粤教版 (2019)必修 第三册电势能与电势教案

这是一份粤教版 (2019)必修 第三册电势能与电势教案，共5页。教案主要包含了应用关，反思关等内容，欢迎下载使用。
电势能与电势
教学目标
1.通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功与路径无关的特点。
2.通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法。
3.知道电场中的电荷具有电势能，这是电场的物质性之一。
4.理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法，并学会如何确定电荷在电场中某点的电势能。
教学重点：
1.通过微元法探究得出电场力做功的特点，
2.通过探究电场力做功的特点，建立电势能概念
教学难点：
1.通过微元法探究任意曲线路径下电场力做功
2.通过类比重力，理论探究电场力做功与电势能变化的具体关系
3.理解电势能的相对性
教学过程
感知关
“静电章鱼”实验
设计意图：
通过课前小实验，一是调动学生学习的积极性，将学生的注意力快速集中在课堂上，二是通过这个实验，让学生通过视觉值观感知到电场力做功，为引出本节课题做好铺垫，三是让学生通过观察实验提出问题，可以培养学生的提出问题能力和科学思维中质疑创新能力。
引导学生设计研究思路，让学生初步体验如何从提出问题，到明确思路的学科探究过程。
探究关
小关1、电场力做功有何特点？
如下图所示，在电场强度为E的匀强电场中，电量为+q的试探电荷沿几种不同的路径从点A移动到点B，试讨论电场力做功分别是多少：
学生任务：1、独立完成四个路径下电场力做功的求解
小组讨论分享，第四个路径下电场力做功的求解方法
小组讨论总结电场力做功的特点
总结电场力做功特点：只与电荷的电量及其起点、终点的位置有关，与路径无关。此结论在非匀强电场也适用
设计意图：
通过探究闯关形式，设计第一个小关为探究电场力做功有何特点？给学生创设了在匀强电场中，电量为+q的试探电荷沿四种不同的路径从点A移动到点B的学习情景，让学生先通过独立完成电场力做功的计算，可以巩固上一节课内容的学习，然后通过小组讨论方式总结出电场力做功特点，培养学生的自主学习能力以及小组合作学习能力。
小关2：电场力做功对应什么能量改变？
建立概念:：
1、定义：一个电荷在电场中某一位置具有的能量，叫电势能。
2.符号： E_p
3.单位：焦耳（J）
4.标矢性：标量
5.电势能是能量的一种形式，电荷的电势能是由电荷和电场共有的。
进一步引导学生总结出更上位的概念：
势能：物体由于受到某个力作用，而具有的跟位置有关的能量，是属于相互作用物体共有的
设计意图：
通过类比重力做功特点，由回顾重力做功过程带来重力势能的变化定义了重力势能的学习过程，引导学生猜想，电场力做功过程带来一种与电场有关的势能的变化，由此建立电势能的概念。选用珠穆朗玛峰登山下山的情景，一是让学生学习运用物理知识解决生产生活的实际问题，二是科普中国登山队完成了人类史上首次从北坡登顶珠穆朗玛峰的历史知识，增强民族自豪感！
小关3：电场力做功与电势能变化有何具体关系
设计意图：
通过类比重力做功等于重力势能的减少量推导电场力做功与电势能变化的具体关系。有了前面“重力做功”已有知识的铺垫，学生应该可以理解电场力做功等于电势能的减少量。
小关4：电荷在电场中某位置的电势能大小如何求？
电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时电场力做的功。
零势能面的选择是任意
设计意图：
通过类比求解某点重力势能的方法，迁移到求解某点电势能上来。学生可以快速掌握，求某点电势能，必须先选取零势能面，电荷在某点的电势能就等于把它从这点移动到零势能位置时电场力做的功。
小关5：零势能面选取对电势能大小有何影响？
当选下极板为零势能面时A点电势能：
当选B点为零势能面时A点电势能：
设计意图：
通过求解电场中同一点的电势能，感受零势能面选取对电势能大小的影响，进而理解电势能的相对性。
回应感知关中，提出的问题：
摩擦生电，“静电章鱼”受到塑料管的向上的静电力作用，向上运动，这个过程中电场力做正功，“静电章鱼”的电势能减少，转化为机械能。
三、应用关
小关1：如图所示的实线为一正点电荷的电场线，如果在点Ａ处轻轻放入一个质子（带正电）或一个电子，试判断电场力做什么功，质子或电子的电势能将如何变化？
解：电场力将做正功
质子或电子的电势能都将减少
小关2、电子在云层底部的电势能
雷雨云层可以形成几百万伏以上的电压，足以击穿空气产生几十万安培的瞬间电流，电流生热使空气发光，形成闪电；空气受热膨胀发出巨响，发出雷声。如图，产生闪电的雷雨云底层带负电，一个电子从云层底部运动到地面电场力做功为2.4×10^−11J，取地面为零势能面，求该电子在云层底部的电势能是多少？
小关3、你认识避雷针吗？
雷云云层所含电量非常大，所以在云层底部储存大量的电势能，若没有及时将负电荷导走，当它击穿空气放电可以产生几十万安培的瞬间电流，这对建筑和人都非常危险。
为避免闪电造成的损害，高大的建筑物顶部会装有避雷针。避雷针，其实应该叫“引雷针”，它必须用粗导线与埋在地下的金属板连接。这样，才能把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成威胁，保证建筑物的安全。
设计意图：
在应用关，设计了三个小关，小关1是为了检测学生学习后对电场力做功与电势能变化关系的掌握程度；小关2是为了加深对学生求解某点电势能方法的理解，并学会运用其求解真实情景的问题，同时也为小关3科普避雷针做了一定的知识铺垫；小关3是为了向学生科普避雷针的相关知识，提高学生的安全意识。
四、反思关