《电势能和电势》教案

《电势能和电势》教案
教学目标
一、知识与技能：
1.理解静电力做功的特点.
2．理解电势能的概念，理解静电力做功与电势能改变的关系
3．理解电势的概念，理解电势的值与零电势的选择有关
4．知道什么是等势面，理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功
二、过程与方法：
用所学功的概念推导静电力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程
三、情感、态度与价值观：
渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。

教学重点：
1.静电力的功和电势能的变化之间的关系理解电势的概念
2.理解电势的值与零电势的选择有关
教学难点：
1．静电力做功与电势能改变的关系
2．电势能与电势的相对性
3. 等势面的空间模型
教学过程：
一、复习：
电场
电场强度的基本概念
点电荷的场强
电场的叠加原理
电场线
二、引入新课
倘若把一个静止的试探电荷放入电场中，他将在静电力的作用下作加速运动，经过一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。

我们知道，这是静电力做功的结果，而功又是能转化的量度，那么，在这一过程中，是什么能转化为试探电荷的动能？这个能具有什么特点？它还可以引申出与它紧密相关哪些物理量？这些物理量具有怎样的性质？这就是本节课我们要讨论的问题。

三、新课教学
一、静电力做功的特点
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，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。

W＝F|AB|＝qE|AB|W＝F|AB|cosθ＝qE|AM|W＝
W1+W2+W3+……
分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。

从中发现问题和知识结论。

结论：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。

拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。

二、电势能
在必修物理课中我们学过，正是由于移动物体时重力做的功与路径无关，同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能（在重力势能的零点选定之后），从而使重力势能的概念具有实际的意义。

同样的，由于移动电荷时静电力做的功也与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，此种势能叫做电势能。

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，这种势能我们叫做电势能。

电势能用E p 表示。

【思考与讨论】 如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？
2．讨论：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过已有获取。

静电力做的功等于电势能的变化。

若用W AB 表示电荷从A 点移动到B 点的过程中静电力做的功，E PA 和E PB 分别表示电荷在A 点和B 点的电势能，则
若规定B 点的电势能为零，则电荷在A 点的电势能等于AB W 。

也就是说，电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到到零势能位置时所做的功
AB PA PB
W E E =-
零势能点的规定：无限远或大地表面
静电力做功与重力做功的差异：物体与地球之间是引力关系，而电荷之间可能是引力也可能是斥力，由此而带来了不同的情况（学生讨论然后请学生代表回答）
三、电势
我们通过静电力的研究认识了电场强度，现在要通过电势能的研究来认识另一个物理量──电势。

它同样是表征电场性质的重要物理量度。

通过类比可见，若用左图中的E p/m，或右图中的E p/q，它们的值是相同的。

如何来表征这个相同的量呢？
让学生很快能想到用比值定义法来定义物理量，对知识活学活用。

上面讨论的是特殊情况，下面我们来讨论一般情况：（如图）
E pA＝qE场Lcosθ
可见，E pA与q成正比，即电势能跟电荷量的比值E pA/q都是相同的。

对电场中不同位置，由于L与θ可以不同，所以这个比值一般是不同的。

电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，是由电场中这点的位置决定的，跟试探电荷本身无关。

得出结论后，引导学生类比电场的得来过程，提出新的物理量──电势。

1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与他的电荷量的比值，叫做这一点的电势。

用φ表示。

表达式：φ＝E p/q （与试探电荷无关）
2．电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。

3．单位：伏特（V）1V＝1J/C
物理意义：电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，则该点的电势就是1V。

以上结论由学生得出，自己能用所学知识进行简单的描叙，培养相关应用归纳知识的能力。

思索：如何来判断电势的高低呢？
让学生明白：根据静电力做功的正负，判断电势能的变化，进而判定电势的高低。

现通过具体情景来进行分析。

4．电场线指向电势降低的方向。

电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。

与电势能相似，我们知道E p有零势能面，因此电势也具有相对性。

引导学生得出：应该先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。

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。

因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。

通常以大地或无穷远默认为零。

与零电势能的位置规定是否有相似之处呢？
与知识进行类比，从前面的结论中领会到知识的相通性，能对知识进行类比应用。

【思考与讨论】参看书上的问题进行思考与讨论，然后思考若是q当做负电荷来进行研究，其结果是否一样呢？
四、等势面
在地理课上常用等高线来表示地势的高低。

今天我们学习了电势的知识后，那我们可以用什么来表示电势的高低呢？
学生：在电场中常用等势面来表示电势的高低。

1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。

【体验性实践】寻找等势面：找正点电荷和带电平行金属板中的等势面。

通过体验性实践活动，让学生明白到如何去寻找等势面，达到对后续结论探究创设前置氛围。

观看挂图，从中寻找不同电场中等势面的不同和相同点，进行合理猜想。

2．等势面与电场线的关系
⑴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，静电力不做功。

W AB＝E pA－E Pb＝qφA－qφB＝0
讨论：什么情况下会出现力做功为零的情况？
引导分析得出：F⊥v
⑵电场线跟等势面一定垂直，即跟电场强度的方向垂直。

引导学生用反证法达到证明的目的，加深对知识点的应用。

而沿着电场线的方向，电势越来越低。

归纳总结可得出：电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

若两个相邻的等势面间的电势之差是相等的，则能得到书上图1．4－5的图形。

观看图形或挂图，结合电场线的特点，可得出结论。

⑶等势面越密，电场强度越大。

⑷等势面不相交、不相切。

3．应用等势面：由等势面描绘电场线
方法：先测绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面的关系，绘出电场线的分布，于是我们就知道电场的情况了。

【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场分布。

加强体验性实验的教学，让学生形成深刻印象，达到对知识应用能力的提高。

【板书设计】。