高中物理教案选修31 14电势能和电势2篇.docx
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高中物理教案选修31 14电势能和电势2篇.docx
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高中物理教案选修3114电势能和电势2篇
教学设计:
高中课程标准.物理(人教版)选修3-1
§1.4电势能和电势(2课时)
(一)、学习目标
1、知道电势能是带电粒子在电场中所具有的能量。
2、知道电势的物理意义,会比较电场中各点电势高低
3.理解在等势面上移动电荷电场力不做功.因此电场线与等势面垂直,并且有电势高的等势面指向电势低的等势面,任何两等势面不相交.
思考题1电势能的变化与电场做功有什么关系?
思考题2零电势点和零电势能点是怎么规定的?
(三)教学问题诊断分析
1、“当电场力做正功时,电势能降低,当电场力做负功时,电势能增加”这是学习的难点。
2、电势的高低判断要反复练习。
(四)、教学支持条件分析
为了加强学生对这部分知识的学习,帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍,本节课要对静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。
以及W电=-△Ep,当电场力做正功时,电势能降低,当电场力做负功时,电势能增加进行反复讲解练习。
(五)、教学过程设计
1、教学基本流程
复习电场强度→本节学习要点→电势能→电势→练习、小结
2、教学情景
问题1静电力做功的特点?
设计意图:
知道静电力做功与运动路径无关,只与初末位置有关。
问题2什么是电势能?
电场力做功与电势能的变化量之间有什么关系?
零电势能点是怎么规定的?
设计意图:
知道W电=-△Ep,当电场力做正功时,电势能降低,当电场力做负功时,电势能增加。
问题3什么是电势?
零电势点是怎么规定的?
设计意图:
知道电势的概念。
问题4沿电场线的方向电势如何变化?
设计意图:
沿电场线的方向电势逐渐降低。
问题5什么是等势面?
电场线与等势面间有何关系?
设计意图:
电场线与等势面垂直。
例题1.如图1所示,Q为带负电的绝缘小球,AB为一不带电的中性导体且放在Q附近,达到静电平衡状态时,下面判断正确的是()
A.A端的电势高于B端的电势
B.以无限远或大地为零电势点,导体AB的电势高于零
C.A、B两端电势相等
D.导体内的场强方向是由A指向B
解析:
导体处于静电平衡状态时
(1)
,否定选项D;
(2)导体是等势体,从而否定选项A,选项C是正确的.
静电平衡后电场线的分布示意图如图2所示,导体A端的正感应电荷发出电场线终止于Q,来自大地或无限远的电场线终止于B端负感应电荷.由沿电场线电势降低可知导体AB的电势
<0.正确选项为C.
说明:
至此,我们可以对导体处于静电平衡时的特点有一个全面的认识了:
(1)场强:
导体内部场强处处为零.
(2)电势:
导体是一个等势体,其表面是一个等势面.(3)电荷分布:
电荷只分布在导体的外表面上.
【变式】如图为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距2cm,则该匀强电场的场强大小和方向分别为()
A.E=100V/m,竖直向下B.E=100V/m,竖直向上
C.E=100V/m,水平向左D.E=100V/m,水平向右
例题2.某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图3所示,可以判定()
A.粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
B.粒子在A点的动能小于它在B点的动能
C.粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D.电场中A点的电势低于B点的电势
解析:
由电场线的疏密可知场强
,所以粒子的加速度
.由定性画出的等势面并根据沿电场线方向电势降低,可知电势
A>
B,由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功,所以动能、电势能的变化情况为
.答案:
B
说明:
要注意掌握运用电场线和等势面判断电场的性质、在电场中移动电荷做功以及电荷电势能变化情况的分析方法.
【变式】如图,AB和CD为等势面,电势分别为U和U′,则U___U′(填〉、=或〈),负电荷q在M点和N点的电势能大小,EM____EN;若把q从M移到N是力做功,做了____功.
(六)、目标检测
1.如图所示,在点电荷Q形成的电场中有A、B、C三点,若Q为正电荷,
则________点电势最高,将正电荷放在________点时电势能最大,将
负电荷放在________点时电势能最小.若Q为负电荷,则________点
电势最低,将正电荷放在________点时电势能最小,将负电荷放在
_______点时电势能最大.
2.等势面:
电场中的各点构成的面叫等势面.
3.等势面的特点:
(1)等势面一定与电场线,即跟场强的方向.
(2)电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面.
(3)在同一等势面上移动电荷时电场力功.
设计意图:
检测目标完成情况
配餐作业
从下列三组题中任意选择两组题完成,建议选择AB或BC
A组题
1.如图所示,带箭头的线表示某一电场的电场线。
在电场力作用下,一带电粒子(不计重力)经A点飞向B点,径迹如图中虚线所示,下列说法正确的是()
A.粒子带正电
B.粒子在A点加速度小
C.粒子在B点动能大
D.A、B两点相比,B点电势较低
2.关于等势面说法正确的是()
A.电荷在等势面上移动时不受电场力作用,所以不做功
B.等势面上各点场强相等
C.点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面
D.匀强电场中的等势面是相互平行的垂直电场线的一簇平面
3.如图中虚线表示某个电场中的等势线,与它们对应的电势值标明在图中,
直线是电势为
OV的等势线上P点的切线,一个负电荷在P点时所受电场力方向为()
A.沿Pa方向
B.垂直
指向右侧
C.垂直
指向左侧
D.不能作出结论
设计意图:
对学生进行基础知识练习
B组题
1.如图,A、B、C三点在匀强电场中,AC⊥BC,∠ABC=60°,
=20cm,把一个电量q=1×10-5C的正电荷从A移到B,电场力不做功;从B移到C,电场力做功为−
×10-3J,则该匀强电场的场强大小和方向是()
A.866V/m,垂直AC向上
B.866V/m,垂直AC向下
C.1000V/m,垂直AB斜向上
D.1000V/m,垂直AB斜向下
2.在方向水平向左,大小E=100V/m的匀强电场中,有相距d=2cm的a、b两点,现将一带电荷量q=3×10-10C的检验电荷由a点移至b点,该电荷的电势能变化量可能是()
A.0B.6×10-11JC.6×10-10JD.6×10-8J
3.一个点电荷,从静电场中的a点移至b点,其电势能的变化为零,则()
A.a、b两点的场强一定相等
B.该电荷一定沿等势面移动
C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
D.a、b两点的电势相等
4.在一点电荷Q产生的电场中,一个α粒子(带正电荷)通过时的轨迹如图所示,图中虚
线则表示电场的两个等势面a、b,以下说法中正确的是()
A.点电荷Q可能为正电行,也可能为负电荷
B.运动中α粒子总是克服电场力做功
C.α粒子在a、b两等势面时的动能一定有
D.α粒子在经过a、b两等势面上时的电势能一定有
设计意图:
提高学生对基础知识的学习,加强对库仑定律的巩固
C组题
1.如图,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下,从静止开始由b沿直线动到d,且bd与竖直方向所夹的锐角为45°,则下列结论正确的是()
A.此液滴带负电
B.液滴的加速度等于
g
C.合外力对液滴做的总功等于零
D.液滴的电势能减少
2.如图所示,虚线为平行的等势面,φ1、φ2、φ3表示三个等势面的值,已知φ1>φ2>φ3,一带电粒子以速度v0飞入电场,轨迹为实线所示,如不计重力,试判断:
(1)电荷带什么电?
(2)电荷在A、B两点哪点电势能大?
(3)电荷在两点哪点动能较大?
设计意图:
提高部分学生的的能力
教学反思:
学生对这一节内容感到难,概念较多,对电场力做功与电势能的变化关系很难理解和掌握。
课题
4电势能和电势
设计教师
单立强
授课教师
时间
课型
新授课
课时
2课时
教学
目标
一、知识与能力
1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
2、理解电势的概念,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。
明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。
了解电势与电场线的关系,了解等势面的意义及与电场线的关系。
二、过程与方法
通过与前面知识的结合,理解电势能与静电力做的功的关系,从而更好的了解电势能和电势的概念。
三、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生产和生活相关的实际问题,增强科学探究的价值观
重点
难点
重点:
理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
难点:
掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。
教法
讨论总结
教具
多媒体课件
教学过程设计
教材处理
师生活动
教学过程:
(一)复习前面相关知识
1.静电力、电场强度概念,指出前面我们从力的性质研究电场,从本节起将从能量的角度研究电场。
2.复习功和能量的关系。
从静电力做功使试探电荷获得动能入手,提出问题:
是什么能转化为试探电荷的动能?
引入新课。
二)进行新课
1.静电力做功的特点
结合课本图1。
4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均强电场
教学过程设计
教材处理
师生活动
中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
1.q沿直线从A到B
2.q沿折线从A到M、再从M到B
3.q沿任意曲线线A到B
结果都一样即:
W=qELAM=qELABcos
【结论】:
在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比,引出:
2.电势能
(1)电势能:
由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。
(2)静电力做功与电势能变化的关系:
静电力做的功等于电势能的变化量。
写成式子为:
注意:
①.电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加
②.电场力力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。
③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任
一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负,负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
④.求电荷在电场中某点具有的电势能
电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。
即EP=W
⑤.求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低
将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小,电荷在A点电势能大于在B点的电势能,反之电
教学过程设计
教材处理
师生活动
场力做负功,电势能增加,电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。
⑥电势能零点的规定
若要确定电荷在电场中的电势能,应先规定电场中电势能的零位置。
关于电势能零点的规定:
P19(大地或无穷远默认为零)
所以:
电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。
如上式若取B为电势能零点,则A点的电势能为:
举例分析:
对图1。
4-1中的各量附与一定的数值,后让学生计算。
(1课时)
3.电势---表征电场性质的重要物理量度
通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。
参阅P20图1。
4--3
(1)定义:
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势。
用
表示。
标量,只有大小,没有方向,但有正负。
(2)公式:
(与试探电荷无关)
(3)单位:
伏特(V)
(4)电势与电场线的关系:
电势顺线降低。
(电场线指向电势降低的方向)
(5)零电势位置的规定:
电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)
◎让学生思考和讨论P21问题。
◎引导学生分析问题与练习3、4
4.等势面
⑴.定义:
电场中电势相等的点构成的面
⑵.等势面的性质:
①.在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功
②.电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
教学过程设计
教材处理
师生活动
③.等势面越密,电场强度越大
④.等势面不相交,不相切
⑶.等势面的用途:
由等势面描绘电场线。
⑷.几种电场的电场线及等势面
注意:
①等量同种电荷连线和中线上
连线上:
中点电势最小
中线上:
由中点到无穷远电势逐渐减小,无穷远电势为零。
②等量异种电荷连线上和中线上
连线上:
由正电荷到负电荷电势逐渐减小。
中线上:
各点电势相等且都等于零。
◎引导学生分析问题与练习7。
(三)小结:
对本节内容要点进行概括。
板书设计:
教学反思:
- 配套讲稿:
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