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視頻標簽：電勢能和電勢
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修3-1第一章靜電場第4節《電勢能和電勢》海南
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高中物理人教版選修3-1第一章靜電場第4節《電勢能和電勢》海南省國興中學
1.4 電勢能和電勢
(第1課時) 【教材分析】
本節內容為物理選修3－1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。 上一節是從力的角度出發研究描述電場性質的物理量——電場強度，本節是從能量的角度研究電場。教科書之所以按電勢能——電勢——電勢差的邏輯關系設計結構，目的就是要突出通過做功研究能量變化的科學思想。在此，教科書分析了靜電力做的功之后很自然地就會得到電勢能的概念，隨后，由于電勢能的大小與檢驗電荷的電話量成正比，又得到了電勢的概念。本節的教學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達到對新知識的探究，同時讓學生就具體的物理知識遷移埋下思維鋪墊。
【學情分析】
對學生來說，建立電勢能的概念是一個困難的過程，我們老師應有充分的思想準備。在授課過程中應以靜電力對試探電荷做功為切入點，首先引導學生認識靜電力做功跟路徑無關，接著將其同重力對物體做功與路徑無關進行類比建立了電勢能的概念，并且與重力做功引起重力勢能的變化再次類比，得出靜電力做功等于電勢能的減少量，又一次與重力勢能進行類比得知電勢能具有相對性。總之，教學過程中應該從提高學生的思維品質的角度滲透類比法，以降低學生學習的難度。
【教學目標】
1．知識與技能
（1）理解靜電力做功的特點、電勢能的概念.
（2）將靜電力做功與重力做功進行類比，理解靜電力做功與電勢能變化的關系，認識電勢能的相對性.
2．過程與方法
（1）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的概念. （2）培養對知識的類比能力，以及對問題的分析、推理能力. （3）通過學生的理論探究，培養學生分析問題、解決問題的能力. 3．情感、態度與價值觀
（1）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。 （2）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。
【教學重點和難點】
1．重點：理解和掌握靜電力做功的特點和電勢能的概念及意義. 2．難點：掌握電勢能與靜電力做功的關系，電勢能概念的理解.
【教學方法】
類比法、總結歸納法，本節課突出類比法的思維特征和思維過程.
【教學過程】
預習檢查(提問學生)
1．復習功的計算公式和重力做功的特點及重力做功與重力勢能變化的關系。(副板書：兩個公式) 2. 在勻強電場中靜止釋放電荷，電荷將做什么運動？在這一過程中，什么力對電荷做功？電荷動能如何變化？是什么能轉化成試探電荷的動能？ （二）新課教學
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教師過渡：根據能量守恒定律，有一種能量在增加，就必定有另一種能量在減少，我們知道，功是能量變化的量度，在這兩種能量轉化的過程中，到底是哪個力參與做功了？點電荷在靜電場只受到靜電力的作用，所以只有靜電力參與做功。（分析試探電荷受力） [創設情景，導入新課]
思考1：在靜電場中，靜電力做功有什么特點？（放出幻燈片：靜電力做功的特點）（板書：一. 靜電力做功的特點）
(給學生5分鐘完成,板書完畢,下來巡視,實物投影分析) [合作探究] 在靜電場中靜電力做功的特點
讓帶正點的試探電荷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。（分組合作探究，時間3分鐘）
W＝F|AB cosθ|＝qE|AM| W＝W1＋W2=qE|AM| W＝W1＋W2＋W3＋„＝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。
拓展：如果在非勻強電場中，我們可以把移動的路徑分割成無數段，使每一小段路徑上的電場可以認為是勻強電場，通過同樣的分析與推導，上述的結論仍然成立。
可見，該特點對于非勻強電場中也是成立的。
結論：靜電力做的功只與電荷的起始位置和終點位置有關，與電荷經過的路徑無關。(板書)
教師過渡：可見和重力做功一樣，靜電力做功也與路徑無關！我們知道，在重力場中正是由于重力做功跟路徑無關，所以引入了重力勢能。同樣，靜電場中靜電力做功跟重力做功具有一樣的特點，都是跟路徑無關，通過類比，我們也可以引入與靜電力做功相對應的勢能——電勢能
思考２： 如果電荷沿不同路徑移動時靜電力做的功不一樣，還能建立電勢能的概念嗎？ [概念的建立]
二、電勢能（板書）
1.定義：電荷在電場中具有的與其位置有關的能量，叫電勢能 2.物理意義：描述電荷在電場中具有的能量. 3.相對性
重力場中，重力做功的過程伴隨著重力勢能的變化，用公式表示為WG=Ep1－Ep2。
(副板書)那么靜電力做功的過程是否也伴隨著電勢能的改變呢？是否也存在WAB=EpA
－EpB？
[理論探究]：三.靜電力做功與電勢能變化的關系
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（老師拿著重物演示）物體在地面附件下降時，重力對物體做什么功？（問全體同學）學生：正功。則物體的重力勢能減少；物體上升時，重力對物體做什么功？學生：負功。則物體的重力勢能增加。與此相似，在靜電場中，當移動電荷時如果電場力做正功，電荷的電勢能減少；移動電荷時如果電場力做的是負功，則電荷的電勢能在增加。（老師講述完畢點擊出類比圖片）
通過知識的類比，讓學生能從中感受到新知識的得出也可以通過已有獲取。 結論：靜電力做的功等于電勢能的減少量，即WAB= EpA－EpB =－ΔEP . 當WAB>0（正功），則EpA>EpB，電勢能減少；
當WAB<0（負功），則EpA>EpB，電勢能增加。
通過以上分析可以看到，靜電力做的功只能決定電勢能的變化，而不能決定電荷在電場中某點的電勢能的數值。在重力場中，重力勢能具有相對性，只有選定零勢面，某一點的重力勢能才能有確定的值，同理，在靜電場中，電勢能也具有相對性，只有把電場中某點的電勢能規定為零，才能確定電荷在其他點的電勢能的數值。電勢能具有相對性
思考3：如何求出靜電場中某一點的電勢能？（提示：如何求出A點的重力勢能呢？進而聯系到電勢能的求法.）
則 EpA＝WAB （以B為電勢能零點）
結論: 電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做的功。
接下來，我們回過頭來解決思考２： 如果電荷沿不同路徑移動時靜電力做的功不一樣，還能
建立電勢能的概念嗎？課本上P16的思考與討論
電勢能的大小是由電荷與電場的相對位置決定的，同一電荷在電場中同一點的電勢能應該有確定的值。假設電荷從電場中某一點P沿不同路徑移動到零勢能點處電場力做功不一樣，那么同一電荷在同一點P的“電勢能”就不同，這樣P點的“電勢能”就沒有確定值，這就不能建立電勢能的概念了！
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綜上所學，我們一直沿用類比法，把電場類比重力場，把靜電力做功類比重力場做功，得出電場這一系列的特性，下面請同學們完成你們手中的表格，時間3分鐘
綜上所述對重力場與靜電場的類比，我們得到兩個場之間的相似性：
特征
重力場
靜電場
a 重力做功跟路徑無關 b
物體在重力場中有重力勢能
c
WG=Ep1－Ep2=－ΔEP
重力做正功（負功）， 重力勢能減少（增加）
d 重力勢能具有相對性
e 物體在某點的重力勢能等于把它從該點移動到零勢能處重力所做的功
[課堂練習, 小組合作]
例1．下圖中MN為電場中某一條電場線方向向右，在線取兩點a、b 今將一電荷＋q從a移到
b則（ ）
A.電場力做正功，＋q的電勢能增加； B.電場力做負功，＋q的電勢能增加； C.電場力做正功，＋q的電勢能減少； D.電場力做負功，＋q的電勢能減少。
例2. 如圖，在場強 E=103
N/C 的勻強電場中，將點電荷q=+1C從A移動到B，AB相距L=1m，靜電力做功為多少？電勢能如何變化？若規定EPA=0，則EPB=？
A
B
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【小結】
【布置作業】
1. 《創新設計》P12 1、2、3 ２．預習：電勢和等勢面
【板書設計】
第四節、電勢能和電勢 一、靜電力做功的特點
結論：靜電力做的功只與電荷的起始位置和終點位置有關，與電荷經過的路徑無關。 二、電勢能
1.定義：電荷在電場中具有的與其位置有關的能量，叫電勢能， 電勢能用Ep表示。 2.物理意義：描述電荷在電場中具有的能量。 3.具有相對性
三、靜電力做功與電勢能變化的關系
WAB＝ －（EpB－EpA）＝EpA－EPB
3．求電荷在某點處具有的電勢能 4．零勢能面的選擇
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
