1.4 电势能与电势 课件 -2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第一章 静电场的描述 1 第四节　电势能与电势 2 一、课标分析及解读 1、内容要求 3.1.5 知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。 静电场中有关能量的概念和规律，包括电势能、电势、等势面、电势差与电场强度的关系等。 3 一、课标分析及解读 具体来看： 物理观念上： 学生学习了电势能概念之后，电场能的性质有更清晰的理解。电势能跟重力势能有共性，都是与位置有关的能量形式，其场力做功都与路径无关，场力功都等于势能的减小量;也有区别，其不同的是电荷有正有负，电势能的大小不仅跟电荷量的绝对值有关，还跟电荷的正负有关。 4 一、课标分析及解读 具体来看： 科学思维上： 主要采用演绎的方法。 比如，把恒力做功的普遍性公式用于匀强电场中静电力做功的情况，推导出静电力做功与路径无关的结论。比如，根据静电力的功等于电势能减小的规律以及电势差的定义“UAB= φA－ φB”和电势的定义“φ = E/q”，推导出静电力的功与电势差的关系式“WAB= qUAB”。 再比如，把“WAB= qUAB”的规律用于匀强电场，推导出匀强电场中电势差与电场强度的关系“UAB= Ed”。 一种由一般的知识、原理推导出特殊或个别的结论的逻辑推理方法(跟“归纳”相对)。 5 二、教材内容分析 “电场强度”和“静电力”等概念是从力的角度描述电场，“电势能”“电势”“电势差”等概念则是从能的角度描述电场。本节以静电力做功和电势能为主线展开，首先通过静电力做功与电势能的关系引入电势能；接着通过类比的方式引入电势和电势差的概念；其后从力和能的关联角度讨论电场强度和电势差的关系 静电场中涉及的物理量有六个，分别是：静电力、电场强度、静电力做功、电势能、电势、电势差。这些概念和物理量是紧密相关的，教师在教学中应使学生对上述相关物理概念的理解形成相互关联的、紧密的知识闭环(可参考本单元知识结构图)。 6 二、教材内容分析 在教学中应注意知识的铺垫和引申。教材中有关“静电力做功与路径无关”,“重力做功与路径无关”的拓展。教材除了通过两种直线路径外，还折线路径。运用微元和极限的思想可以拓展到任意曲线路径。教材中有关“静电力做的功及其与电势能变化量之间的关系”是对之前所学的“重力做功等于重力势能变化量的负值”的拓展。 在学习此部分内容时，学生已经学习了动能定理，因此教师在此可以引导学生通过势能的功能关系和动能定理两个维度进行双向的教学建构，从而使学生对相关概念和关系的理解更进一个层次。 “电势”概念的建立，它是电场强度概念建立过程的引申。 7 二、教材内容分析 在教学中还应注意进行类比和对比。本节教学中，电场力做功、电势能、电势、电势差是既有关联又有区别的物理量和概念；同时这几个概念又和重力做功、重力势能、高度、高度差的关系相类似。在教学中应注意利用对比和类比进行新概念的教学，帮助学生建构相关知识体系。 8 二、教材内容分析 在本节教学的过程中，应注意通过演绎的方式培养学生的科学思维素养。比如，恒力做功的普遍性公式与静电力做功相结合可推导出静电力做功与路径无关。由静电力做的功与电势能变化量的关系，以及电势差的定义和电势的定义推导出静电力做的功与电势差的关系式。将静电力做的功与电势差的关系规律用于匀强电场，推导出匀强电场中电势差与电场强度的关系。 9 二、教材内容分析 10 二、教材内容分析 (1)静电力做功的特点：通过微元分割的方法和类比的思想推导静电力做功的特点。 (2)静电力做功与能量转化的关系：通过实验探究和理论推导建立静电力做功与电势能变化的关系，认识电场中的能量转化方式。 (3)电势能：通过实验探究、类比等方法建构电势能的概念。 (4)电势：通过重力场中“地势”的概念、重力做功跟始末位置的“地势差”有关等已学的相关知识，类比建立电势概念。通过比值定义电势，体会比值定义法的重要特点。理解电势高低与试探电荷无关，只与电场本身性质有关，认识电势是表征电场性质的重要物理量。 本节包含静电力做功的特点、静电力做功与能量转化的关系、电势能、电势四个三级主题。 11 二、教材内容分析 (1)静电力做功的特点：通过微元分割的方法和类比的思想推导静电力做功的特点。 (2)静电力做功与能量转化的关系：通过实验探究和理论推导建立静电力做功与电势能变化的关系，认识电场中的能量转化方式。 (3)电势能：通过实验探究、类比等方法建构电势能的概念。 本节包含静电力做功的特点、静电力做功与能量转化的关系、电势能、电势四个三级主题。 12 二、教材内容分析 (4)电势：通过类比的方法建立电势概念。通过比值定义电势，体会比值定义法的重要特点。理解电势高低与试探电荷无关，只与电场本身性质有关，认识电势是表征电场性质的重要物理量。 (5)等势面：了解等势面的空间特征，通过作图描述常见电场的等势面；明确等势面与电场线的垂直关系。 本节包含静电力做功的特点、静电力做功与能量转化的关系、电势能、电势四个三级主题。 13 三、学情分析 1.知识层面: 学生能够从力的视角来研究电场的性质，而本节的教学则是要求学生从能的视角进一步研究电场的性质。本节所涉及的电学中的六个重要概念(静电力、电场强度、静电力做功、电势能、电势、电势差)亦为后续单元的学习奠定了基础。 学生在学习电势能时，已经学习并掌握了动能定理的知识，借助重力做功和重力势能的关系以及动能定理，引申静电力做的功W跟电势能变化△Ep。的关系。 14 三、学情分析 2.思维层面 学生对力和运动以及能的相关知识已有了基本认知和掌握，具备一定的对比、类比和思维迁移的能力；学生对微元法和比值定义法也有了相当的认知和理解。 这为从静电力做功的特点和功能关系导出电势能的概念，并进而导出电势和电势差的概念奠定了基础；因此教学中可通过类比和对比“重力做功与重力势能的关系”及“静电力做功与电势能的关系” 之间的联系和区别，深化学生对物质观和能量观的理解。 15 四、教学目标 素养要素 课时学习目标 物理观念 1.运用类比等方法建构电势能、电势等概念；通过认识处于电场中的电荷具有能量的性质，逐渐建立电场中的能量观。2.通过理论推导，建立静电力做功与电势能变化的关系，认识电场中的能量转化方式。3.通过认识试探电荷在电场中的不同位置所具有的电势能不同，深化电势概念，认识电势是表征电场性质的重要物理量。 科学思维 1.运用微元分割的方法和类比的思想，推导静电力做功的特点及静电力做功与电势能的关系。2.通过类比建立电势概念。3.通过比值定义电势，体会比值定义法的重要特点。理解电势高低与试探电荷无关，只与电场本身性质有关。 科学探究 1.探究静电力做功的特点，认识静电力做功与能量转化的关系。2.探究电场中能的性质，认识电势能与电势的概念。 科学态度与责任 1.通过类比法和微元法在物理概念与规律教学中的应用，体会不同物理现象的共性特点，培养物理兴趣。2.通过对生活中有关物理现象的观察，体会得到物理结论的方法，增强探索自然规律的兴趣。 16 五、教学设计整体思路 静电场中涉及的物理量有六个，分别是：静电力、电场 强度、静电力做功、电势能、电势、电势差。这些概念和物理量是紧密相关的，在教学中应使学生对上述相 关物理概念的理解形成相互关联的、紧密的知识闭环。 17 六、教学重难点突破 重点：理解电势能、电势的概念，掌握电势能变化与静电力做功的关系。 难点：电势概念的建立。 重难点说明：电场是一种客观存在的物质，但它却看不见、摸不着，描述它的电势等物理概念是较为 陌生和抽象的，很难被学生接受。本节的概念教学有助于提高学生的科学 思维能力，培养学生的核心素养，但同时也是教学过程中要突破的难点。 重难点教学策略：对学生来说能量已经是熟知的概念，所以在教学过程中，采取先分析静电力做功、 得出电势能的概念、再学习电势的策略，更符合学生的认知规律。电势的概念较为抽象，可通过与重力场中的“地势”等相关概念进行类比，使其更易于理解。 18 七、板书设计 19 七、板书设计 20 null 2019 67603.68 $$