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高中物理人教版选修3-1第一单元第4课《电势能和电势》

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1教学目标

(一)知识与技能 1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。 2、理解电势的概念,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系,了解等势面的意义及与电场线的关系。 (二)过程与方法 通过与前面知识的结合,理解电势能与静电力做功的关系,从而更好的了解电势能和电势的概念。 (三)情感态度价值观 尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题,增强科学探究的价值观。

2新设计

在类比重力势能时,可以类比讨论重力势gh对应匀强电场中的电势。因为高中物理经常遇到非匀强电场中的电势而非匀强电场中探究点到参考面的距离L不方便测定,所以把电势EL整体用一个字符?表示

3学情分析

通过对电场强度的学习,学生对电场力的性质有了初步的认识。知道电场对放入其中的带电体可以产生力的作用,本节课抓住电场力做功与能量转化的关系出发,进一步讨论电场能的性质即电势能和电势

4重点难点

教学重点:理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 教学难点:掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。

5教学过程

5.1电势能和电势

5.1.1教学活动

活动1【导入】电势能和电势

1.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。 2.复习功和能量的关系。 从静电力做功使试探电荷获得动能入手,提出问题:是什么能转化为试探电荷的动能?

活动2【讲授】电场 力做功的特点

1.静电力做功的特点 结合课本图1.4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。 (1) q沿直线从A到B (2) q沿折线从A 到M 、再从 M到B (3) q沿任意曲线线A到B 结果都一样即:W=qELAM =qELABcos 结论:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。 与重力做功类 比,引出: 活动3【讲授】2．电势能

(1)电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。 (2) 静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为: 注意: ①.电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加 ②.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,而它们的总量保持不变。 ③. 求电荷在电场中某点具有的电势能 电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W ④.求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低 将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小 ,电荷在A点电势能大于在 B点的电势能,反之电场力做负功,电势能增加,电荷在A点的电势能小于在B点的电势能。 ⑤.电势能零点的规定 若要确定电荷在电场中的 电势能,应先规定电场中电势能的零位置。 关于电势能零点的规定:P17(大地或无穷远默认为零) 所以:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功。如上式若取B为电势能零点,则A点的电势能为:EPA=WAB=qELAB

活动4【讲授】3．电势－－－表征电场性质的重要物理量度

通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。参 阅P17图1.4--3 (1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势。用 表示。标量,只有大小,没有方向,但有正负。 (2)公式: (与试探电荷无关) (3)单位:伏特(V) (4)电势与电场线的关系:电势顺着电场线降低。(电场线指向电势降低的方向) (5)零电势位置的规定:电场

中某一点的电势的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)

活动5【讲授】4．等势面

(1)定义:电场中电势相等的点构成的面 (2)等势面的性质: ①.在同一等势面上各点电势相等,所以在同 一等势面上移动电荷,电场力不做功 ②.电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 ③.等势面不相交,不相切 (3)等势面的用途:由等势面描绘电场线。 (4)几种电场的电场线及等势面 注意:①等量同种电荷连线和中线上 连线上:中点电势最小 中垂线上:由中点到无穷远电势逐渐减小 ②等量异 种电荷连线上和中线上 连线上:由正电荷到负电荷电势逐渐减小。 中垂线上:各点电势相等且等于无穷远处电势 活动6【练习】电势

让学生思 考和讨论P18问题。引导学生分析问题与练习3、4 活动7【活动】小结

引导学生梳理本节知识链:电场力做功,电势能引入,电势引入,等势面引入