10.1.1 电势能和电势—电势能—人教版（2019）高中物理必修第三册教案

课 时 教 案 第 10 单元 第 1 案 总第 6 案 课题： §10.1.1 电势能和电势—电势能 【教学目标与核心素养】 1．理解静电力做功的特点，会计算电场力做的功 2．掌握电势能的概念，根据定义能简单计算电势能 3．掌握静电力做功与电势能变化之间的关系 4．通过理论探究，培养学生分析问题解决问题的能力 5．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 【教学重点】 1．电势能的理解 2．静电力做功的特点，静电力做功与电势能变化的关系 【教学难点】 1．静电力做功与电势能变化的关系 【教学过程】 复习引入： ⑴重力做功的特点 ⑵重力做功与重力势能的关系 通过前面的学习我们知道，电荷在电场中会受到力的作用，所以电场强度是反映电场力的性质的物理量，从本节开始我们将从另外的角度进一步研究电场—能的角度。 阅读教材P26思考与讨论 如图，一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一 定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为 q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE， 方向跟电场强度E的方向相同。 重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否 也具有这一特点？ 一、静电力做功的特点 如图所示试探电荷在电场强度为E的匀强电场中沿不同的路径从A移动到B点，计算这几种情况下静电力对电荷做的功。 ⑴q沿直线从A到B静电力所做的功 ⑵q沿折线从A到M、从M到B静电力所做的功 ⑶q沿任意曲线从A到B静电力所做的功 总结：A→B 无论沿什么路径，静电力做的功只与电荷的起始位置与终止位置有关，即：W=qE· =qEd （要强调d的含义） 电场力做功特点：静电力做的功与电荷经过的路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关（学生要理解两个位置的含义，即只与初末位置间的电势差有关）。 注：这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明，对于非匀强电场也是适用的。 例：带电粒子运动一周又回到A点，电场力做的功？ 例：带电粒子从A移动到B点，电场力做的功？ 重力做功与静电力做功的比较 重力做功 电场力做功 相似点 重力对物体做正功，物体的重力势能减小；重力对物体做负功，物体的重力势能增加。其数值与路径无关，只与始末位置有关。 电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小；电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加。其数值与路径无关，只与始末位置有关。 不同点 重力做功的正、负比较容易判断，例如：物体上升，重力做负功。 由于存在两种电荷，电场力做功和重力做功有很大的差异。例如：同一电场中沿同一方向移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是相反的，电场力做功的正负也是相反的。 应用 由重力做功的特点引入重力势能 由电场做功的特点引入电势能 二、电势能（ Ep ） 我们知道，功和能量的变化密切相关。静电力做功具有跟重力做功一样的特点，即静电力做功的多少与路径无关，只与电荷在电场中的始、末位置有关。电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。以符号Ep表示。 1．定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。 2．单位：焦耳 符号“J” 电子伏“eV” 3．性质 ⑴相对性：电势能是相对的，与零电势能面有关，通常规定大地或无穷远处电势能为零。 ⑵标量性：电势能是标量，有正负，正负表大小， ⑶系统性：电势能由电荷和电场共有，（系统性） 三、静电力做功与电势能变化的关系 ⑴正电荷：沿着电场线方向，静电力做 功，电势能 。逆着电场线方向，静电力做 功，电势能 。 静电力做负功也称为克服静电力做功。 ⑵负电荷：如果移动的是负电荷呢？（在初末位置固定的情况下，移动正电荷和负电荷是不同的，学生结合移动正电荷和电场力方向的关系进行分析，教师点评反馈。） 即：静电力对电荷做正功，电荷的电势能减少，减少的电势能等于静电力做的功。（分正负电荷两种情况） 静电力对电荷做负功，电荷的电势能增加，增加的电势能等于电荷克服静电力做的功。（分正负电荷两种情况） 结论：静电力做功是电荷电势能变化的量度，静电力做了多少功，电势能就发生多少变化。 关系式：WAB = EpA- EpB= -ΔEp ① 如果只有静电力做功，减少的电势能全部转化为动能，可得： ② 联立①②得: ，即电势能与动能之和保持不变。 如果除电场力做功之外还有重力做功，则有： ③ 由①②③得： 即：在只有重力、电场力做功的情况下，电势能与机械能之