（沪科版选修3-1）物理：2.3《研究电场的能的性质》教案（2）

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课题： 2.3研究电场的能的性质 课型
（知识、能力、思想）教学目标 一、知识目标：1. 理解电势差的概念及其定义式UAB=WAB/q，并会运用此公式进行有关的计算；2. 理解电势的概念，知道电势和电势差的关系UAB=φA－φB ，知道电势的值与零电势点的选择有关，知道在电场中沿着电场线的方向，电势越来越低；3. 知道什么是电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系.?二、能力目标：利用学生已经掌握的知识进行类比、概括讲述新知识，培养学生对新知识的自学能力，逻辑推理能力，以及抽象思维的能力．三、思想目标：⒈培养学生的辨证唯物主义观点；⒉通过简洁明快的语言，严谨流畅的逻辑推理，层层深入，类比分析，使学生进一步提高对语言美、逻辑美的审美感受力。
（重点、难点）教材分析 重点：电势差、电势、电势能的概念及物理意义，电场力做功与电势能改变的关系。难点：电势差的定义UAB=及对“沿电场线方向电势降落”的理解。
板书设计示意框图 13.5 电势差 电势电势能电场力做功电势能的变化概念及大小二、电势定义：定义式：单位：物理意义：是标量。与电势能的联系与区别：三、电势差定义：（1）（2）单位：是标量。应用WAB=qUAB时的两种思路：应用UAB=求UAB时，将WAB，q正负号一同代入.
时量 教学操作过程设计（重点写教师怎么教及学生怎么学，要创造性设计课堂结构和教学模式）21世纪教育网 备注21世纪教育网[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]
教 师 活 动 学生活动
4/ 一、新课引入在这节课之前，请同学们回答下面两个问题：⒈电场的最基本性质是什么？电场中某点的电场强度是如何定义的？⒉将一电荷放入某一电场中从静止释放，不考虑除电场力以外的其它力对电荷的作用，该电荷将会怎样？ 思考并回答老师的提问
2.3研究电场的能的性质
时量 教 师 活 动 学生活动 备注
30/2/4/ 在学生回答的基础上，教师总结：⒈电场的最基本性质是就是对放入其中的电荷有力的作用；电场中某点的电场强度是用放在该点的试探电荷所受到的电场力与该试探电荷的电荷量的比值来定义的。强调指出：电场中某点的电场强度是由电场中该点的空间位置决定的，与试探电荷的正负、电荷量的多少及是否存在试探电荷均无关，反映了电场的一种的性质——力的性质。⒉将会在电场力的作用下运动。设问：电荷在电场中运动，电荷将获得动能，由能的转化和守恒定律，电荷获得的动能是由什么能转化而来的呢？提问：遇到这样的问题，你将会怎样想呢？（请一位同学回答）老师引导学生想到：电荷在电场中是不是会具有一种什么形式的能呢？教师肯定这一种想法，并指出：电荷在电场中具有一种能——电势能，这说明电场具有能的性质。前面我们已经学习了电场的力的性质（是用场强来描述的），今天我们一起来学习描述电场的能的性质的物理量——电势差 电势。（板书课题）二、新课教学刚才，我们已经猜想到电荷在电场中具有电势能，下面我们一起来探讨一下有关电势能的问题。（一）电势能⒈电场力做功说明：为了研究问题的方便，我们以匀强电场为例，如下图，匀强电场中，电荷从A点移动到B点。要求学生求出电荷沿直线或沿曲线从A到B的过程中电场力所做的功及讨论、总结出电场力做功的特点。在学生回答的基础上总结：a.电场力的大小为恒力，则电场力做功大小为： (θ为Eq与S之间的夹角)。b.电场力做功与路径无关，仅与电荷所受到的电场力及电荷在电场中的始末位置有关。设问：我们前面学到过什么力做功具有类似的特点？引导学生回顾一下重力做功的特点：与路径无关，仅与物体所受到的重力及物体在重力场中的始末位置有关。进一步提问：⑴重力做功伴随着什么能的转化？（重力势能）⑵重力做功的多少与物体重力势能的变化关系怎样？（重力做多少正功，物体的重力势能就减小多少；重力做多少负功，物体的重力势能就增加多少。即：WG=-△EP）过渡性提问:在这节课之前,我们已感受到电荷在电场中存在着一种能 电势能,你是否已领悟出电场力做功与电荷电势能变化的关系呢 ⒉电势能的变化引导学生回答并总结:电场力做多少功，电势能就减少多少。电场力做多少负功，电势能就增加多少。说明:⑴电场力做的功及电势能的变化分别用W和Δε表示,则电场力做功与电势能变化的关系为:W=-Δε⑵电场力做正功，电势能就减少；电场力做负功，电势能就增加。这实际上是从做功的角度来看电势能的变化规律。问：若从电荷的移动方向上来考虑, 电势能的变化规律有如何呢 引导学生总结：从移动方面看, 电势能的变化规律是：正电荷顺着电场线移动，电势能减少；负电荷顺着电场线移动，电势能增加。⒊电势能的概念及大小⑴概念过渡语:电势能的变化(Δε)是一个过程量,是不是与两个状态量相对应,这两个状态量会是什么呢 其对应关系怎样 引导学生回答出:电荷在这一过程中始末状态的电势能(ε始、ε末);Δε=ε末-ε始进一步讲解:电场力做功与电势能的关系可表示为:W=-Δε=-(ε末-ε始)。我们已了解到,电场力做功与路径无关,仅与电荷所受到的电场力及电荷在电场中的始末位置有关。请同学们回顾一下我们对重力势能的理解(物体由于受重力而由相对位置决定的能),然后谈谈你对电势能这一概念的理解。在学生回答的基础上教师总结: 由电荷在电场中的相互作用和相对位置决定的能叫做电势能。说明：存在于电荷与场源电荷所组成的系统中,但我们通常说它为电荷的电势能,就正如我们说物体的重力势能一样。⑵电势能(ε)的大小设问：电荷在电场中某一位置的电势能究竟有多大呢 请同学们结合物体重力势能大小的定义方法为电势能的大小下一个定义。定义：电荷在电场中某点的电势能的大小等于该电荷从该点移到参考点时电场力所做的功。定义式：ε=W单位：J说明：要选一个参考点,电荷在该参考点的电势能规定为零；参考点可任意选择；通常以无穷远处为参考点；电荷的电势能具有相对性。电势能是标量,其正负表示比参考点的电势能大还是小。过渡：不同的电荷在电场中的同一点的电势能是不同的，但人们研究发现,对于某一电场中的同一点来说，ε/q却是一个常数(可借助电荷在匀强电场中的电势能与其电荷量的比值说明一下)。这说明ε/q比值反映了电场的一种性质——电场的能的性质。在物理学中将该比值定义为电势。(二)电势(φ)⒈定义：电荷在电场中某点具有的电势能与其电荷量的比值叫做该点的电势。⒉定义式：φ=ε/q⒊单位：V⒋物理意义：电场中某点电势的大小，等于单位正电荷在该点所具有的电势能即由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功。⒌电势为标量，可正可负，正负表示比参考点的电势高还是低。指出：一般点电荷形成的电场中取无穷远处电势为零；电器接地时，取接地点电势为零。说明：电势具有相对性。电势的大小与参考点的选择有关。讨论：若取无穷远处电势为零，则正电荷或负电荷产生的电场中各点电势具有什么特点？(引导学生从做功的角度分析)学生讨论、总结：①取无穷远处电势为零时正电荷电场中各点电势都大于零；负电荷电场中各点电势都小于零。②沿着电场线的方向电势越来越低。⒍与电势能的联系与区别①区别：电势能研究对象是电荷。电荷在电场中具有电势能。电势研究对象是电场，电场中不同点的电势有高有低。②联系：电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷在该点具有的电势能。即：φ=ε/q过渡：电场中某一点的电势的大小与参考点的选取有关，实际上，在很多具体问题的研究上，我们并不需要了解电场中各点的电势究竟有多大，仅需了解电场中某两点间的电势的差值多大。正如在重力场中，对于高度和高度差，研究高度差比研究高度更具有实际意义一样。在物理学中，把电场中某两点间的电势的差值叫做电势差。(三)电势差⒈定义：⑴定义1：电场中A、B两点的电势之差叫做A、B两点的电势差。定义式：引导学生推导出电势差的第二种定义：⑵定义2：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q，叫做A、B两点间的电势差.定义式：物理意义：在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功WAB.说明：这又是一个由比值来定义的物理量。讨论：UAB与零电势点的选取有关吗？由什么决定？由WAB、q决定吗？WAB由q、UAB决定吗？?与学生一道讨论、总结：UAB与零电势点的选取无关，仅由电荷移动的两位置A、B决定，与所经路径，WAB、q均无关，但可由UAB=计算UAB. 而WAB却由q，UAB决定。这些也可由比值定义法定义概念的共性规律中得到。⒉单位：伏特 符号V 1V=1 J/C⒊是标量：电场力做功可正可负，故两点间电势差也可正可负。正负表示大小。例⒈如图所示的电场中，A、B两点间的电势差UAB=20 V，电荷q=－2×10－9C由A点移到B点，电场力所做的功是多少？?解：电场力所做的功为：WAB=UAB·q=20×(－2×10－9)=－4.0×10－8J或：电场力所做功WAB=UAB·q=20×2×10－9=4×10－8J。因F电方向从B到A，s方向由A到B，故电场力做负功.⒋应用WAB=qUAB时的两种思路：?①可将q,UAB，连同正负号一同代入.?②将q,UAB的绝对值代入。功的正负依据电场力的方向和位移（或运动）方向来判断。例⒉在如图所示的电场中，把点电荷q=+2×10－11C，由A点移到B点，电场力做功WAB=4×10－11J.A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？?解：由电势差定义式，得?⒌应用UAB=求UAB时，将WAB，q正负号一同代入。⒍说明：在有些具体问题中，我们只关心两点间电势差的大小,不区分UAB和UBA，这时电势差取正值，也称电压，都简写为U。四、课堂总结今天，我们从能的角度研究了电场。虽然，电势能的变化、电势能、电势及电势差的定义从在场中移动电荷电场力做功而来，也尽管电势能的变化、电势能与场中电荷有关，但电势及电势差本身却和场中的电荷毫无关系（这和场强惊人相似），这反映了电势能的变化、电势能不是描述电场的物理量，而电势、电势差只与电场有关，是描述电场的物理量，且是描述电场的能的性质的物理量。再就是我们要注意到的是，电荷在电场中某点的电势能及该点的电势与零电势(或零电势能)点的选取有关，但电荷在电场中移动时其电势能的变化及电场中某两点的电势差却与零电势(或零电势能)点的选取无关。本节我们学习的概念非常多，有的只和电场相关，有的和电场和场中的电荷均有关；但它们有一个共同点：都是标量。同学们要在短时间内全部、准确地理解它们的内涵是很不可能的。希望大家通过阅读教材、反馈练习、相互交流中逐渐加深印象。五、作业布置将带电量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5J的功，则?（1）A、C间的电势差UAC.?（2）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？?解：（1）UAC=3 V(2)∵WAC=WAB+WBC=－3×10－5+1.2×10－5=－1.8×10－5J可见电势能增加了1.8×10－5J. 积极思考老师的问题求解问题，讨论、总结电场力做功的特点思考、回顾、总结类比思考、讨论并回答老师的提问思考、讨论并回答老师的提问思考、讨论并回答老师的提问在老师的诱导下，理解电势思考、讨论并回答老师的提问和老师一道总结在老师的诱导下，理解电势差思考、讨论并回答老师的提问熟悉解题方法，总结解题思路熟悉解题方法，总结解题思路了解电压和老师一道回顾本节课知识完成作业
教学后记
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