高中物理-《電勢能和電勢第一課時》教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

《電勢能和電勢》第一課時知識與技能：1、學(xué)生能理解靜電力做功與路徑無關(guān)的特點。2、學(xué)生能將靜電力做功與重力做功進(jìn)行類比，理解靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系。3、學(xué)生能理解電勢能的概念，認(rèn)識電勢能的相對性。4、學(xué)生能正確計算點電荷在靜電場中某一點的電勢能。認(rèn)識電勢能與重力勢能相比的復(fù)雜性。過程與方法：1、通過理論探究發(fā)現(xiàn)電場力做功與路徑無關(guān)的特點。2、通過類比重力勢能建立電勢能的概念。情感、態(tài)度與價值觀：1、體驗類比方法在物理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。2、感悟科學(xué)價值觀?！峨妱菽芎碗妱荨返谝徽n時電場強(qiáng)度一節(jié)從力的角度研究了電場的性質(zhì)，本節(jié)課則是從能量的角度研究電場的性質(zhì)，建立電勢能的概念。這一部分內(nèi)容是在電場的力的性質(zhì)的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究電場的能的性質(zhì)，是電場內(nèi)容的繼續(xù)，同時，也是學(xué)習(xí)后續(xù)電勢、帶電粒子在電場中的運動等內(nèi)容的基礎(chǔ)。電勢能概念是本章知識的一個難點，比較抽象，因此在教學(xué)過程中要充分利用學(xué)生已有的知識和能力，采用類比方法和具體化的直觀手段，借助“問題化教學(xué)”幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)中的困難。主要理論依據(jù)：1、奧蘇貝爾的認(rèn)知同化理論：學(xué)生能否習(xí)得新信息，主要取決于他們認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的觀念。學(xué)習(xí)的過程是新知識與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立非任意的和實質(zhì)聯(lián)系的過程。有意義學(xué)習(xí)能否發(fā)生，取決于兩個條件：①、外部條件：學(xué)習(xí)材料必須有邏輯意義；②、內(nèi)部條件：學(xué)習(xí)者必須有意義學(xué)習(xí)的心向；學(xué)習(xí)者原有認(rèn)識結(jié)構(gòu)中必須有適當(dāng)?shù)闹R，以便與新知識發(fā)生聯(lián)系；學(xué)習(xí)者必須主動地使這種具有潛在意義的新知識與他人之結(jié)構(gòu)中有關(guān)的舊知識發(fā)生相互作用。影響學(xué)習(xí)遷移的因素：認(rèn)識結(jié)構(gòu)中原有知識的可利用性、可辨別性、穩(wěn)定性、清晰性。2、物理教學(xué)基本特征理論：以創(chuàng)設(shè)情境為切入點、以觀察實驗（事實）為依據(jù)、以培養(yǎng)思維能力為核心、以提升探究能力為重點。（高中物理教學(xué)理論與實踐，陶昌宏）根據(jù)以上理論，教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)那榫?，激起學(xué)生意義學(xué)習(xí)的心向。同時，喚起學(xué)生與將要學(xué)習(xí)的新知識有聯(lián)系的已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并使其清晰、穩(wěn)定且可辨別。在此基礎(chǔ)上，通過設(shè)置恰當(dāng)?shù)膯栴}，適當(dāng)?shù)乃季S探究活動，引導(dǎo)學(xué)生主動地將新知識與舊知識發(fā)生相互作用，從而完成新知識的建構(gòu)。在完成知識建構(gòu)的過程中，體驗科學(xué)方法、提升思維品質(zhì)。高二的學(xué)生已經(jīng)具備力學(xué)知識基礎(chǔ)。在高一的學(xué)習(xí)中，他們不僅掌握了一定的物理概念、物理規(guī)律，而且進(jìn)行了相應(yīng)的科學(xué)方法和科學(xué)思維的訓(xùn)練，具備了一定的實驗和理論探究能力，因此，在高二的學(xué)習(xí)中，要充分利用學(xué)生已有的知識和方法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，應(yīng)用已有的知識和方法，學(xué)習(xí)新的知識，同時在新知識的學(xué)習(xí)過程中，拓展、深化原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)。教學(xué)流程圖：開始開始復(fù)習(xí)準(zhǔn)備新課引入PPT研究電場力做功功功PPT建立電勢能概念PPT結(jié)束小結(jié)及作業(yè)電勢能的計算PPT學(xué)案教學(xué)過程：+F+FABAEBAd圖一教師：出示圖一的情景：在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，電量為+q的點電荷在電場中的一點由靜止釋放。(不計點電荷受到的重力)回答下面的問題：點電荷受到的什么力？點電荷受到的力方向如何，大小為多大？點電荷將做什么運動？學(xué)生：回答。1）靜電力2），方向水平向右。3）點電荷將做勻加速直線運動。教師：點電荷能夠獲得動能，一定是其它形式的能量轉(zhuǎn)換過來的，說明電荷在電場中具有某種能量。我們帶著這樣倆個問題來學(xué)習(xí)今天的課程：上述過程中什么能轉(zhuǎn)化為了電荷的動能？如何計算這種能量的大小呢？我們先解決第一個問題。同學(xué)們，要研究一種未知的能量，一般要從力做功，在上述情景中什么力做了功？（生：靜電力）靜電力做功有何特點呢？環(huán)節(jié)二：研究電場力做功。教師：出示如圖二所示情境：勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為E，A、B是電場中的兩點，距離為d，與電場線方向的夾角為θ。點電荷的電量為q。討論以下問題：將試探電荷沿路徑AB從A移動到B，電場力所做的功。將試探電荷沿路徑AMB從A移動到B，電場力所做的功。將試探電荷沿曲線路徑ANB從A移動到B，電場力所做的功。將試探電荷沿任意路徑從A移動到B，電場力所做的功。EEABθ圖二（1）ABθ圖二（2）EMABθ圖二（3）ANE學(xué)生：計算、討論、思考。1）圖二（1）：2）圖二（2）：引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：電荷沿直線路徑移動時靜電力做的功可以通過沿折線路徑來計算。3）學(xué)生有可能不清楚。教師引導(dǎo)學(xué)生將曲線ANB分成許多小段，小到每段曲線都可看成直線，如圖二（4）。圖二（圖二（4）電荷沿每一段直線移動時靜電力做的功都可以由上述方法求出，每小段上靜電力做功的代數(shù)和就是整個過程將電力做的功。即：教師：引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：在勻強(qiáng)電場中移動電荷時，靜電力做功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。教師：這個結(jié)論可以進(jìn)一步推廣到一般電場，即：在所有電場中，靜電力做功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)，只與電荷的初、末位置有關(guān)。這是靜電力做功的特點。教師：引導(dǎo)學(xué)生將靜電力做功與重力做功比較，認(rèn)識到兩種力做功相似的特點。環(huán)節(jié)三：建立電勢能概念教師：重力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān)，為此，我們引入了重力勢能的概念描述重力做功的這個特點；靜電力做功與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)，我們可以引入什么概念來描述靜電力做功的這種特點呢？學(xué)生：可以引入電勢能的概念。教師：好，請大家完成下表，根據(jù)表的左邊部分完成右邊相應(yīng)的填空。重力場電場1物體在重力場中受到重力電荷在電場中受電場力2重力做功與路徑無關(guān)靜電力做功與路徑無關(guān)3物體在重力場中具有重力勢能電荷在靜電場中具有電勢能4重力勢能具有相對性電勢能具有相對性5重力勢能屬于物體與重力場組成的系統(tǒng)電勢能屬于電荷與靜電場組成的系統(tǒng)學(xué)生：討論、填表、交流。完成表中所有項目。教師：我們在完成上表的時候用到一種重要的推理方法：類比法。所謂類比是將一類事物的某些相同方面進(jìn)行比較，以另一事物的正確或謬誤證明這一事物的正確或謬誤。這是運用類比推理形式進(jìn)行論證的一種方法。這是我們認(rèn)識事物的一種很好、很重要的方法。今天，我們根據(jù)電場力做功與重力做功的相似性，由對重力場的認(rèn)識，得到了對電場的相應(yīng)認(rèn)識。教師：下面我們一起來建立電勢能的概念。電勢能：定義：電荷在電場中具有的與位置有關(guān)的能。用字母表示。標(biāo)量3、單位：J4、特點：1）相對性：其大小與零電勢能面的選取有關(guān)。電勢能為負(fù)表示電荷在該處的電勢能比零還要小2）系統(tǒng)性：電勢能是電荷和電場所共有的現(xiàn)在我們來解決第二個問題“如何計算這種能量的大小呢？”環(huán)節(jié)四：電勢能的計算電場力做功與電勢能變化的關(guān)系回顧：重力做功與重力勢能變化的關(guān)系？()猜想：靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系？()學(xué)生依照以下幾個問題，進(jìn)行思考、交流和討論。驗證：僅在電場力作用下正電荷由A運動至B(1)電場力做什么功？(正功)能量如何轉(zhuǎn)換？（電勢能轉(zhuǎn)化為動能）根據(jù)動能定理得:（）(4)根據(jù)能量守恒得：()結(jié)論:此例中靜電力做正功電勢能減小，靜電力做的正功等于電勢能的減小量（5）.若為負(fù)電荷由A運動至B，重復(fù)以上過程結(jié)論:此例中靜電力做負(fù)功電勢能增加，克服靜電力做的功等于電勢能的增加量故：教師：很好，同學(xué)們再一次用到了類比的方法，我發(fā)現(xiàn)大家的領(lǐng)悟力很強(qiáng)。教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，讓學(xué)生了解重力場和引力場中重力或引力做功與電場中靜電力做功的差別。因為電荷有正負(fù)，因此同樣從A點移到B點靜電力做功正負(fù)號相反，電荷的電勢能的變化也是相反的。學(xué)生：閱讀教材，認(rèn)識電勢能相對于重力勢能的復(fù)雜性?！纠?】1、下列說法正確的是（BD）A．沿著電場線的方向移動正電荷，電勢能一定增加B．沿著電場線的方向移動正電荷，電勢能一定減少C．沿著電場線的方向移動負(fù)電荷，電勢能一定減少D．沿著電場線的方向移動負(fù)電荷，電勢能一定增加確定電荷在電場中某點的電勢能教師引導(dǎo)學(xué)生通過類比完成猜想。回顧：如何確定一個物體在重力場中某點的重力勢能？(先確定零勢能面，再將物體從重力場中某點移動零勢能面，重力做的功等于物體在該處的重力勢能。)猜想：如何確定電荷在電場中某點的電勢能？(先確定零勢能面，將點電荷從電場中某點移動到零勢能面，再計算電場力所做的功，即為該點的電勢能。)學(xué)生獨立完成下面兩題完成猜想。驗證：取EpB=0,求EpA取EpA=0,求EpB學(xué)生：因為若EpB=0，EpA=WAB若EpA=0，EpB=-WAB=WBA教師：引導(dǎo)學(xué)生概括、總結(jié)：電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移到零勢能位置時所做得功。通常把無限遠(yuǎn)處或大地的電勢能規(guī)定為零。教師：至此，我們已經(jīng)解決了課堂最初我們提出的兩個問題?！纠?】將帶電量為3×10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了6×10-4J的功，再從B移到C，電場力做了9×10-4J的功，請計算：（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？學(xué)生：計算，交流。老師：巡視學(xué)生：匯報（1）∵WAC=WAB+WBC=-6×10-4+9×10-4=3×10-4J可見電勢能增加了3×10-4J.（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，由公式得，則該電荷在B點的電勢能為EPB=EPA-WAB=0-WAB=6×10-4J同理，C點的電勢能為EPC=EPA-WAC=0-WAC=-3×10-4J（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點的電勢能為EPA=EPB+WAB=0+WAB=6×10-4JC點的電勢能為EPC=EPB–WBC=0-WBC=-9×10-4J教師：可見，電荷在某點的電勢能與零勢能點的選取有關(guān)這是電勢能的相對性。但靜電力的功與零勢能點的選取無關(guān)。小結(jié)：本節(jié)課我們類比重力場認(rèn)識了電場的能的性質(zhì)，建立了電勢能概念，確定了電勢能與電場力做功的關(guān)系，并得到了計算電勢能大小的方法。在學(xué)習(xí)新知識的過程中，還學(xué)習(xí)了一種重要的方法：“類比法”。在后續(xù)學(xué)習(xí)中，我們將進(jìn)一步深入認(rèn)識和應(yīng)用這些知識和方法。課后請大家完成作業(yè)：電勢能訓(xùn)練案。板書設(shè)計第四節(jié)、電勢能和電勢一、靜電力做功的特點二、電勢能EP1．定義2．標(biāo)量單位J特點：（1）相對性（2）系統(tǒng)性三、電勢能的計算1、電場力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做正功電勢能減小靜電力做負(fù)功電勢能增加2、確定電荷在電場中某點的電勢能電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該點移到零勢能位置時所做得功。電勢能和電勢（第一課時）學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、理解靜電力做功與路徑無關(guān)的特點。2、利用類比法，理解電勢能的概念，理解靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系。3、能正確計算點電荷在靜電場中某一點的電勢能。認(rèn)識電勢能與重力勢能相比的復(fù)雜性。復(fù)習(xí)回顧功的計算重力做功的特點：與，由初末位置的高度差來決定。重力做功與重力勢能變化的關(guān)系重力做正功，重力勢能重力做負(fù)功，重力勢能表達(dá)式WG==如何確定一個物體在重力場中某點的重力勢能？4、你是如何理解重力勢能這一概念的？預(yù)習(xí)案根據(jù)表格左側(cè)內(nèi)容，填寫右側(cè)相應(yīng)內(nèi)容重力場電場1物體在重力場中受到重力2重力做功與路徑無關(guān)3物體在重力場中具有重力勢能4重力勢能具有相對性5重力勢能屬于物體與重力場組成的系統(tǒng)探究案一．靜電力做功的特點1分析試探電荷q在場強(qiáng)為E的均強(qiáng)電場中沿不同路徑電場力做功的情況。①q沿直線從A到B②q沿折線從A到M、再從M到BW1=W2＝③q沿任意曲線線A到BW3＝2結(jié)論：靜電力做功的特點:拓展：該特點對于非勻強(qiáng)電場中也是成立的。電勢能（與重力做功類比）電勢能定義：單位3.電勢能具有，其大小與零電勢能位置的選取有關(guān)。電勢能為負(fù)表示電荷在該處的電勢能比零勢能位置還要小.4.電勢能是電荷和電場所共有的，具有。電勢能的計算1、電場力做功與電勢能變化的關(guān)系回顧：重力做功與重力勢能變化的關(guān)系？猜想：靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系？驗證：僅在電場力作用下正電荷由A運動至B(1).電場力做什么功？.能量如何轉(zhuǎn)換？.根據(jù)動能定理得:根據(jù)能量守恒得：結(jié)論:（5）.若為負(fù)電荷由A運動至B，重復(fù)以上過程【例1】1、下列說法正確的是（）A．沿著電場線的方向移動正電荷，電勢能一定增加B．沿著電場線的方向移動正電荷，電勢能一定減少C．沿著電場線的方向移動負(fù)電荷，電勢能一定減少D．沿著電場線的方向移動負(fù)電荷，電勢能一定增加2、確定電荷在電場中某點的電勢能回顧：如何確定一個物體在重力場中某點的重力勢能？猜想：如何確定電荷在電場中某點的電勢能？驗證：取EpB=0,求EpA取EpA=0,求EpB通常把的電勢能規(guī)定為零【例2】將帶電量為3×10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了6×10-4J的功，再從B移到C，電場力做了9×10-4J的功，請計算：（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？課堂總結(jié)訓(xùn)練案1、一個電荷只在電場力作用下從電場中的A點移動至B點時，電場力做了的功，那么（）電荷在B處時將具有的電勢能電荷在B處時將具有的動能電荷的電勢能減少了電荷的動能增加了2、若僅在電場力作用下，一帶電粒子沿從A運動到B,則（）ABABC、電勢能增加D、加速度增大3、下列說法正確的有

（

）

A．把兩個同種點電荷間的距離增大一些，電荷的電勢能一定增加

B．把兩個同種點電荷間的距離減小一些，電荷的電勢能一定增加

C．把兩個異種點電荷間的距離增大一些，電荷的電勢能一定增加

D．把兩個異種點電荷間的距離增大一些，電荷的電勢能一定減小

4、如圖所示，在點電荷電場中的一條電場線上依次有A、B、C三點，分別把+q和-q的試驗電荷依次放在三點上，關(guān)于它所具有的電勢能的正確說法是()A．放上+q時，它們的電勢能EPA＞EPB＞EPCB．放上+q時，它們的電勢能EPA＜EPB＜EPCC．放上－q時，它們的電勢能EPA＞EPB＞EPCD．放上－q時，它們的電勢能EPA＜EPB＜EPCAB5、在場強(qiáng)為的勻強(qiáng)電場中，一質(zhì)子從A點移動至B點，如圖所示，已知AB間的距離為20cm，AB連線與電場線方向夾角為，AB求電場力的功以及質(zhì)子電勢能的變化若規(guī)定A點電勢能為0，則質(zhì)子在B點電勢能為多少？《電勢能和電勢》第一課時1、電勢能概念一直是教學(xué)中的一個難點。究其原因，是因為概念本身的抽象，因此在教學(xué)過程中教師充分利用了學(xué)生已有的知識和能力，采用類比方法和具體化的直觀手段，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)中的困難。

2、教學(xué)過程中充分利用了“