“电势能和电势”教学设计，本文主要内容关键词为：电势论文,教学设计论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
【教学目标】
1.知识与技能
(1)通过静电力做功与重力做功对比，使学生掌握静电力做功的特点；(2)通过与重力势能对比，使学生掌握电势能这一概念；(3)知道静电力做功与电势能能量转化之间的关系。
2.过程与方法
(1)培养学生理解类比和迁移法、猜想论证法等科学研究方法；(2)通过学生理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。
3.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抽象物理概念，增强科学探究的价值观。利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲；(2)在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。
【教学重点】
本节的重点是明确静电力做功和电势能变化之间的关系，培养学生的科学探究能力。
【教学难点】
本节的难点是电势能概念的建立，通过类比和迁移、猜想论证，归纳总结出静电力做功与电势能变化之间的关系。
【设计思路】
电场是一种客观存在的物质，但它又是看不见、摸不着的，描述它的电势能等物理概念都较为陌生和抽象，很难被学生接受。结合教材内容，设计类比和迁移、猜想论证的方法，将静电力做功和电势能与重力场中的重力做功和重力势能进行科学的类比，通过类比进行迁移。利用重力做功的规律，可知重力做功与路径无关，只与重力和初、末位置的高度差有关，而且重力做多少功，重力势能就改变多少，让学生猜想并适时引导，与静电力做功的规律相类比，得出静电力做功特点及静电力做功等于电势能的减少量这一物理规律。
本案例的教学设计体现了尽量将陌生的对象与熟悉的对象相比较，寻找不同事物变化中所具有的共性，给这些陌生的、抽象的、不易理解的事物（概念、规律）赋予间接的、形象的、通俗易懂的形象，有利于启发学生思路，在类比和猜想中增强学生逻辑思维能力，化难为易，使学生顺利而全面地认识物理现象和物理规律，达到知识的正迁移，形成物理概念和掌握物理知识。通过师生、生生的互动，在教学相长、动态生成中实现物理课程三维教学目标，使课堂教学充满生命的活力。
【教学过程】
1.引入课题
创设情景，提出问题
师：通过学习电场，知道了“场”这一物理概念，它看不见、摸不着，但它客观存在。前面我们也学习过另一个场——重力场，物体在重力场中要受到重力，说明重力场具有力的性质，重力在重力场中要做功，说明重力场具有能的性质。
师：试探电荷在电场中要受到静电力，说明电场也具有力的性质，那么电场是否具有能的性质？通过类比法请同学猜想。
学生：电场也具有能的性质
师：静电力在电场中能够做功，功是能量转化的量度，所以电场也有能的性质。
（板书）
本节课就是要研究电场能的性质——电势能和电势（板书标题）
2.新课教学
通过分析重力场中重力做功和重力势能，采用类比和猜想得出静电力做功的特点和电势能，达到知识的正迁移。
我们知道功是能量变化的量度。静电力做功的特点（板书）
师：下面我们首先来研究重力场中重力做功的情况。
问题1：如图1所示，质量为m的物体在重力场中，分别(1)沿折线从A运动到B；(2)沿直线从A运动到B；(3)沿曲线从A运动到B。重力分别做多少功？重力做功的特点？重力做功与重力势能的关系？由学生归纳并总结。
图1
学生：(1)物体沿不同路径由A到B，重力做功仅与A、B两点竖直方向高度差有关，与所走路径无关，W=mgh。
(2)由于重力做功与所走路径无关，所以可以引入与位置有关的重力势能。
(3)重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。即重力做功等于重力势能的减少。
(4)重力势能是地球和物体所组成系统所共有的。
利用类比法，请同学们在猜想基础上，论证并归纳总结下面问题。
图2
问题2：如图2所示，在电场强度为E的匀强电场中，电荷量为q的正试探电荷在电场中，分别(1)沿折线从A运动到B；(2)沿直线从A运动到B；(3)沿曲线从A运动到B。静电力做功分别为多少？静电力做功的特点？
学生回答，教师引导。
学生：试探电荷沿不同路径由A到B，静电力所做的功都为qEh。静电力做功的特点：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。（板书）
师：此结论对于非匀强电场也是适用的。（板书）
师：利用类比法，由于静电力做功也与路径无关，仅与电荷初末位置有关，所以电荷在电场中也具有与位置有关的势能……电势能（板书）
设计问题，分析讨论
讨论1：图3中的试探电荷在电场中移动时，静电力做什么功？电荷的电势能如何变化？
图3
学生：(a)中静电力做正功，由于动能增加，根据能量守恒，说明电势能减少，即静电力做正功，电势能减少。
学生：(b)中静电力做负功，由于动能减少，根据能量守恒，说明电势能增加。即静电力做负功，电势能增加。
师：特别要注意，电荷有两种：正电荷和负电荷。若在电场中移动的是负电荷又如何？
学生：(a)中静电力做负功，由于动能减少，根据能量守恒，说明电势能增加。即静电力做负功，电势能增加。
学生：(b)中静电力做正功，由于动能增加，根据能量守恒，说明电势能减少。即静电力做正功，电势能减少。
师：由上述两种情况，归纳总结。
学生：在电场中，由于有两种电荷，从相同位置移动电荷，静电力做功不同，但如果静电力做正功，电势能减少。静电力做负功，电势能增加，即静电力做功等于电势能的减少量。（板书）
讨论2：如何确定电荷在电场中某一点的电势能？（利用类比法）
学生：先把电场中某点的电势能规定为零，才能确定电荷在电场中其他点的电势能。
图4
师：如图4所示，求试探电荷在A点的电势能。
学生：静电力做功，引起电势能变化
学生：以B点电势能为零，A点的电势能等于静电力从A点到B点所做的功。
学生：以C点电势能为零，A点的电势能等于静电力从A点到C点所做的功。
总结归纳
学生：电势能具有相对性，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的功。（板书）
师：通常把电荷离场源电荷无限远处或电荷在大地表面上的电势能规定为零。（板书）
所谓的“无限远”，是指把试探电荷移到已经不能探测到电场了，这个点就可以说是“无限远”。
讨论3：电势能是否是电荷和电场这个系统所共有
重力势能是物体和地球所组成系统所共有的，那么电势能是否也是电荷和电场所共有呢？让学生讨论
师：提出下列问题，让学生思考。
(1)若被移动电荷的极性、电荷量不同，对其电势能有何影响？
(2)若电荷所处电场发生变化，对位于其中的电荷的电势能有何影响？
(3)若电场中没有电荷或者空间不存在电场，还有电势能吗？
学生：若被移动电荷的极性、电荷量不同、电荷所处电场发生变化，电势能都要发生变化。
学生：如果在电场中没有电荷，就不会有电势能。如果有试探电荷而没有电场，也不会有电势能。
学生：电势能是电荷和电场这个系统所共有的。（板书）
师：电势能是标量，单位是能量单位J（板书）
小结巩固，理清思路
(1)静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。
(2)静电力做功等于电势能的减少量。
(3)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的功。
图5
(4)研究本节课的科学方法（如图5）。