《2.2电场力做功的特点 电势能》学历案

《2.2电场力做功的特点电势能》学历案姓名：班级：学号：
【主题与课时】
沪教版（2019）高中物理必修第三册第二章第二节，电场力做功的特点与电势能，1课时
【课标要求】
1. 理解电场力做功的特点，掌握电场力做功与电势能变化的关系。

2. 知道电势能的概念，会计算电荷在电场中某点的电势能。

3. 通过对电场力做功的分析，体会类比的物理思想方法，培养科学思维能力。

【学习目标】
1. 能说出电场力做功的特点，就像能清楚说出自己好朋友的特点一样。

2. 理解电场力做功与电势能变化之间的关系，好比知道吃饭和长身体之间有联系一样。

3. 会计算电荷在电场中某点的电势能，就像会算自己买东西花了多少钱一样。

4. 能够运用电场力做功和电势能的知识解决简单的实际问题，就像用钥匙开对应的锁一样。

【评价任务】
1. 通过小组讨论和回答问题，检测目标1的达成情况。

2. 做一些简单的计算练习，查看是否达到目标3。

3. 解决一个实际的电场问题，来检验目标4的完成度。

【学习过程】
一、情境导入
同学们，想象一下你是一个小小的电子，生活在一个充满神秘力量的电场世界里。

有一天，你在电场中玩耍，就像在一个巨大的游乐场里跑来跑去。

这个游乐场里有一种特殊的力量，那就是电场力。

你发现当你从一个地方移动到另一个地方的时候，这个电场力好像在不停地对你做功。

这就好比你在爬山的时候，重力在对你做功一样。

那这个电场力做功有什么特别的地方呢？这就是我们今天要一起探索的内容啦。

二、任务一：电场力做功的特点
1. 探究实验
咱们一起来做一个小模拟实验（当然是在脑海里想象的实验啦）。

假设有一个均匀电场，就像一个均匀的磁场一样，到处的力量都很均匀。

我们让一个正电荷在这个电场里移动。

（1）首先让这个正电荷沿着电场线的方向移动一段距离。

同学们
想一想，电场力对这个电荷做正功还是负功呢？就像你推一个小推车
往前走，你是在对小推车做正功一样，这个时候电场力对正电荷做正功。

（2）然后我们再让这个正电荷逆着电场线的方向移动相同的距离。

这时候电场力又在做什么功呢？就像你拉着小推车往后走，是在做负功，电场力对这个正电荷就是做负功啦。

（3）如果我们让这个正电荷沿着与电场线垂直的方向移动呢？这
时候电场力没有在电荷移动的方向上用力，就像你推小推车，但是你
是横着推的，小推车并没有沿着你推的方向走，所以电场力不做功。

2. 总结电场力做功的特点
通过这个小实验，我们可以总结出电场力做功的特点啦。

电场力做
功只与电荷的起始位置和终止位置有关，而与电荷经过的路径无关。

这就像你从家到学校，不管你是走直线，还是绕路走，只要起点和终
点一样，消耗的能量是一样的（当然这里是类比，实际情况可能更复
杂哦）。

三、任务二：电场力做功与电势能变化的关系
1. 概念引入
我们再回到刚刚那个电子在电场游乐场里的故事。

当电场力对电子
做功的时候，电子就好像有了一种特殊的能量，这种能量就叫做电势能。

就像你在爬山的时候，你往上爬，重力对你做负功，你的重力势
能就增加了；你往下走，重力对你做正功，你的重力势能就减少了。

电场力做功和电势能变化也有类似的关系呢。

2. 关系推导
（1）如果电场力对电荷做正功，就像有人在推你前进，你的能量在增加，那这个电荷的电势能就会减少。

可以写成这样的公式：W = -ΔEp（W是电场力做的功，ΔEp是电势能的变化量）。

（2）如果电场力对电荷做负功，就像有人在拉着你不让你走，你的能量在减少，那这个电荷的电势能就会增加。

3. 小组讨论
现在咱们分组讨论一下这个关系。

可以结合生活中的例子，比如你跑步的时候，有人拉着你或者推着你，你的体力（类比能量）是怎么变化的呢？每个小组找一个代表来分享一下你们的讨论结果哦。

四、任务三：计算电荷在电场中某点的电势能
1. 公式讲解
要计算电荷在电场中某点的电势能，我们有一个公式：Ep = qφ（Ep是电势能，q是电荷量，φ是电势）。

这个公式就像一个魔法公式一样，只要我们知道了电荷量和电势，就能算出电势能啦。

2. 实例计算
咱们来做几个小例子吧。

比如说有一个电荷量为2C的正电荷，处在电势为5V的点上，那它的电势能是多少呢？根据公式Ep = qφ，我
们把数字代进去，Ep = 2×5 = 10J，就像把东西按照菜谱上的量加进去
就能做出菜一样简单。

五、任务四：运用知识解决实际问题
1. 实际问题呈现
现在有一个实际的电场问题啦。

在一个平行板电容器产生的电场中，有一个带电荷量为3C的电荷，从一点移动到另一点，电场力做了6J
的功。

已知起始点的电势为4V，求终止点的电势。

2. 问题解决步骤
（1）首先根据电场力做功与电势能变化的关系W = -ΔEp，因为W = 6J，所以ΔEp = -6J。

（2）然后根据Ep = qφ，起始点的电势能Ep1 = qφ1 = 3×4 = 12J。

（3）终止点的电势能Ep2 = Ep1+ΔEp = 12 - 6 = 6J。

（4）最后再根据Ep2 = qφ2，可得φ2 = Ep2/q = 6/3 = 2V。

【作业与检测】
1. 选择题
（1）下列关于电场力做功特点的说法，正确的是（）
A. 与电荷的电荷量有关，电荷量越大，做功越多
B. 与电荷移动的路径有关，路径越长，做功越多
C. 只与电荷的起始位置和终止位置有关
D. 与电场的强弱有关，电场越强，做功越多
（2）一个电荷量为 - 1C的电荷在电场中某点的电势能为 - 5J，若将该电荷的电荷量变为2C，则它在该点的电势能为（）
A. - 10J
B. 10J
C. - 5J
D. 5J
2. 简答题
（1）请简要说明电场力做功与电势能变化的关系，并举例说明。

（2）如何计算电荷在电场中某点的电势能？
3. 拓展题
在一个复杂的电场中，有多个不同电荷量和不同电势的点，如何比较不同电荷在这些点上的电势能大小？请提出你的思路和方法。

【课后反思】
1. 在今天的学习过程中，对于电场力做功的特点和电势能的概念，哪些地方还理解得不够透彻呢？
2. 对于解决电场力做功和电势能相关的实际问题，有没有什么更好的方法或者技巧可以提高解题速度和准确性呢？
3. 在小组讨论的时候，有没有充分发挥自己的作用，从同学那里学到了什么新的思考方式或者知识呢？。