物理31人教新资料14电势能和电势教学设计.docx

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物理31人教新资料14电势能和电势教学设计

物理3-1人教新资料1.4电势能和电势教学设计

主题单元标题

电势能和电势

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其他〔请列出〕：

适用年级

高中一年级

所需时间

2课时

主题学习概述（简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数300－500）

本单元是从能量的角度出发研究电场，单元之所以按照电势能—电势—电势差的逻辑关系设计知识结构，目的就是要突出通过做功研究能量变化的科学思想。

从单元整体设计角度分析，功和能的关系问题在《必修Ⅱ》中有过充分的讨论。

在此，分析了静电力做功之后很自然的就会得到电势能的概念，随后，由于电势能的大小与检验电荷的电荷量成正比，又得到了电势的概念。

应该看到，对中学生来说，建立电势能和电势的概念是一个比较困难的过程。

对此，我们要有充分的思想准备。

本单元以静电力对试探电荷做功为切入点，首先引导学生认识静电力做功与路径无关；接着与重力做功与路径无关进行类比建立了电势能的概念，并且与重力对物体做功引起物体重力势能的变化再次类比得知电势能具有相对性。

本单元反复应用类比的方法是“过程与方法”“情感、态度与价值观”等教育目标的具体表达，教师应该从提高学生思维品质的角度来渗透类比法，运用类比法。

电势的概念即是重点，又是难点。

由于学习重力势能时没有学习与电势相对应的物理量，如“重力势”，本单元通过类比电场强度的定义方法来定义电势。

再引入电势概念之前要先让学生体会到电势能的大小与试探电荷的电荷量有关，不能用来描述电场的性质。

要让学生带着寻找一个与试探电荷无关的、完全由电场性质决定的、可以描述电场能的性质的物理量去学习。

等势面可以与地理中的等高线类比，学生接受等势面的概念难度不大。

但学生对“等势面一定与电场线垂直”这一结论的理解会有困难，本单元在阐述这一问题时又用到了反证法。

本单元教学内容用3课时，第一课时讨论静电力做功和电势能，第二课时讨论电势和等势面。

第三课时为研究性学习专题，讨论利用比值法定义的物理量。

主题学习目标〔描述该主题学习所要达到的主要目标〕

知识与技能：

1、通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。

2、将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性。

3、知道电势的定义方法及其定义公式、单位。

4、知道等势面的定义，知道等势面一定与电场线垂直。

过程与方法：

1、通过与以前所学知识结合，理解电场力做功与电势能变化的关系，从而更好了解电势能和电势。

2、通过类比等方法培养理解能力。

情感态度与价值观：

1、尝试运用物理原理和研究方法解决一些与实际问题，增强科学探究的价值观。

2、培育发表见解的意识和与他人交流的愿望。

3、养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。

4、提高理论联系实际、解决实际问题的能力。

5、培养敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。

对应课标

1、掌握电势能、电势的概念、公式和性质。

掌握静电力做功、等势面的特点。

2、明确电势能、电势、静电力的功、电势能的变化之间的关系。

主题单元问题设计

1、什么是电势能？

2、电场力做功具有怎样的特点？

3、功是能量转化的量度，电势能的变化用谁做的功去量度？

4、电势能与电势的比值是一个常数说明了什么？

由此怎样定义了电势的概念？

5、什么是等势面？

为什么等势面一定与电场线垂直？

用什么方法证明？

专题划分

专题一：

静电力做功和电势能〔1课时〕

专题二：

电势和等势面〔1课时〕

专题一

专题一：

静电力做功和电势能

所需课时

1课时

专题一概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）

本课时以静电力对试探电荷做功为切入点，首先引导学生认识静电力做功与路径无关；接着与重力做功与路径无关进行类比建立了电势能的概念，并且与重力对物体做功引起物体重力势能的变化再次类比得知电势能具有相对性。

本单元反复应用类比的方法是“过程与方法”“情感、态度与价值观”等教育目标的具体表达，教师应该从提高学生思维品质的角度来渗透类比法，运用类比法。

本专题学习目标〔描述该学习所要达到的主要目标〕

知识与技能

1、通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。

2、将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性。

过程与方法

通过与以前所学知识结合，理解电场力做功与电势能变化的关系，从而更好了解电势能。

情感、态度与价值观

通过教学，培养观察事物的辩证唯物主义观点。

本专题问题设计

1、什么是电势能？

2、电场力做功具有怎样的特点？

3、功是能量转化的量度，电势能的变化用谁做的功去量度？

所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）

信息化资源

多媒体课件

常规资源

粉笔、黑板、三角板等

教学支撑环境

具有多媒体操作平台的教室

其他

学习活动设计〔针对该专题所选择的活动形式及过程〕

〔一〕引入新课

教师：

我们知道电场对放入其中的电荷有力的作用，在电场中移动电荷时电场力就要做功，同时电荷的位置要变化，电荷具有的能量也会发生变化，那么电场力做的功和电荷能量变化之间有什么关系呢？

本节课我们来研究这个问题。

〔二〕进行新课

1、静电力做功的特点

教师活动：

〔投影〕教材图

引导学生推导在匀强电场中移动试探电荷Q从A到B静电力所做得功。

〔1〕Q沿直线从A到B

〔2〕Q沿折线从A到B

〔3〕Q沿任意曲线从A到B〔用无数组跟静电力平行和垂直的折线来逼近曲线ANB的方法〕，可得

问题：

通过以上推导过程，可以得出什么结论？

学生：

静电力做功与路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关。

教师：

〔强调〕这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明，同样适用于非匀强电场。

2、电势能

教师：

引导学生类比重力做功的特点和重力势能的概念，引出电势能的概念。

思考：

如果静电力做功与路经有关，引入电势能的概念还有没有实际意义？

为什么？

学生分组讨论，思考后回答。

点评：

调动学生思维的积极性，培养学生善于思考勇于探究的学习品质。

同时培养学生敢于发言、勇于发表个人见解的精神。

教师：

引导学生类比重力做功与重力势能变化的关系，从“功是能量转化的量度”的角度，引导学生推导出静电力做功与电势能变化的关系。

〔投影〕教材图

引导学生推导出静电力做功与电势能变化的公式：

提出问题：

上式能不能确定电荷在电场中某点具有的电势能？

为什么？

要确定电荷在某点的电势能，应该怎么办？

〔学生分组讨论，思考后回答。

〕

学生：

上式能不能确定电荷在电场中某点具有的电势能。

因为上式只确定了静电力做功与电势能变化的关系。

要确定电荷在某点的电势能，必须规定电场中某点的电势能为零。

教师：

如果规定B点的电势能为零，电荷在A点的电势能为多少？

学生：

电荷在A点的电势能等于功WAB

教师概括、总结：

电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做得功。

通常把无限远处或大地的电势能规定为零。

教师：

引导学生阅读教材，让学生了解重力场和引力场中重力或引力做功与电场中静电力做功的差别。

因为电荷有正负，因此同样从A点移到B点静电力做功正负号相反，电荷的电势能的变化也是相反的。

【例1】将带电量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5J的功，那么

〔1〕电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？

〔2〕如果规定A点的电势能为零，那么该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？

〔3〕如果规定B点的电势能为零，那么该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？

解：

〔1〕∵WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5＋1.2×10－5＝－1.8×10－5J可见电势能增加了1.8×10－5J.

〔2〕如果规定A点的电势能为零，由公式

得，那么该电荷在B点的电势能为

EPB＝EPA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J同理，C点的电势能为EPC＝EPA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5J

〔3〕如果规定B点的电势能为零，那么该电荷在A点的电势能为

EPA＝EPB＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5JC点的电势能为EPC＝EPB–WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5J

可见，电荷在某点的电势能与零势能点的选取有关，但静电力的功与零势能点的选取无关。

教学评价

可评价的学习要素

1、通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。

评价方法：

现场评价

评价指标：

①参与程度、积极程度②举例恰当程度③课前材料的准备情况

2、将静电力重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性。

评价方法：

测验

评价指标：

①答题时间②每题答对率③及格人数〔60－－－74分〕④良好人数〔75－－－84分以上〕⑤优秀人数〔85分以上〕⑥平均分

学习活动过程

评价方法：

量规

①参与程度、积极程度②思维逻辑、严密性③表达展示④协作精神

专题二

专题二：

电势和等势面

所需课时

1课时

专题二概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）

电势的概念即是重点，又是难点。

由于学习重力势能时没有学习与电势相对应的物理量，如“重力势”，本单元通过类比电场强度的定义方法来定义电势。

再引入电势概念之前要先让学生体会到电势能的大小与试探电荷的电荷量有关，不能用来描述电场的性质。

要让学生带着寻找一个与试探电荷无关的、完全由电场性质决定的、可以描述电场能的性质的物理量去学习。

等势面可以与地理中的等高线类比，学生接受等势面的概念难度不大。

但学生对“等势面一定与电场线垂直”这一结论的理解会有困难，本单元在阐述这一问题时又用到了反证法。

本专题学习目标〔描述该学习所要达到的主要目标〕

知识与技能

1、知道电势的定义方法及其定义公式、单位。

2、知道等势面的定义，知道等势面一定与电场线垂直。

过程与方法

通过类比等方法培养理解能力。

情感、态度与价值观

尝试运用物理原理和研究方法解决一些与实际问题，增强科学探究的价值观。

本专题问题设计

1、电势能与电势的比值是一个常数说明了什么？

由此怎样定义了电势的概念？

2、什么是等势面？

为什么等势面一定与电场线垂直？

用什么方法证明？

所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）

信息化资源

微机、实物投影展台、投影、屏幕、MICROSOFTPOWERPOINT软件。

常规资源

粉笔、黑板等

教学支撑环境

具有多媒体操作平台的教室，网络教室

其他

学习活动设计〔针对该专题所选择的活动形式及过程〕

1、电势

教师：

我们是通过对什么的研究来认识电场强度的？

电场强度是用什么方法来定义的？

学生：

通过试探电荷在电场中受静电力来认识电场强度的。

用静电力和电荷的带电量的比值来定义的。

教师：

今天我们再用比值定义的方法研究描述电场性质的另一个物理量——电势。

它是描述电场具有能的性质的物理量。

〔投影〕教材图

引导学生一起推导出匀强电场中某点〔如A点〕电荷的电势能和其带电荷量的比值

的表达式：

讨论：

为什么可以把这个比值定义为A点的电势？

对于任何电场是否具有普遍性？

学生：

分组讨论，选出代表发表见解。

师生互动，得出结论，建立起电势的概念：

〔1〕对电场中确定的一点，这个比值都相同；〔2〕对于电场中不同的点，这个比值一般是不同的。

可见，该比值与试探电荷本身无关，决定于电场的性质。

因此可以用它来定义电场的电势。

可以证明，这个比值对一切电场都适用，即具有普遍性。

〔投影〕

电势：

电场中某一点，电荷的电势能与其电荷量的比值，叫做这一点的电势。

即

〔1〕单位：

伏特〔V〕，1V＝1J／C

〔2〕标量，只有大小，没有方向。

〔3〕电场线指向电势降低的方向。

〔这一特点可以让学生结合静电力做功的情况自己证明〕

〔4〕电势的数值和零电势点的选取有关。

〔这一特点可以让学生结合电势能的特点自己证明〕

〔5〕规定了电势零点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，电势的正负值能比较大小。

思考与讨论：

如果试探电荷是负电荷，以上结果还成立吗？

自己推导一下。

2、等势面

教师：

引导学生阅读教材关于等势面的内容，思考并回答以下问题：

〔1〕什么是等势面？

等势面与电场线的关系如何？

为什么？

〔2〕熟悉几种典型电场的等势面分布情况。

〔3〕引入等势面，对研究电场的性质有何意义？

学生：

阅读教材，思考并回答上述问题。

点评：

培养学生阅读教材获取信息的能力。

提高学生语言表达能力和自学能力。

师生互动：

一起总结等势面的特点。

投影教材图1.4－5〔如下图〕

多媒体辅助教学：

用多媒体模拟几种典型电场的等势面的分布，使学生进一步增强对等势面的感性认识，〔见多媒体课件〕。

点评：

实际工作中，测量电势要比测量电场强度容易，处理等势面的数学方法也比较简单，所以常常用等势面来研究电场，我们常常先画出或算出等势面的分布情况，再由等势面推断出电场的分布情况。

教学评价

可评价的要素

1、研究性学习活动

评价方法：

量规〔自评＋互评＋师评〕

评价指标：

①参与研究性学习的态度②收集资料、查找信息的水平③汇总信息，分析研究，得出结论能力④研究报告的规范程度⑤展示成果的表现

2、研究成果

评价方法：

量规〔自评＋师评〕

①展示形式②规范程度③内容的丰富程度④结论的严密性、准确性

3、知识与技能的达成

从以下四个方面加以评价：

1、通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点。

2、将静电力与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系，认识电势能的相对性。

3、知道电势的定义方法及其定义公式、单位。

4、知道等势面的定义，知道等势面一定与电场线垂直。

评价方法：

测验

评价指标：

①答题时间②每题答对率

③及格人数〔60－－－74分〕④良好人数〔75－－－84分以上〕

⑤优秀人数〔85分以上〕⑥平均分

专题三

研究性学习：

利用比值法定义的物理量

所需课时

1课时

专题三概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）

前面我们从力的角度研究了电场，找到了描述电场强弱和方向的物理量——电场强度

，这就是一个利用比值法定义的物理量。

物理学中有很多物理量是利用比值法定义的。

比如：

密度

，电阻

，速度

，加速度

，还有我们即将要学到的电容

，磁感应强度

等等。

本专题我们将要了解什么是“比值法”？

利用比值法定义的物理量有怎样的特点？

如何理解“比值法”

本专题学习目标〔描述该学习所要达到的主要目标〕

知识与技能

1、了解什么是“比值法”

2、知道利用比值法定义的物理量有怎样的特点

3、如何理解“比值法”

过程与方法

通过类比等方法培养理解能力。

情感、态度与价值观

尝试运用物理原理和研究方法解决一些实际问题，增强科学探究的价值观。

所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）

信息化资源

微机、实物投影展台、投影、屏幕、MICROSOFTPOWERPOINT软件。

常规资源

粉笔、黑板等

学习活动设计〔针对该专题所选择的活动形式及过程〕

引入新课

教师：

前面我们从力的角度研究了电场，找到了描述电场强弱和方向的物理量——电场强度

，这就是一个利用比值法定义的物理量。

物理学中有很多物理量是利用比值法定义的。

本专题我们将要了解什么是“比值法”？

利用比值法定义的物理量有怎样的特点？

如何理解“比值法”

〔二〕进行新课

教师：

首先请同学们回忆我们都学习了哪些利用比值定义的物理量？

学生：

密度

，电阻

，速度

，加速度

等。

教师：

1.什么是“比值法”

比值法就是应用两个物理量的比值来定量研究第三个物理量。

它适用于物质属性或特征、物体运动特征的定义。

由于它们在与外界接触作用时会显示出一些性质，这就给我们提供了利用外界因素来表示其特征的间接方式，往往借助实验寻求一个只与物质或物体的某种属性特征有关的两个或多个可以测量的物理量的比值，就能确定一个表征此种属性特征的新物理量。

应用比值法定义物理量，往往需要一定的条件；一是客观上需要，二是间接反映特征属性的的两个物理量可测，三是两个物理量的比值必须是一个定值。

2.比值法及特点

一类是用比值法定义物质或物体属性特征的物理量，如：

电场强度E、磁感应强度B、电容C、电阻R、密度

等。

它们的共同特征是；属性由本身所决定。

定义时，需要选择一个能反映某种性质的检验实体来研究。

比如：

定义电场强度E，需要选择检验电荷Q，观测其检验电荷在场中的电场力F，采用比值F／Q就可以定义。

另一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义，如速度V、加速度A、角速度ω等。

这些物理量是通过简单的运动引入的，比如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动。

这些物理量定义的共同特征是：

相等时间内，某物理量的变化量相等，用变化量与所用的时间之比就可以表示变化快慢的特征。

教师：

能不能具体说一下利用比值法定义的物理量其属性由本身所决定？

学生：

电场强度E是由电场本身决定的，而与F和Q无关；电势

是由电场本身决定的，而与

和Q无关；磁感应强度B是由磁场本身决定的，而与F和IL无关；密度是由构成物质的材料决定的，而与M和V无关；电阻R是由导体本身决定的，而与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关。

教学评价

可评价的学习要素

1.什么是“比值法”2.比值法及特点

评价指标：

①参与研究性学习的态度②收集资料、查找信息的水平③汇总信息，分析研究，得出结论能力④研究报告的规范程度⑤展示成果的表现

2、研究成果

评价方法：

量规〔自评＋师评〕

①展示形式②规范程度③内容的丰富程度④结论的严密性、准确性

评价方法：

测验

评价指标：

①答题时间②每题答对率③及格人数〔60－－－74分〕④良好人数〔75－－－84分以上〕

⑤优秀人数〔85分以上〕⑥平均分