“电势能”教学设计

发表时间:2019/1/9   来源:《素质教育》2019年3月总第300期   作者:王杨
[导读]

陕西省西北工业大学启迪中学 712000
        【教学目标】通过类比重力做功,理解电场力做功特点、电势能概念、电势能与电场力做功的关系。培养对知识的类比能力,以及对问题的分析、推理能力。
        【教学重难点】理解掌握电势能的概念及意义,掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。
        【教学方法】类比探究、分析归纳、应用举例。
        【教学过程】
        1.复习引入。(1)电场力(静电力)、电场强度概念,指出前面我们是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:静电场中电场力做功使试探电荷获得动能(假设粒子初动能为零)入手,提出问题:是什么能量转化为试探电荷的动能?
        2.新课教学。
        一、电场力做功的特点
        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,计算这几种情况下电场力对电荷所做的功。
        共同点:W=qE|AM|。
        结论:电场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:利用微元法简要说明该特点对于非匀强电场中也是成立的。
        二、电势能(移动物体时重力做功与路径无关。)
        1.电势能:
        由于移动电荷时电场力做功与移动的路径无关,故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Ep表示。
        2.学生讨论:
        电场力做功与电势能变化的关系(完全类比重力做功与重力势能的关系)。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。功是能量变化的量度,电场力做的功等于电势能的变化。
        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,而他们的总量保持不变。



        WAB=-△EP=-(EpB-EpA)=EpA-EPB
        思考讨论:对不同的电荷从A运动到B的过程中,电势能的变化情况:
        正电荷从A运动到B做正功,即有WAB>0,则EpA>EpB,电势能减少。
        正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少。
        对此分析得出:电势能为系统所有,与重力势能相类似。
        3.问题讨论:
        在上面讨论的问题中,请分析求出A点的电势能为多少?学生思考后无法直接求出,不妨就此激励学生,并提出类比方法。
        类比分析:如何求出A点的重力势能呢?进而联系到电势能的求法。
        则EpA=WAB(以B为电势能零点)。电荷在某点的电势能,等于电场力把它从该点移动到零势能点所做的功。
        4.零势能面的选择:
        通常把离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把大地表面上的电势能规定为零。
        学生练习:求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低。
        将电荷由A点移动到B点,根据电场力做功情况判断。
        若电场力做功为正功,电势能减少,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点电势能小于在B点的电势能。
        弄清正、负电荷在电场中电势能的不同特点,判断其做功特点再进行判断。
        通过对不同内容的拓展,引导学生能自己对不同事例分析,知道对问题考虑的全面性有所了解,同时能正确认识到在分析问题时还应该思考问题的不同侧面,达到对问题的全面解决。提高思维的深度和发散能力,达到对物理学习全面化的探究要求。
        【板书设计】
                  电势能
        一、静电力做功的特点
        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。
        二、电势能
        1.电势能:电荷在电场中具有势能,这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。
        2.静电力做功与电势能变化的关系。
        WAB=-(EpB-EpA)=EpA-EPB。
        3.求电荷在某点处具有的电势能。
        4.零势能面的选择。
        【教学反思】通过教学,重在让学生运用类比的观点去学习物理知识。让学生对知识有更多的牵连,能对前面的知识达到灵活应用,同时理解本节新内容。设计亮点在于从教学开始即应用竖直向下的匀强电场,同时采用正电荷作为研究对象,即所受电场力为竖直向下的恒定力,与重力直接对应。由此将电场力做功特点与重力做功特点类比,将电势能和重力势能类比显得更加直接和理所当然。待学生对电势能概念有比较清楚的认识后再将匀强电场扩展到水平方向和任意方向,这是在教材的编排上再次降低难度,且更加符合学生的认知规律。对于同一匀强电场,正负电荷的受力方向不同,则同一过程中做功情况也不同,则电势能变化不同,因此建议第二节课再引入负电荷,将本节知识重新分析一次,从而让学生认识到类比重力势能的更多的是方法,而不是照搬结论。
       

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