10.1 电势能和电势 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册
《电势能和电势》教学设计
一、基本信息
- 学科：高中物理
- 教材版本：人教版高中物理必修第三册
- 课时：1 课时（45 分钟）
- 课题：第十章第一节 电势能和电势
- 授课对象：高二年级学生
二、学科素养目标
（一）物理观念
- 通过类比重力场重力做功、重力势能，建立电场中静电力做功、电势能的认知模型，形成电场能的性质物理观念；
- 理解电势是描述电场能属性的物理量，区分电场强度（力性质）与电势（能性质），能运用
分析电势能、电势变化规律。
（二）科学思维
- 运用类比推理方法，将重力场规律迁移至电场，推导静电力做功与路径无关的结论，培养模型建构、逻辑推理能力；
- 结合电场线、公式多角度判断电势高低、电势能大小，能分正负电荷讨论能量变化，训练分类讨论、定量计算的科学思维。
（三）科学探究
- 通过匀强电场中电荷沿直线、折线、曲线移动的理论推导探究，自主归纳静电力做功特点，体验 “猜想 — 推导 — 总结” 的探究流程；
- 借助情景设问、随堂习题探究，自主总结电势、电势能的多种判断方法，提升证据推理、归纳总结的探究能力。
（四）科学态度与责任
- 体会物理规律内在的对称美（重力场与电场类比），感受物理知识统一、简洁的特点；
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- 理解电势能、电势相对性源于零势能点选取，建立 “物理量具有参考标准” 的严谨科学思维，养成规范解题、严谨分析的学习习惯。
三、教学重难点
重点
- 静电力做功特点、静电力做功与电势能变化的关系；
- 电势的定义、电势与电势能的区别与联系；
- 沿电场线电势降低的核心规律。
难点
- 区分正负电荷移动时电势能、电势的变化规律；
- 理解电势仅由电场本身决定，与试探电荷无关；
- 电势能、电势的相对性，零势能参考点的选取逻辑。
四、教学准备
多媒体 PPT 课件、匀强电场示意图、重力场对比示意图、课堂随堂练习题单
五、教学过程（45 分钟）
环节一：情景导入，回顾旧知（5 分钟）
教师活动
- 展示电场基础设问，依次抛出 3 个问题：
Q1：电场最基本的性质是什么？
Q2：描述电场力的性质用哪个物理量？
Q3：电荷在电场中受电场力发生位移，电场力会做功，伴随能量转化，这种能量是什么？
- 引导学生回忆重力场做功、重力势能知识，提出类比思路：重力场有重力势能，电场中是否存在对应的能量？
师生互动
师：谁能回答第一个问题，电场的基本特性？
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生 1：电场对放入其中的电荷有力的作用。
师：很好，我们用电场强度 E 描述电场力的性质，那电场除了 “力” 的性质，有没有能量相关的性质？电荷移动时电场力做功，能量如何变化？
生 2：力做功会有能量变化，重力做功对应重力势能变化，电场力做功应该对应一种电场相关的能量。
师：类比重力势能，今天我们就学习电场中特有的能量 —— 电势能，以及描述电场能性质的物理量：电势。
板书课题：电势能和电势
环节二：类比探究 —— 静电力做功特点（12 分钟）
教师活动
- 复习重力做功两大特点：与路径无关、重力做功改变重力势能；
- 出示匀强电场模型，分三种路径演示电荷移动：①直线 AB ②折线 AMB ③任意曲线；分步推导三种路径下静电力做功表达式；
- 组织学生分组计算、对比三种路径做功大小，引导总结规律；
- 演示正电荷沿电场线运动情景，结合动能定理分析能量转化。
师生互动
师：先回忆重力做功有什么特点？全班一起说。
全体学生：重力做功只和初末高度差有关，和路径无关。
师：那电场力做功会不会有相同规律？我们以匀强电场中 q 从 A 到 B 为例，先看直线运动，做功W=qE·|AM|，AM 是沿电场线的距离。如果走折线 MB 垂直电场线，电场力不做功，总功还是 qEd；曲线可以拆成无数小段，总功不变。大家小组讨论 1 分钟，总结静电力做功特点。
（学生小组讨论）
生 3：静电力做功只和初末位置有关，和走直线、曲线没关系。
师：总结到位！那正电荷从 A 向 B 顺电场线移动，电场力做正功，动能增加，能量从哪转化而来？
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