10.1 电势能和电势 教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.1《电势能和电势》教学设计 一、教材分析 本节内容是在上一章从力的角度描述静电场后起到承上启下作用的一节。从这一章开始，将从能的角度描述静电场，并为后续电路、磁场部分的学习奠定基础。 第一节的主要内容是引入电势能、电势的概念，同时，也对功能关系进行补充和完善。相较于上一章，本章从能的角度描述静电场更加抽象，学生掌握起来的难度更大。这就需要在教学中结合学生已有的知识点，引导学生触类旁通，横向思考。例如，在本节中，教材将静电力做功的特点、电势能的概念等内容与重力做功的特点、重力势能等加以类比，再进行讲解。这就使得学生的理解难度减小。 二、学情分析 在学习本节知识之前，学生已经对重力做功的特点、重力势能的相关规律有了一定的认识，也已经通过上一张的学习，对从力的角度描述静电场有了初步的了解。在以往的学习中，学生接触过类比法，能通过对相似的知识点的对比分析得出结论。但由于静电场部分的知识——特别是从能量的角度加以描述——比较抽象，学生在充分理解相关内容的过程中仍必然存在一定的困难，需要教师结合学生的分析进行由浅入深的引导。 三、教学目标 物理观念： 通过电势能概念的建立过程，丰富并完善学生的物质观和能量观。让学生在建立概念的过程中，体会运用科学的研究问题的方法和科学概念的建立对形成正确的物理观念的重要性。 科学探究： 通过对不同路径情况下电场力做功的分析，引导学生积极思考、合理质疑，进而利用已有知识研究解决新的问题，得出静电力做功与路径无关的特点，提高学生的科学探究能力。 科学思维： 经历建模、类比、推理、论证、质疑等科学思维过程，进行电场力做功情况的分析。在处理曲线路径的情况时，引导学生通过无限分割的思想将曲线化为直线，体会利用微元法的极限思想解决复杂问题的过程，逐步提升学生的科学思维能力。通过分析在电场中某一位置放入不同试探电荷的电势能变化规律，让学生体会用物理量之比定义新物理量的方法描述物体的某种属性的思维方法。 科学态度与责任： 在理论探究、推理论证的过程中，让学生体会并形成严谨认真、尊重事实的科学态度。 四、评价任务 【例1】两带电小球，电量分别为+q和-q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端， 置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示。若此 杆绕过O点垂直于杆的轴线转过180°，则在此转动过程中电场力做的功为（） A．零 B．qEl C．2qEl D．πqEl 【例2】（多选）如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知MQ<NQ,下列叙述正确的是（） A．若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少 B．若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加 C．若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少 D．若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷电势能不变 【例3】有一个电荷量q=－3×10﹣6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电 荷克服静电场力做6×10﹣4J的功，从B点移到C点，电场力对电荷做9×10﹣4J的 功，问：若以B点电势为零，则（1）点电荷q在A、C点的电势能各为多少？ （2）A、C两点的电势各为多少？ 【例4】(多选)在电场线如图所示的电场中，下述说法正确的是（） A．A点的电场强度大于B点的电场强度 B．A点的电势高于B点 C．负电荷在A点的电势能比在B点的电势能小 D．正电荷从B点移到A点时，电场力作正功 五、学习过程 1.复习回顾 （1）静电力计算公式 （2）做功的计算公式 （3）重力做功的特点 （4）重力做功WG与重力势能变化的关系 2.教学环节一：静电力做功特点 【提问】如图，将正的检验电荷q 沿不同的路径从A移至B点，求电场力的功。 若将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力的功。（微元法） 教师引导总结：三个不同的途径做功的结果是相同的。 【规律总结】静电力做功与路径无关，只与初末位置有关。对于非匀强电场同样 适用。 教学环节二：电势能 【问题探究一】一试探电荷在电场中某点由静止释放，将如何运动? 该电荷的动能增加，电势能减少。 【提问】什么是电势能？ 类比重力势能概念：物体在重力场中具有的能量，总结电势能概念：电荷在电场 中具有的能量叫电势能，用符号EP表示。 【提问】电场力做功和电势能的关系是怎样的？ 特点：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。 � WAB =−∆EP=−(EPb-EPA) = EPA− EPb �� 【问题探究二】如何求某点的电势能？ 电势能的大小怎样计算？ →如图，若A→B电场力所做功为WAB， 若以A点作为零势能面，则有EPA−EPQ=WAB� 因EPA=0 EPQ=-WAB 若以B点作为零势能面，则EPA-0=WAB，即�EPA= WAB� 【规律总结】 电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能面时静电力所做的功。 教学环节三：电势 【探究问题一】电势 如图，规定O点的电势能为零，求： （1）电荷量为-q的点电荷在A点的电势能。（2）电荷量为+2q的点电荷在A点的电势能。 引导回答，=常量。该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。 【总结】电势： 1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比称为电势。 2.定义式：��� �（计算带入正负） 3.单位：伏特（V），1V＝1J/C 4.电势具有相对性：确定某点的电势，应先规定电场中某处电势为零，通常取 大地或无穷远处的电势为零。 5.标量。有正负,正电势表示该处的电势比零电势高。 6.电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放 不放电荷及放什么电荷无关。 【探究问题二】判断电势高低 【提问】在下图中，电荷由A点运动的B点，完成表格。 注意：沿电场线方向，电势降低最快。 判断题：（1）沿电场线方向，电势逐渐降低。（√） （2）电势降低的方向一定是电场线的方向。(×) （3）电势降低最快的方向一定是电场线的方向。(√) （4）电势越高，电势能越大。(×) 【规律总结】判断电势高低的方法 （1）沿电场线电势逐渐降低 （2）电势能法：对于正电荷：电势能越大，电势越大；对于负电荷：电势能越大，电势越小。 【课堂小结】 1.静电力做功的特点：与路径无关 2.静电力做功与电势能变化的关系：WAB=EPA-EPB 2.电势能大小的计算：EPA=WAO 3.电势：φ=EP/q 判断电势高低：沿电场线方向电势逐渐降低 五、作业设计 1、下列说法正确的是（） A、在电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少 B、在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少 C、在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少 D、在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加 2、如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把+q和-q的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是() A．放上+q时，它们的电势能EA>EB>EC B．放上+q时，它们的电势能EC<EB<EA C．放上－q时，它们的电势能EC>EB>EA D．放上－q时，它们的电势能EA<EB<EC 学科网（北京）股份有限公司 $$