電勢能和電勢教學課件1

　　一 教材內容分析

　　電場力是一種新的性質力，本章前面幾節，對電場力的產生條件、大小和方向，以及部分作用規律（遵循平行四邊形法則，牛頓運動定律等）進行了探究學習。本節進一步研究電場力作用規律——電場力做功及其能量變化規律，就是順理成章的事。從本章的整個教材編寫思路來看，與必修教材幾乎吻合。因此，充分利用學生們學習必修教材時所學到的知識、技能、方法，就顯得十分必要。其實，這也符合高中教學的特點和要求。另一方面，前面幾節，從力的角度探究了電場的性質，本節則從能的角度探究電場的性質。同樣地，這里依然要發揮好“知識遷移”、“能力遷移”的正作用，充分體驗“學以致用”的學習樂趣。

　　如果從本章學習要求來看，前者是一條暗線（副線）；而后者是一條明線（主線）。筆者認為，學習本章時，教師可以做適當調節，使明線暗淡一些，而使暗線明亮一些。眾所周知，能（量）是最為抽象的概念之一，而靜電場領域里的能量概念，就尤為抽象。所以本節知識是本章的難點。

　　綜上，本節教學設計為兩個課時，第一課時，探究電場力的做功特點，得出電勢能的概念，并分析電勢能的性質；第二課時，進一步探究（靜）電場的性質，類比導出電勢概念、分析電勢的性質，了解等勢面的概念。

　　二 教學目標

　　（一）知識與技能目標

　　1 認識電場力做功的特點；

　　2 分析電場力做功引起的能量變化，理解電勢能概念及其性質；

　　3 知道電勢的定義方法及其定義式，并會使用它分析相關問題；

　　4 理解“沿著電場線的方向電勢越來越低”的這一結論；

　　5 知道等勢面，理解等勢面與電場線之間的關系。

　　（二） 過程與方法目標

　　通過類比法探究新知識，體驗知識探究過程。

　　（三） 情感、態度與價值觀目標

　　滲透從對生活中有關物理現象的觀察，得到物理結論的方法，激發和培養探索自然規律的興趣。

　　三 知識重難點分析

　　（一）重點

　　1 電場力做功特點的分析；

　　2 電場力做功與能量變化之間關系的理解，以及電勢能的理解；

　　3 電勢的理解與運用；

　　4 等勢面的理解。

　　（二） 難點

　　1 電場力做功特點與電勢能概念之間關系的理解；

　　2 電勢能與電勢的辨析；

　　3 電場線中有關電勢和等勢面性質的理解。

　　四 教學流程設計

　　（一）第一課時：電勢能

　　1 引入新課

　　教師：我們知道電場力是一種新的性質力，前面幾節課，學習了它的產生條件、大小和方向、以及部分作用規律，例如遵循平行四邊形法則，牛頓運動定律等等。在必修課中，我們還探究了什么力學概念和規律？

　　學生：做功，動能定理，機械能守恒定律和能量守恒定律。

　　教師：很好，現在我們回顧這些方面的知識。請同學們完成下面填空。

　　（1） 做功的定義是：力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小，和力與位移夾角的余弦這三者的乘積；公式是：W=Flcosθ ，單位是：焦耳；做功是能量變化的量度；

　　（2）動能是指由于物體運動所具有的能量，定義式是Ek=1/2mv^2 ；動能定理：力對物體所做的功等于物體動能的變化量；公式為 W=Ek2-Ek1；

　　（3）勢能是指相互作用的物體憑借其位置所具有的能量；

　　（4）重力做功的特點是：重力對物體所做的功，只跟它的起點和終點的位置有關，與具體路徑無關；重力對物體做功是重力勢能變化的量度，公式是：W=mgh1-mgh2 ；重力勢能的定義式是：Ep=mgh ，重力勢能具有相對性，重力勢能差值具有絕對性。

　　（5）能量守恒定律：能量既不能產生，也不能消亡，它只能從一個物體轉移給另一物體，或者由一種能量形式轉變為另一能量形式，而變化過程中總的能量保持不變。

　　學生：完成上面填空。

　　設計說明：以上可以作為課前學案由同學們預習時完成。但建議在課堂引入中，在請學生口頭作答。

　　教師：這節課，我們研究電場力做功問題，從中我們探究電場力做功的規律。

　　2 進入新課

　　教師：給出下面問題，請同學們完成。先做（1）題。

　　例1 （1）質量為m的物體從A位置運動到B位置，如圖一所示（重力加速度為g）。求：① 沿路徑1，重力對物體做功為多少？②沿路徑2，重力做功又是多少？

　　（2）帶電量為q的物體（不計重力）在勻強電場中從A位置運動到B位置，如圖二所示。求① 沿路徑1，電場力對物體做功為多少？②沿路徑2，電場力做功又是多少？(圖見附課件)

　　學生：完成練習。

　　教師：這是一道復習題，大家很容易就完成了。而且從中，我們可以得到重力做功的特點，這個特點是？

　　學生：重力對物體所做的功，只跟它的起點和終點的位置有關，與具體路徑無關。

　　教師：結合W=mgh1-mgh2 ，我們知道mgh 表示一種能量，而且是由位置決定的能量，是一種勢能，我們稱之為重力勢能。因此，我們說：重力做功是重力勢能變化的量度，數學表達式就是W=Ep1-Ep2 。

　　設計說明：這里暗含重力做功與路徑無關的特點和建立重力勢能之間的“充要”關系。關于此，教學中可以點到為止；亦可根據同學們的實際情況，追問：如果重力做功與路徑有關，還能建立重力勢能概念嗎？為什么？

　　學生：再做（2）題。

　　教師：同學們也完成的很好。同學們肯定體會到了電場力做功特點，這個特點是？

　　學生：電場力對物體所做的功，只跟它的起點和終點的位置有關，與具體路徑無關。

　　教師：由W=qEd1-qEd2 ，我們知道 qEd暗含什么物理量？

　　學生：是能量，而且是一種勢能。

　　教師：同學們也給這個勢能取一個名字吧？

　　學生：電勢能（或電力勢能，或電場力勢能）。

　　教師：我覺得都可以。但是多讀幾遍，你應該能夠感覺到：電場力勢能和電力勢能音節復雜，而且還有些拗口，所以我們還是揀好一點的名稱：電勢能。同學們再讀讀“重力勢能”和“重勢能”，那個讀起來順溜一些？

　　學生：嘗試著讀，并品味。

　　教師：我的感覺是重力勢能好聽一些。命名要講究音律美的，這也是一種藝術美。

　　教學設計：這是一段插曲，但我認為這符合教學改革理念。另外，可以幫助消除誤解，從而確定：電勢能和重力勢能同屬于勢能范疇。然而，也同樣為了避免誤解，教師應該強化下面教學：

　　教師：電勢能和重力勢能都是勢能范疇，但是：重力勢能，包括彈性勢能都屬于機械能范疇，而電勢能不屬于機械能。

　　教師：也就是說，電場力做功是什么的量度？

　　學生：電勢能變化的量度。

　　教師：為此，我們也可以寫成表達式：W=Ep1-Ep2 。為明確表達始末位置，我們的教材把這個表達式明確表示為：WAB=EpA-EpB 。

　　教師：今天我們采用什么樣的學習方法？

　　學生：類比學習法。

　　教師：我們之所以采用了類比學習法，就是因為電場力做功的特點和重力做功的特點是完全相似的。因此有關重力做功的有些重要結論也可以直接搬到電場力做功中來，比如：重力做正功……？

　　學生：重力做正功，重力勢能減小；重力做負功，重力勢能增大。

　　教師：電場力做功呢？

　　學生：電場力做正功，電勢能減小；電場力做負功，電勢能增大。

　　教師：重力做功是重力勢能變化的量度……

　　學生：電場力做功是電勢能變化的量度。

　　教師：我們說某一點的重力勢能具有什么性？而任意兩點的重力勢能差值又具有什么性？

　　學生：某一點的重力勢能具有相對性；任意兩點的重力勢能差值具有絕對性。

　　教師：翻譯到電勢能中來……

　　學生：某一點的電勢能具有相對性；任意兩點的電勢能差值具有絕對性。

　　教師：所以，為了確定某一點的電勢能數值，我們應該怎么做？

　　學生：選擇一點（位置）作為零勢能點。

　　教師：陳述下面問題。

　　例2 如下圖，選擇A點為零勢能點，那么B點的電勢能怎樣確定？(圖見附課件)

　　學生：點電荷從B點移動到A點，電場力所做的功在數值上就等于B點的電勢能。

　　教師：B點的電勢能是確定的嗎？還跟什么因素有關？

　　學生：跟點電荷的性質、電荷量的大小，以及電場等因素有關。

　　教師：通常，電荷在離場源無限遠處或在大地表面上的電勢能規定為零。

　　教師：同學們今天的表現都很好！現在請同學們查閱教材，教材給電勢能定義了具體數學表達式沒有？

　　學生：查閱，沒有。

　　教師：為什么教材不直接定義為 ？

　　學生：我們勻強電場情況下得出電場力做功與路徑無關的特點，而這一特點對于一般電場也同樣成立。因此 沒有普遍意義。

　　設計說明：以上教學設計，把重力做功特點與重力勢能概念提出放在一起，突出重力做功特點與重力勢能概念提出之間的充要關系。然而通過類比，也就能突出電場力做功特點與電勢能之間的邏輯關系。在這里打破教材的編排次序，我認為這正好克服了教材編寫上的不足。

　　3 課堂練習

　　練習1 在一電荷量 C的點電荷，從電場中的A點移到B點時，克服電場力做功 J,從B點移到C點時電場力做功 J。問：

　　（1） 以B點為零勢能點，電荷在A點時的電勢能 是多少？

　　（2） 以C點為零勢能點，電荷在A點時的電勢能 又是多少？

　　練習2 將一個 點電荷從無限遠處移動到右圖所示的電場中的A點，電荷的電勢能為 ，問此過程中電場力做功多少？（見課件）

　　練習3 圖甲是等量異號電荷的電場線分布圖，乙是等量同號電荷的電場線分布圖。AOB是兩點電荷的連線的垂直平分線，O點是連線的中點。

　　（1） 在甲圖中，把單位正電試探電荷從O點沿OA移動到無限遠處，電場力是否做功？電勢能是否變化？怎樣變化？

　　（2） 在乙圖中，把單位正電試探電荷從O點沿OA移動到無限遠處，電場力是否做功？電勢能是否變化？怎樣變化？

　　4 結束新課。