10.1 电势能与电势（第二课时）教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

《物理必修第三册》第十章 静电场中的能量 电势能和电势（第二课时） 课程基本信息 课例编号 2020QJ11WLRJ009 学科 物理 年级 高二 学期 第一学期 课题 电势能和电势（第二课时） 教科书 书名：普通高中教科书《物理》必修第三册 出版社：人民教育出版社 出版日期：2019年 7 月 教学人员 姓名 单位 授课教师 周玮 北京师范大学附属中学 指导教师 许洪发 黎红 北京师范大学附属中学 北京市西城教育学院研修中心 教学目标 教学目标： 物理观念：树立能量观念，理解电势能的概念，知道静电力做功与路径无关；理解静电力做功与电势能变化的关系，运用能量的观点去分析问题。 科学思维：在探究静电力做功的特点过程中再次领悟微元分割法的精妙之处，理解静电力做的的特点。 科学探究：通过与重力势能类比的方法对电势能进行研究，推导出电势能与静电力做功的关系。 科学态度与责任：渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，发挥学生空间想象能力，激发学生探索自然规律的兴趣。 教学重点： 电势概念的建立 教学难点： 理解电势是描述电场的物理量 教学过程 时间 教学环节 主要师生活动 1分钟 环节一：明确课程目标 上一章我们学习了静电场对电荷有力的作用。通过对电荷受到的静电力的研究，认识了电场强度这个物理量，它是描述电场的力的性质的重要物理量。上一节我们知道电荷在电场中具有电势能，这节课就可以通过对电势能的研究来认识另一个物理量——电势，它也是描述电场的重要物理量 11分钟 环节二：类比电场强度，建立电势的概念。 1.回顾电场强度概念的引入： 电场强度是描述电场的一个重要物理量。我们是用什么方法定义电场强度的呢？ 计算试探电荷的静电力与电荷量之比，该比值跟试探电荷无关，只与场源电荷及P点的位置有关。而且在电场的不同位置，该比值会不同。因此将该比值定义为电场强度，反映电场在各点的性质。 2.在匀强电场中计算电势能与电荷量的比值 做一做：在电场强度为E的匀强电场中，沿电场线方向有A、B、C三点， A、B与C的距离分别为l1和l2。若规定电荷在C点的电势能为0。计算电荷+q与电荷+nq在A、B两点的电势能以及电势能跟电荷量的比值。 发现规律：①电荷在电场中某点的电势能与电荷的电荷量有关；②电荷的电势能与电荷量之比跟电荷无关；该比值由电场及该点在电场中的位置决定。 做一做：在正点电荷形成的电场中，将电荷量为+q的试探电荷1从A点移动到无限远处，静电力做功为W。若规定电荷在无限远处的电势能为0。（1）计算试探电荷1在A点的电势能与电荷量的比值；（2）若将电荷量为+nq的试探电荷2放在A点，计算其电势能与电荷量的比值。 再次得到相同的规律：电荷在电场中某点的电势能与电荷有关；电荷的电势能与电荷量之比跟电荷无关。 3.类比电场强度，建立电势的概念 想一想： 类比用电场强度来描述静电场的力的性质，我们引入一个物理量来描述静电场的能的性质，这个物理量就是电势。 电势的定义为：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势。 电势的单位是伏特（V），1V=1J/C。 电势是标量，只有大小，没有方向。 10分钟 环节三：理解电势概念 1.通过定义计算电势。 做一做：匀强电场的电场强度为E=3000N/C，A、B与C的距离l1和l2分别为0.1m和0.04m。（1）以C点为零电势点，求A、B两点的电势；（2）以B点为零电势点，求A、C两点的电势。 2.通过对计算结果的分析，进一步理解电势。 ①电势具有相对性。应该先规定电场中某处的电势为0，然后才能确定电场中其他各点的电势。应用中常常选取大地为电势零点，理论研究中选取无限远为电势零点。对于选定的零电势点，电场中不同点的电势可以为正值，也可以为负值，它的正负表示大小。 ②沿着电场线方向电势逐渐降低。因为电场线是形象的描述电场的方法，沿着电场线方向电势逐渐降低，可以使我们直观的比较电场中两点电势的高低。 3. 综合运用。 想一想：如图所示，A、B、C是孤立点电荷电场中一条电场线上的三个点，电场线的方向由A到C。请你比较三点的电势高低和电场强度的大小。 分析：一定是φA>φB>φC，可能是EA>EB>EC，也可能是EA<EB<EC。讨论在正点电荷和负点电荷形成的电场中，电势与电场强度的不同，同时比较这两个物理量。 做一做：一个电场中有 A、B两点，电荷量q1为1×10-9C的试探电荷放在电场中的A点，具有－2×10-8J的电势能；q2为－2×10-9 C的试探电荷放在电场中的B点，具有6×10-8 J的