1、4電勢能、電勢一教材分析本節內容為物理選修31中第一章靜電場中第四節的教學內容,它處在電場強度之后,位于電勢差之前,起到承上啟下的作用.它是課程教學中利用物理思維方法較多的一堂課,尤其是用類比的方法到達對新知識的探究,同時讓學生就具體的物理知識遷移埋下思維鋪墊.教材從電場對電荷做功的角度出發,推知在勻強電場中電場力做功與移動電荷的路徑無關.進而指出這個結論對非勻強電場也是適用的,并與重力勢能類比,說明電荷在電場中也是具有電勢能.電場力做功的過程就是電勢能的變化量,而不能決定電荷在電場中某點的電勢能的數值,因此有必要規定電勢能零點.對學生水平的提升和對知識的遷移、靈活運用給予了思維上的指導作用.

2、二教學目標1知識與技能理解靜電力做功的特點、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關系.理解電勢的概念,知道電勢是描述電場的能的性質的物理量.明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關系.了解電勢與電場線的關系,了解等勢面的意義及與電場線的關系.2過程與方法通過與前面知識的結合,理解電勢能與靜電力做的功的關系,從而更好的了解電勢能和電勢的概念.培養對知識的類比水平,以及對問題的分析、推理水平.通過學生的理論探究,培養學生分析問題、解決問題的水平.培養學生利用物理語言分析、思考、描述概念和規律的水平.3情感、態度與價值觀嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產、生活相關的實際問題,增強科學探究的價值觀

3、.利用知識類比和遷移激發學生學習興趣,培養學生靈活運用知識和對科學的求知欲.利用等勢面圖象的對稱美,形態美以獲得美的享受、美的愉悅,自己畫圖,在學習知識的同時提升對美的感受力和鑒別力.在研究問題時,要培養突出主要矛盾,忽略次要因素的思維方法.三教學重點和難點1重點理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義.2難點掌握電勢能與做功的關系,并能用此解決相關問題.四學情分析通過對必修內容的學習,學生對功的計算,重力做功的特點,重力做功與重力勢能變化的關系,能量守恒定律等內容已相當熟悉,具備了學習本節內容的知識前提,但建立起電勢能的概念對學生來說相比照擬困難的,由于電場的概念特別抽象,特別是從力與能量兩

4、條線上同時研究電場,讓學生感到有點“力不從心,知識遷移及靈活運用是學生學習過程中要跨越的一個臺階五教學方法理論、類比探究、分析歸納、討論分析、應用舉例、體驗探究六課前準備視頻,感應器電機,金屬板,小球,電源,導電紙,描繪等勢面七課時安排1課時八教學過程一情景引入、展示目標.兩個視頻泥石流,閃電,展示的都是災難,在震驚的同時我們不得不感慨大自然的威力,那么從物理學的角度講,泥石流和閃電都是大自然蘊藏能量的釋放,請問泥石流釋放的什么能量？閃電呢？帶著這個疑問我們來學習第四節,?電勢能和電勢?.演示：小球在靜電力的作用下運動起來.提問：請一位同學用物理知識解釋小球運動的原因.力的角度,小球在靜電力的

5、作用,做加速運動,速度越來越大.功能角度,小球所受靜電力做功,使小球動能增加,那么必然有其它形式的能轉化成了小球的動能,為了研究這種能量,我們首先要研究靜電力做功的特點.二新課教學一、靜電力做功的特點讓試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中沿幾條不同路徑從A點運動到B點,我們來計算這幾種情況下靜電力對電荷所做的功.第一組,我們計算沿直線AB移動電荷,AB與電場方向的夾角為aWi=F|AB|cos考qE|AM|第二組,我們計算沿折線AMB移動電荷,W2=WAM+WMB=qE|AM|+0=qE|AM|第三組,我們計算沿曲線ACB移動電荷,W=Wi+W2+W3+W=qE|AB11+qE|AB2|+qE

6、|AB3|+=qE|AM|分析三種情況下的做功的數據結果,結合具體的問題情景,從中找到共同點和不同點,聯系前面所學的知識,歸納得出相關的物理知識.從中發現問題和知識結論.結論：靜電力做的功與電荷經過的路徑無關,只與電荷的起始位置和終點位置有關這個結論雖然是從勻強電場中推導出來的,但是可以證實,對于非勻強電場也是適用的.拓展：該特點對于非勻強電場中也是成立的.、電勢能做功與路徑無關,只與起始位置有關這句話并不陌生,上一章?機械能?也有一個力做功時同樣有這樣的特點,是什么力？重力.由于重力做功與路徑無關,使得同一物體在地面附近同一位置具有確定的重力勢能.那么電荷在電場中,靜電力做功與路徑無關,使得

7、電荷在電場中某點也具有勢能,這種勢能叫做電勢能,可以用Ep表示.重力勢能的變化與重力做功密切的關系,下面我們先回憶一下.找同學答復如下圖,從A到B重力做正功,重力勢能減少；從B到A重力做負功,重力勢能增加；重力的功等于重力勢能的減少量.類似的靜電力做功與電勢能的變化也有類似的關系,請同學們看以下圖,試分析靜電力做功及電勢能的變化情況.找同學答復當正電荷從A移動到B時,靜電力做正功,電荷電勢能減小；正電荷從動到A時,靜電力做負功,電荷電勢能增力口.由于功是能量變化的量度.所以：靜電力做的功等于電勢能的減少量.設試探電荷在A點電勢能為Epa,B點電勢能為Epb,從A至ijB靜電力做功為Wab那么有

8、,Wab=Epa-Epb通過以上分析可以看出,靜電力做功只能決定電勢能的變化量,而不能決定電荷在電場中某點的電勢能數值.就像重力做功只能決定重力勢能的變化量一樣,那么我們是怎么確定的物體在某一高度處的重力勢能數值呢？(找同學答復)對了,就是找參考面(零勢能面),類似的,我們也可以規定電荷在電場中某點的電勢能為0,才能確定電荷在其它點的電勢能數值.例如圖中,規定B點的電勢能Epb=0,電荷在A點的電勢能等于Wabo思考：假設規定A點的電勢能為0,B點的電勢能為多少?EpB=-WAB=WBA也就是說,電荷在某點的電勢能,等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功.通常,規定電荷離場原電荷無限遠處

9、的電勢能為零,或者規定電荷在大地外表上的電勢能為零.雖然重力在重力場中做功,與電荷在電場中靜電力做功相似,但還是有很大差異的.這時由于存在兩種電荷的緣故.同一電場中,同樣從A點到B點移動正電荷與移動負電荷,電荷的電勢能變化是相反的.(如下圖)例1:如圖勻強電場的電場強度為E=1.5N/C,A、B兩點的距離為l=10cm,把qi=2X1-9C的正試探電荷從電場中的A點移動到B點,(1)求電場力做的功.(2)假設規定B點為電勢能零點,求電荷qi在A點的電勢能.(3)假設把q2=4X1-9C的試探電荷放在電場中的A點,電荷所具有的電勢能是多少?Wab=3X1UJEpi=3X10JEp2=6X1UJ同

10、樣在A點,由于所放的電荷不同,電勢能是不同,但畢竟是在同一電場中的同一點,應該具有相同的性質,這種性質不應該受到電荷的影響,怎樣研究電場的這種性質呢,回想同樣的,我們也可以前面電場強度的定義,利用電場力和電荷量的比值來表征電場的性質,用電荷的電勢能和電荷量的比值來描述電場另一個性質,這個物理量叫做電勢.、電勢1、電勢：電荷在電場中某一點的電勢能語它的電荷量的比值叫做這一點的電勢.2、公式:Epq同樣的道理,研究重力勢能是也可以把,重力勢能和質量的比值叫做重力勢,ghEpmIV.3、在國際單位制中,電勢的單位是伏特,符號V在電場中的某一點,如果電荷量為1C的電荷在這點的電勢能是1J,這一點的電勢

11、就是假設有一個正的試探電荷沿著電場線移動,它的電勢能是減少的,因此可以說4、沿著電場線電勢降低.5、電勢具有相對性,要首先規定某點的電勢為零,才能確定其它點的電勢數值,電勢零點的規定與電勢能零點的規定相同.6、電勢是標量,只有大小,沒有方向但是有正負.四、等勢面電場中有好多電勢相等的點,就像地圖中有好多高度相同的地點,我們常用等高線來表示地勢的上下,類似的我們也可以用等勢面來表示電勢的上下1、等勢面：電場中電勢相同的各點構成的面.同一等勢面上的點電勢都相等.等勢面與電場線有什么關系呢？在同一等勢面上取A、B兩點,取一試探電荷在A、B兩點的電勢能分別為Epa和Epb,那么有Epa=Epb,把電荷

12、從A點移動到B點,靜電力的功Wab=Epa-Epb=0,所以說同一等勢面上移動電荷,靜電力不做功.那么電荷的移動方向一定和電場線垂直,前面說過,沿著電場線電勢降低,所以總的來說：2、電場線跟等勢面垂直,并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面.3、等勢面的應用,實際測量電勢比測量電場強度容易,所以常用等勢面研究電場.現測繪出等勢面的形狀和分布,再根據電場線與等勢面的關系,繪出電場線的分布,于是就知道電場的情況了.設計電子儀器中的電極形狀,大小及相對位置時,都要利用試驗模型測繪等勢面的形狀和分布,推知電極產生電場的情況,以便確定符合實際要求的設計方案.分組實驗,測繪等量異種電荷產生電場的等勢面.引導；兩個電極分別和電源的正負極相連,就可以模擬等量異種電荷的電場,用靈敏電流計和兩個探針可以探測導電紙上電勢相等的點,假設兩點電勢相等那么電流計不偏轉,我已經在導電紙上劃上了三個點a、b、c,下面分組探測與基準點電勢相等的點,然后用探針壓一下導電紙,該點的位置就會通過復寫紙印在下面的白紙上,用平滑的曲線連起來就可得到一條等勢線.用同樣的方法還可以得到其它常見帶電體周圍的等勢面分布情況.乙L人1小的可作練習題：1、如下圖,電場中有A、B兩點,那么以下說法中正確的選項是(A、電勢()A>(j)B場強Ea>EbB、電勢