1.4电势能与电势 教学设计-2021-2022学年【新教材】高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

《电势能与电势》教学设计 云浮市云安区云安中学 蒋贤才 教学目标： 1. 将电场力做功与重力做功进行类比，理解电场力做功与电势能变化的关系，培养学生的能量观念； 2. 通过讨论电场力对试探电荷做功，理解电场力做功与路径无关的特点，提高科学论证能力； 3. 体会用比值定义法定义电势； 4. 知道等势面的定义，体会物理模型在研究具体问题中的重要作用。 教学重点： 1. 电场力做功的特点； 2. 电势能的概念； 3. 电场力做功与电势能变化的关系； 4. 电势的概念。 教学难点： 1. 电势能的概念； 2. 电势的概念。 教学方法： 采用类比的方法，学习和理解电势能、电势的概念，利用教材中“讨论与交流”栏目，引导学生进行思考、讨论，设置问题驱动学生开展探究学习活动。 课时安排：2课时 问题引入： 一个正电荷在电场中只受到静电力的作用，它在电场中由A点运动到B点时，静电力做了正功 。由动能定理可知，该电荷的动能增加 了。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？ 新课教学： 1、 电场力做功 情境：一个质量为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，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为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，方向跟电场强度的方向相同。 提出问题：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？ 【讨论与交流】如图所示，在场强为的匀强电场中，电量为的试探电荷沿三种不同路径从点A移动到点B，试讨论： （1） 沿（AB）路径的电场力做功是多少？ （2）沿（ACB）路径的电场力做功是多少？ （3）沿（ACB）路径的电场力做功是多少？ 这三种情况下电场力做功相同吗？ 1、研究表明，在匀强电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位置有关，与路径无关。 2、上述结论也适用于非匀强电场。 结论：电场力做功与电荷移动的路径无关。 二、电势能 1、概念：一个电荷在静电场中的某一位置具有的势能，这种势能叫作电势能，符号“”。 【讨论与交流】如图所示，在匀强电场中，电荷从点A移动到点B，电荷电势能的变化与电场力做功有什么关系？ 设电荷在A、B两点所具有的电势能分别是，。 类似于重力做功与重力势能变化的关系： 2、单位：焦耳，简称焦，符号为J。 3、电势能是一种能量形式，电荷的电势能是由电荷和电场共有的。 【思考问题】（1）在上图中，如果将一个负电荷从A点移动到B点，负电荷的电势能是如何变化的？ （2） 静电场中的电势能与地球表面存在的重力势能有什么区别？ 三、电势 电场力做的功与电荷的多少有关，电势能也与电荷有关，显然不能用它们来表示电场某点的性质，从电势能的学习中，会给我们一些启示。认识一个反映电场某点性质的物理量——电势。 【讨论与交流】有一个场强为的匀强电场，如图所示，规定负极板的电势能为零（极板接地）。取极板附近一点O，从与点O距离为的点A，把一个电量为的正试探电荷有点A移到点O。（1）电场力做了多少功？ （2）电荷在A点的电势能是多少？电势能与电量之比又是多少？ （3） 如果把电量换为，，…，结果又如何？你发现什么规律了吗？ 结论：（1）在匀强电场中，电荷在任意一点A的电势能与成正比； （2） 无论是多少，它的电势能与电量之比都是相同的。 研究表明，电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比，是由电场中这点的电场性质决定的，与试探电荷无关。 1、 定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比，叫作这一点的电势。 2、 定义式： 3、 单位：伏特，简称伏，符号“V”，1V=1J/C 4、 电场线指向电势降低的方向。 5、 相对性：常取大地的电势为零。 6、 标量，只有大小，没有方向。电势可以取正值，也可以取负值。 四、等势面 1、概念：电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。 【思考问题】在场源电荷为正点电荷形成的电场中，将一个电荷量为的带电体在电势为 的等势面上移动，电场力做了多少功？ 2、在同一等势面上，任何两点间的电势都相等，在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 3、等势面一定与电场线垂直，即与场强的方向垂直。 4、沿着电场方向，电势越来越低，即电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。 例题：雷雨云层可以形成几百万伏以上的电压，足以击穿空气产生几十万安培的瞬间电流，电流生热使空气发光，形成闪电；空气受热突然膨胀发出巨响，发出雷声。如图所示，雷雨云底部的电势较地面低V，闪电时，一个电子从雷雨云底部到达地面，求它的电势能变化量。 课堂小结： 1、用电势描述电场的性质；用电势能分析电学中的能量转化问题，形成初步的能量观