限制性，但在物理学中常常选取无穷远处或大地作为电势零点，因为这样往往比较方便而且自然，而这对于高二学生来讲，要准确理解是有较大难度的，因此，课标只要求“知道”
为了帮助学生理解电势零点的选择，又在增加了“分析物理学中常把无穷远处和大地作为电势零点的道理”的表述，但并不作为硬性要求。 另外，虽然课标中没有关于“等势面”的相关规定，但考虑到了解等势线和等势面，不仅可以加深对电场能的性质的理解，也能提升学生的习题解答能力，因此，可以补充适当的等势面的知识。
教科版教材的编排思路是：首先回顾重力做功的特点，着重指出重力做功与路径无关，只与物体的质量以及起点和终点的位置有关，然后通过理论探究，得出电荷在电场中运动时电场力做功也具有与重力做功相同的特点，从而开始做了类比研究。
在重力场中的物体具有重力势能，类比得出静电场中电荷也具有静电势能，又由重二、教材分析 力对物体做功引起重力势能的变化，类比得出静电力做功引起电势能的变化，并得出定量关系式WAB=EpA-EpB（实际教学时还要提炼出WAB= -△Ep），再由重力势能具有相对性类比得出电势能也具有相对性，指出了选择参考点（实际电势零点）的必要性。随即介绍了电势能的系统共有性，同时也指出了类比研究的局限性；
按照“通过做功研究能量变化”的思想，通过研究在电场中确定的两点间移动不同电
荷时电场力做功的计算，试图寻求一种描述电场能的性质的方法，而这种方法必须是与试探电荷无关的、完全由电场本身性质决定的、可以描述电场能的性质的方法。通过分析，引导学生认识到，在电场中确定的两点间移动不同电荷时，电场力做功不同，及电势能变化的量值是不同的，但电场力做功（及电势能变化量）与被移动电荷电荷量的比值是不变的，然后分析这个比值：
WAB/q=( EpA-EpB)/q= EpA/q-EpB/q
WAB/q=( EpA-EpB)/q= EpA/q-EpB/q
这个比值恰好就是与试探电荷无关的、完全只与初末位置有关的量，从而定义电势φ和电势差U，之后通过例题讲解，一方面进一步理解电势与电势差之间的关联，另一方面也帮助学生理解电势的相对性和电势差的不变性，并指出通常物理学研究中电势零点的选取方法。最后在教材的发展空间中，介绍了等势面。 从物理知识的建构来看，首先电荷在电场中要受到电场力的作用，若电荷在电场中移动，则电场力就可能对电荷做功，因此，先从电场力做功的特点研究切入，正好顺承了之前对电场力的性质的认识，之后始终贯穿类比探究这条主线，完全符合学生的认知规律，最后由探寻表征电场的能的性质的物理量的研究过程，逐渐建立电势和电势差的概念，自然生成，而且逻辑性强，跳跃性小，学生易于接受。 由前面分析可知，本节教材处理的关键点有两个：
一是如何从电场力做功的特点研究中发现与重力做功的相似性，并根据这种相似性，运用类比研究方法，引领学生实现对静电场与重力场知识的同化，从而帮助学生建构静电场的知识；
三、学情分析 二是理清电势能、电势和电势差几个概念的内在联系，突出电场中的功能关系和建构电势差的概念。
就高二学生的实际情况看，他们已经熟知能的概念，具备用功来量度能量的变化量或者用能量的变化量来量度功的习惯和能力，但是，学生之前对重力场的认识并不清晰，类比建构电势和电势差的概念依然是比较困难的过程，当然学生之所以不能顺畅地将重力场中相关知识与方法迁移到电场中来，也 是因为学生没有感受和体验电场力做功与重力做功的相似性，而本身电荷有正负又使得电场力做功比重力做功、电势能变化比重力势能的变化更加复杂。加之本节教材概念性强，而且特别抽象，所以，要注意本节教学中问题解决的目的是概念建构的过程而非概念的最终表述。
根据前面分析，我以为，本节教材要实现的教学目标主要有以下几点：
1、通过比较研究电场力做功和重力做功的特点，认识它们的相似性，通过类比重力场特点，认识电场中电荷具有电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系。
四、教学目标设计 2、通过定量分析在电场中确定的两点间移动电荷做功和对应电势能变化的问题，寻找描述静电场的能的性质的方法，认识电势和电势差，理解电势差的概念。
3、通过分析电势零点的选择对确定电场中某电的电势值的意义，了解电势的相对性和电势差的不变性，知道物理学中通常选取无穷远处或者大地作为电势零点。
4、认识等势面和等差等势面，知道常见典型电场的等差等势面分布情况。教学重点
1、通过类比重力场特点，认识电场中电荷具有电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系。
2、通过定量分析在电场中确定的两点间移动电荷做功和对应电势能变化的问题，认识电势和电势差，理解电势差的概念，。
3、认识等势面和等差等势面，知道常见典型电场的等差等势面分布情况。
五、教学重点、难点和关键点教学难点
1、对电势的定义
φA=Ep/q
φA=φA-0=UA0=WA0/q

2、通过分析电势零点的选择对确定电场中某电的电势值的意义，了解电势的相对性和电势差的不变性，知道物理学中通常选取无穷远处或者大地作为电势零点。
教学关键点：
1 、认识电场力做功与重力做功的相似性；
2 、运用类比研究方法建立电势能概念；
3 、寻找描述静电场的能的性质的方法；
4 、弄清电势差和电势的关系，明白电势差和电势的正负的物理含义；
5 、引导认识电势的相对性和电势差的不变性。
本节教材教学中，教师组织学生“分析电场力做功和重力做功的特点，认识它们的相似性” 以及“通过定量分析在电场中确定的两点间移动电荷做功和对应电势能变化的的问题，寻找描述静电场的能的性质的方法”是教学的关键环节，要组织学生充分参与分析讨论，才有助于学生对知识的自主建构，因此宜用讨论法；“通过类比重力场特点，认识电场中电荷具有电势能，知道电场力做六、教法学法设计 功与电势能改变的关系”以及分析“物理学中通常选取无穷远处或者大地作为电势零点的道理”则宜用讲授法；而“通过分析电势零点的选择对确定电场中某电的电势值的意义，了解电势的相对性和电势差的不变性”则宜用练习法和讨论法。
七、教学课时安排

本节教材教师用书建议用两个课时，个人觉得适合用三个课时完成。
第一课时，主要研究电场力做功的特点，并类比重力场中重力做功的特点，建立电势能的概念，解决电势能改变与电场力做功的关系问题，为下一节课的学习做好铺垫。
第二课时，从研究电场中确定的两点间移动电荷时，电场力做功和对应电势能变化的问题着手，探求描述静电场的能的性质的方法，并通过数学变形得到WAB/q=( EpA-EpB)/q= EpA/q-EpB/q后，分析Ep/q的物理意义，建立电八、教学过程设计 势和电势差的概念，并通过实例计算，认识电势的相对性和电势差的不变性，了解电势零点选择的意义和方法。
第三课时，以匀强电场中，从某一位置开始沿不同方向移动电荷过程中电场力做功问题的分析开始，一方面巩固计算电场力做功的计算方法，另一方面以“将电荷从某一确定位置开始移动到另外两个确定位置过程中电场力做功可能相等”自然引出电场中某些位置的电势相等的事实，从而引出等势面， 并介绍几种典型电场的等差等势面分布情况。最后总结出等势面与电场线的关联，比较它们表述的物理内容，进一步将抽象的静电场用直观形象的方法进行描述，加深对静电场的认识。

各位老师，以上教学分析和设计只是个人的一点认识和理解，恳请大家不吝赐教！
谢谢大家！ ！ ！