10.2 专题 等差等势面中电荷的动能、电势能转换 教学设计 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

等差等势面中电荷的能量转换 1、 教学目标 理解该类习题的问题图式；能用自己的语言陈述问题图式的各成分；在有提示的场合，可运用该图式解决该类型习题。 2、 问题图示 问题情境 解题所需知识与技能 策略 1、 只有静电力做功。 2、 给出了一系列等差等势面且已知其中一等势面的电势。 3、 给出了从一个等势面到另一等势面，静电力所做的功（也可以两等势面的动能或电势能）。 4、 至少一个等势面的动能已知。 1、 电势和电势能的关系。 2、 静电力做功与电势能变化电势差的关系 3、 动能定理。 4、 动能与电势能之和守恒成立的条件 1、 列出如下表所示的表格。 2、 根据Ep=qφ计算已知电势的等势面处的电势能。填表。 3、 根据W=-∆Ep计算量等势面的电势能之差，相邻等势面的电势差与电势能差均相等，结合上面已知的电势能，得到全部等势面的电势能。填表。 4、 将已知的动能填表，得到的动能与电势能之和，根据动能与电势能之和守恒，填写其他位置的动能。 a b c d …… Ek/(eV) Ep/(eV) 电势（V） 三、教学过程 1、新题解决阶段 例题1：对学生来说，该类习题还是新题，教师引导学生利用弱方法审题、分析题。 【审题】 已知：四个相邻等势面电势差相等，3的的电势为0V，a、b两点电势已知。 待求：电势能-8eV时的动能。 【分析题】 物理状态：相邻等势面电势差相等，则电荷的电势能差也相等。等势面3的电势为0，则此处电荷的电势能为0。只有电场力做功，电势能与动能之和不变。 教师引导学生利用向前推理法得到解题思路： 从a到b，动能减小21eV，电势能则增加21eV，经过了三个等势面的间隔，从1到4，每个间隔电势能增加7eV，等势面3的电势能为0，得到其他等势面的电势能。填入表格。 1 2 3 4 Ek/(eV) Ep/(eV) -14 -7 0 7 电势（V） 已知a、b的动能，填写表格。电势能和动能之和不变，为12eV。当电势能-8eV，动能20eV。 1 2 3 4 Ek/(eV) 26 5 Ep/(eV) -14 -7 0 7 电势（V） 2、图示学习阶段 教师从两方面引导学生总结两道题：一是该习题的情境，而是解决思路。教师加以总结、提炼，形成该类习题的问题图示（详见上文“问题图示部分”）。 3、学生练习运用图示解决问题 图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是（　AB　） A．平面c上的电势为零 B．该电子可能到达不了平面f C．该电子经过平面d时，其电势能为4 eV 参考答案：AB 易错点：学生在思考B项时，在速度方向有功能固着，想不到速度可能在a的平面内存在分量。 列出表格： a b c d f Ek/(eV) 10 8 6 4 2 Ep/(eV) -4 -2 0 2 4 电势（V） 4 2 0 6 8 4、 跟进落实 如图所示，曲线表示某电场的等势面，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则分析正确的是（ ） A．一正电荷从b点运动到e点，电势能不变 B．一电子从a点运动到d点，电场力做功为 C．b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左 D．a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最小 【答案】AC 【详解】 列表： a b c d f Ek/(eV) 10 8 6 4 2 Ep/(eV) -4 -2 0 2 4 电势（V） 4 2 0 6 8 A．同一个等势面上电场力不做功，所以电势能不发生变化，故A正确； B．一电子从a点运动到d点，电场力做功为故B错误； C． 电场线与等势面处处垂直，沿着电场线反向电势降低，所以b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，故C正确； D．电场强度的大小看电场线疏密，根据电场线与等势面处处垂直，所以b点的电场强度大小最大，故D错误。 $$