高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势公开课教案设计

课 时 教 案

第 10 单元             第  1  案               总第 6 案

课题： §10.1.1  电势能和电势—电势能   

【教学目标与核心素养】

1．理解静电力做功的特点，会计算电场力做的功

2．掌握电势能的概念，根据定义能简单计算电势能

3．掌握静电力做功与电势能变化之间的关系

4．通过理论探究，培养学生分析问题解决问题的能力

5．通过研究问题，使学生能掌握分析问题时抓住主要矛盾，忽略次要因素的方法

【教学重点】

1．电势能的理解

2．静电力做功的特点，静电力做功与电势能变化的关系

【教学难点】

1．静电力做功与电势能变化的关系

【教学过程】

复习引入：

⑴重力做功的特点

⑵重力做功与重力势能的关系

通过前面的学习我们知道，电荷在电场中会受到力的作用，所以电场强度是反映电场力的性质的物理量，从本节开始我们将从另外的角度进一步研究电场—能的角度。

阅读教材P26思考与讨论

如图，一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一 定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为 q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE， 方向跟电场强度E的方向相同。 重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否 也具有这一特点？

一、静电力做功的特点

如图所示试探电荷在电场强度为E的匀强电场中沿不同的路径从A移动到B点，计算这几种情况下静电力对电荷做的功。

⑴q沿直线从A到B静电力所做的功

⑵q沿折线从A到M、从M到B静电力所做的功

⑶q沿任意曲线从A到B静电力所做的功

总结：A→B 无论沿什么路径，静电力做的功只与电荷的起始位置与终止位置有关，即：W=qE·=qEd  （要强调d的含义）

电场力做功特点：静电力做的功与电荷经过的路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关（学生要理解两个位置的含义，即只与初末位置间的电势差有关）。

注：这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明，对于非匀强电场也是适用的。

例：带电粒子运动一周又回到A点，电场力做的功？

例：带电粒子从A移动到B点，电场力做的功？

重力做功与静电力做功的比较 

二、电势能（ Ep ）

我们知道，功和能量的变化密切相关。静电力做功具有跟重力做功一样的特点，即静电力做功的多少与路径无关，只与电荷在电场中的始、末位置有关。电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。以符号Ep表示。

1．定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。

2．单位：焦耳  符号“J”   电子伏“eV”

3．性质

⑴相对性：电势能是相对的，与零电势能面有关，通常规定大地或无穷远处电势能为零。

⑵标量性：电势能是标量，有正负，正负表大小，

⑶系统性：电势能由电荷和电场共有，（系统性）

三、静电力做功与电势能变化的关系

⑴正电荷：沿着电场线方向，静电力做    功，电势能      。逆着电场线方向，静电力做    功，电势能      。

静电力做负功也称为克服静电力做功。

⑵负电荷：如果移动的是负电荷呢？（在初末位置固定的情况下，移动正电荷和负电荷是不同的，学生结合移动正电荷和电场力方向的关系进行分析，教师点评反馈。）

即：静电力对电荷做正功，电荷的电势能减少，减少的电势能等于静电力做的功。（分正负电荷两种情况）

静电力对电荷做负功，电荷的电势能增加，增加的电势能等于电荷克服静电力做的功。（分正负电荷两种情况）

结论：静电力做功是电荷电势能变化的量度，静电力做了多少功，电势能就发生多少变化。

关系式：WAB = EpA- EpB= -ΔEp          ①

如果只有静电力做功，减少的电势能全部转化为动能，可得：

                           ②

联立①②得:   ，即电势能与动能之和保持不变。

如果除电场力做功之外还有重力做功，则有：

                   ③

由①②③得：

即：在只有重力、电场力做功的情况下，电势能与机械能之和保持不变。

例1.在场强E=1000N/C的匀强电场中，点电荷q=+2×10-3C从A点移动到B点，再移动到C，已知AB间距离l1=2m，BC间距离l2=1m，AB与电场线平行，AB与BC间夹角为60°，如图所示。

则：电荷从A移动到B，再从B移动到C的过程中，静电力分别做了多少功？电荷的电势能如何变化？

3.EP的计算：

引：静电力做的功只能决定在某过程中电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点电势能的数值，能否求出某点的电势能？ （必需选择零势能位置）

若规定电场中某点电荷的电势能为零，则电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力做的功。

通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0， 或把电荷在大地表面的电势能规定为0。

例：规定B点电势能为零，则A点的电势能表示为：

电势能与重力势能的比较 

总结：

⑴如何求静电力的功？

①W=qEd         ②WAB = EpA- EpB

⑵如何判断电荷电势能的增减？  （据电场力做功）

⑶如何求电荷在某点的电势能？

EpA =WAB   （EpB=0）

小结：

作业：