1.4电场力的功 电势能 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

4．电场力的功 电势能 北京市通州区潞河中学 赵永柱 一、教学内容分析 本节内容是在学生完成电场的力学特点后，经历由电场力做功的特点向电场能量性质的研究。学生要在没有电场能量感性认识的情况下建立起关于电势能的全新概念，并实现将力学知识与思维方法向电场迁移，再实现对电势、电势差等内容的学习。本节具有承前启后的作用。 学习电场力的功和电势能，可以在不可感知的电场中通过电场力做功认识电势能，对学生来说既是对功的概念理解的巩固和加深，同时又开辟了认识电场的新途径。通过与重力场的类比来获得间接的感性认识，提高和发展学生的物理思维能力。 二、学生分析 学生在学习电场能之前已经掌握了比较系统的研究能量及其转化的方法，随着学生物理思维能力的提升，学生有能力通过类比、推理等方法去实现模型的构建、规律的建立以及概念的抽象，实现对新知识的迁移学习。 静电场内容是从力学到电学的转折，对学生来说有一定的跨度，尤其是电势能的概念对学生来说很抽象、陌生，很不容易理解。采用与重力场类比的学习方法，可以大大降低学生的认识难度，即应用类比是学习静电场这一部分内容的行之有效的方法。 三、学习目标 1．科学观念。 （1）通过做功认识场具有能量，进一步通过电势能的学习丰富物质观和能量观。 （2）理解电场力做功的特点，知道电场力做功是电场中实现能量转化的途径。 （3）理解电势能的概念及电场力做功与电势能变化的关系，知道电势能是系统所有并且具有相对性。 2．科学思维。 （1）通过静电滚球的视频把实际问题向物理问题转化，提高学生的物理建模能力。 （2）通过与重力场的类比，突出类比法、微元法、控制变量法在建立电势能概念上的应用。 3．科学探究。 通过与重力场的类比，猜想得出电场力做功的特点、电场力做功与电势能变化的关系及决定电势能大小的相关因素，并利用以前学习过的知识对自己的观点进行分析论证，总结并得出结论，提高学生的科学探究能力。 4．科学态度与责任。 通过本节内容的学习，渗透将所学过的力学研究方法应用于其他科学领域中的理念，提高学生对物理的学习兴趣。 四、教学重难点 重点：电势能的概念和电场力做功与电势能变化的关系。 难点：当规定零势能点以后，用把电荷移动到零势能点过程中电场力所做的功表示电荷在电场中某点的电势能。 五、学习评价设计 知识：涉及电场力做功的特点、电场中的功能转化及电势能的概念的推理过程——通过学生对过程的理解、推理论证、力学方法的熟练运用来进行评价。 能力：注重推理能力和知识的迁移能力的落实，提升学生的物理思维——通过提问、讨论交流、归纳总结形成结论进行评价。 态度：注重调动学习兴趣，提高学习积极性，在学习中思维严谨、推理严密——通过表扬、赞赏、认可、激励进行评价。 方法：落实科学思维的培养，加强学生对类比法、微元法和控制变量法的应用，提升分析、推理、归纳、总结的能力——通过回答问题、活动参与和检查进行评价。 价值观：能够积极思考并回答问题，参与小组讨论，能够把学过的知识和方法迁移到本节课的学习当中——通过活动参与程度和课堂表现进行评价。 六、教学资源 多媒体投影（观看视频）。 七、教学方法 本节课主要采用讲授法和问题讨论法。 八、教学流程图 ( 主线 创设情境 引出问题 分析论证 形成结论 巩固提升 静电滚 球 电场中 的功与能 类比重 力场 分析 、 论 证 、 交流 归纳总结 加深 理解 转化为 物理问题 电场力 做功的特点 电势能 微元 法 控制变量 法 与路径 无关 W AB ＝ E p A － E p B 应用规律 解决实际问题 ) 九、教学活动设计 环节一：创设情境，把实际问题抽象为物理问题 视频：静电碰碰球实验，如图1所示（提示仔细观察）。 问题：通过观察你发现了什么有趣的现象？ 介绍：中央为高压球形电极——阳极，周边是接地的阴极。当转动手轮时，中央球形电极会带上高压电，金属箔球在静电感应下向球形电极运动，与球形电极接触后带上正电，之后受到与球形电极的静电排斥力作用，被弹离高压电极；当它们运动到周边的阴极时，正电荷被中和，而后又带上负电，于是在静电吸引力的作用下金属箔球又被吸回到了高压电极，并在正负电中和后重新带上正电。如此循环往复。 引导学生建立点电荷模型，引入库仑力来解释现象，如图2所示。 讨论与交流1：若只考虑金属箔球与阴极接触后带上负电的情形，可取一个金属箔球为研究对象，忽略重力的影响，此时的问题如图2所示。 回答如下问题： ①金属箔球受到几个力的作用？（只受库仑力作用） ②在库仑力的作用下，请描述一下金属箔球做什么运动？（加速度增加的加速运动） ③库仑力对金属箔球是否做功？（库仑力做正功） ④金属箔球的动能如何变化？（金属箔球的动能增加） ⑤是什么能量转化为金属箔球的动能？（电场