视听教育(99下半年全国)及答案

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1、山东科学技术出版社物理选修3-1《电场力做功与电势能》教学设计 【设计理念】电场是一种客观存在的物质，但它又是看不见、摸不着的，描述它的电势能、电势和电势差等物理概念都较为陌生和抽象，很难被学生接受，如果借助于类比的方法，可以将陌生的对象与熟悉的对象相比较，寻找不同事物变化中所具有的共性，给这些陌生的、抽象的、不易理解的事物（概念、规律）赋予间接的、形象的、通俗易懂的形象，有利于启发学生思路，化难为易，使学生顺利而全面地认识物理现象和物理规律，达到知识的正迁移，形成物理概念和掌握物理知识。在物理概念的学习中把电势能、电势和电势差与重力场中的重力势能、高度和高度差进行科学的类比，达到掌握知识的目

2、的。在物理规律的教学中，也可通过类比进行迁移。利用重力做功的规律，可知重力做功与路径无关，只与重力和初、末位置的高度差有关，即W＝mgh，而且重力做多少功，重力势能就改变多少，去适时引导，与电场力做功的规律相类比，告诉学生电场力做功与重力做功的特点相似，也与路径无关，只与电荷量和初、末位置的电势差有关，即W＝qU，这样就不难理解电场力做多少功电势能就改变多少这一物理规律，将大大减轻课堂教学的压力。一、教学目标1．通过电场力做功与重力做功对比，使学生掌握电场力做功的特点。2．通过与重力势能对比，使学生掌握电势能这一概念。3．了解电场力做功与电势能能量转化和功之间的关系。4．复习加深能量转化和功之

3、间的关系。二、重点、难点分析1．重点是明确电场力的功和电势能的变化之间的关系。2．难点:电势能概念的建立.三、主要教学过程（一）引入新课前面我们从电荷在电场中受到力的作用出发，研究了电场的力学性质。我们引入电场强度矢量E描述电场强弱及方向。规定单位正电荷在某点所受电场力的方向为该点场强方向，大小为场强大小。这样表示出电场力的性质。电场对放入其中的电荷有力的作用，此力可以做功，所以电场也有能的性质。下面我们研究电场的能量特性。复习：1．功的定义W=Fscosθ力和物体在力的方向上位移的乘积。（θ为F与s的夹角）2．重力功（1）重力功只与物体的起末位置有关而与路径无关。如图1所示，物体沿不同路径经

4、由A到B，重力功仅与AB两点竖直方向高度差有关，与所走路径无关。W=mgh（2）重力功与重力势能的关系重力对物体做正功，物体重力势能减小；物体克服重力做功，即重力做负功，物体重力势能增加。重力做多少正功，重力势能就减少多少，反之也成立。重力所做的功等于重力势能增量的负值，即：WG=-△Ep（3）重力势能是相对的，有零势能面。（人为选定）（4）物体在某处的重力势能（可正可负），数值上等于把物体从该点移到零势能面处时，重力所做的功，如前图1中，如设EpA=0，则EpB=-mgh，如设EpB=0，则EpA=mgh。（5）重力势能应归物体与地球所共有。一般我们只提物体不说地球，但不等于归物体自己所有，

5、原因是如没有地球对物体的吸引力则谈不上物体受重力，所以也谈不上重力势能。以上为重力功的特点及它与重力势能的关系。下边我们首先来看看电场力做功的特点。（二）教学过程设计1．电场力做功的特点上节课我们了解了几种典型电场，为了便于理解，今天我们就用匀强电场来研究电场力功的特点。在场强为E的匀强场中，令电荷q沿任意一条曲线由A移至B（如图2），可将AB分成若干小段AA1、A1A2……，若小段的数目足够多，每一小段都足够短，则可用折射AB1、A1B1、A1B2、A2B2……代替曲线，电荷在AB1、A1B2……段上移动时，电场力的功为Eq·AB1、Eq·A1B2……，电荷在B1A1、B2A2……段上移动时

6、，电场力不做功，所以电荷由A移至B的过程中电场力做功W=Eq·（AB1＋A1B2＋…）=Eq·AB＇即W为电场力与AB在电场力方向上投影的乘积，与路径无关。由上可知：电场力做功与路径无关，仅与电荷运动的起末位置有关。此结论不仅适用于匀强电场而且适用于任何电场。（在中学阶段不必学习其证明方法）例如：如图3所示，在场源电荷+Q的电场中试探电荷q由A移至B，电场力做的功为W。以OA为半径画弧交OB于C，则q由A沿弧到C到B电场力做功为W1，q由C到B电场力做功为W2，则有：W=W1＝W2。原因是q由A到C，电场力做功为零，WACB=WAC+WCB=W1=W2＝W小结：重力做功与路径无关，所以物体具有

7、由位置决定的重力势能。类似的电场力做功也与路径无关，仅与电荷起末位置有关，所以电荷在电场中也具有与位置有关的势能——电势能。2．电势能E电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。提问：电场力功与电势能有什么关系？提示重力功与重力势能的关系。在学生回答的基础上总结：（1）电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。电场力功等于电势能增量负值，即W电=-△E。即电场力所做的功