电势能和电势教学设计

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1、第一课时（一）创设问题情景1．复习静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。起到一个承上启下的过渡作用。2．创设问题情景：在匀强电场中某电由静止释放一试探电荷，静电力将对试探电荷做功使试探电荷获得动能，是什么能转化为试探电荷的动能呢？这种能又该如何量度呢？从而引入新课。（二）新课教学1、认识电场力做功的特点依据“功是能量转化的量度”的思想，要研究问题情境中的能量转化，不妨先从研究电场力做功的问题，自然过渡到分析电场力做功的特点。呈现问题1：让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点(A、B沿

2、场强方向的距离为L)，计算这几种情况下电场力对电荷所做的功。沿电场线方向运动时，根据恒力做功的计算方法：W＝F

3、AB

4、＝qEL

5、；沿与电场线有一定夹角的直线运动时，根据恒力做功的计算方法：W＝F

6、AB

7、cosθ＝qEL；沿任一曲线路径运动时，根据选取微元“化曲为直”的思想，求功的累加可得：W＝W1＋W2＋W3＋……＝qEL

8、分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，得出初步结论：匀强电场中静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。呈现问题2：让试探电荷q在非匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，请你尝试计算几种情况下电场

9、力对电荷所做的功，你又有什么新的发现？根据选取微元“化变为恒、化曲为直”的思想，通过分析计算，进一步得出：上述结论在非匀强电场中也是成立的。呈现问题3：过去学过的哪种力做功也具有与电场力做功相似的特点？请你列举出它们的相似点。接着引导学生认识到根据这种相似性，我们可以采用类比研究的方法来认识电场力做功问题，这就为我们研究开始提出的问题提供了有效的路径。教师讲授：重力场中，被举高的物体因为受到重力作用总有下落的趋势，而在下落过程中重力做功的多少跟路径无关，只跟初末位置有关，因此，我们说重力场中物体具有重力势能，那么，试探电荷在电场中受到电场力总有沿电场力方向运动

10、的趋势，而且电场力做功也跟路径无关，只跟初末位置有关，那么电场中电荷应该也具有一种势能，我们给它取个名字就叫静电势能，简称电势能。电势能用Ep表示。就像重力势能是由物体和地球共有一样，电势能也是电荷和电场所共有。呈现问题4：重力场中，重力做功的过程中伴随着重力势能与其他形式能量的转化，那么，电场力做功过程中是否也有电势能与其他形式能量的转化呢？请分析开始提出的问题，谈谈你的认识。学生发言后总结出，开始提出的问题中，就是电势能转化为试探电荷的动能。接着引导学生结合重力场类比定性分析静电力做功与电势能变化的关系通过知识的类比，让学生能从中感受到新知识的得出也可以通

11、过已有获取。呈现问题5：静电力做功与电势能变化之间有何定量关系呢？引导学生认识到：电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而他们总量保持不变。故有WAB＝EKB-EKA＝EpA－EpB＝－（EpB－EpA）＝－△Ep呈现问题6：如下图，如何确定物体在A点的重力势能呢？通过类比，你认为如何确定试探电荷在A点的电势能比较恰当？学生发表观点，教师引导学生认识只有先确定零电势能位置，电势能才有确定的值。根据功能关系可知，电荷在电场中某点所具有的电势能的大小就等于将该电荷从该点移动到零电势能位置电场力所做的功。即EpA＝WA0也就是说

12、，电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置所做的功。最后，注意提醒学生两点，一是通过类比推理得到的认识还需要经过实验的检验，当然前面的类比得到的认识已经经受住了实验的检验，证明是正确的。二是进行类比的两个对象之间也可能存在本质的差异，因此，要注意他们的不同。然后组织学生讨论教材P19上面的讨论交流，认识到静电力做功与重力做功的不同：任何物体所受到的重力方向都是一样的，因此无论哪个物体，沿某一确定的路径移动时，重力做功的正负是一样的，电势能与其他形式能量的转化方向也是一样的，但由于不同种电荷在同一电场中所受到的电场力方向不一样，因此在电场中沿着

13、一条确定的路径移动正负电荷时，电场力做功的正负是不一样的，电势能与其他形式能量的转化方向也是不一样的。但WAB＝EKB-EKA＝EpA－EpB＝－（EpB－EpA）＝－△Ep这一关系是一样的。因此，比较电荷在电场中两点所具有的电势能高低时，首先要弄清正、负电荷在电场中受力情况和运动情况，然后根据电场力做功情况和对应的电势能变化情况再进行判断。以上设计通过对内容的适度拓展，引导学生能通过自己对不同事例的分析，意识到对问题考虑的全面性，同时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同侧面，达到对问题的全面解决。提高思维的深度和发散能力，达到“以训练学生的物理思维为

14、核心，以提升学生的科学探究能力为重点”