高二物理《研究电势能的性质》导学设计

高二物理《研究电势能的性质》导学设计

教学内容：2.2研究电势能的性质

目标分解：1知道电势的概念，知道什么是等势面，

2.知道电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面

3.了解如何用等势面来形象地描绘电场中各电势的分布情况，

4.知道电势差与电场强度的关系，掌握其适用条件，会用u=ed处理匀强电场问题。

教学重点：明确电场力的功和电势能的变化之间的关系及建立电势差的概念

教学难点：理解电场中两点间的电势差由定义，用公式e＝uabd进行有关的计算。

学情剖析：通过对必修内容的学习，学生对功的计算，重力做功的特点，重力做功与重力势能变化的关系，能量守恒定律等内容已相当熟悉，具备了学习本节内容的知识前提，但建立起电势能的概念对学生来说相对比较困难的，因为电场的概念特别抽象，特别是从力与能量两条线上同时研究电场，让学生感到有点“力不从心” ，知识迁移及灵活运用是学生学习过程中要跨越的一个台阶

方法选择：自主阅读、合作探究、精讲精练

活动(情景)设计：

教具(实验)准备：幻灯片,上节课所用的课件

教学过程：

【自主学习】

1.定义：把电荷在电场中的某一点的电势能与其 的比值，叫做这一点的电势。电势定义式：

2.相对性：电势的大小与 的选取有关，必须先确定零电势点，才能确定某点的电势值，一般选取地面或无穷远处的电势为零。

3.矢量性：电势是 量，但电势也有正、负之分，电势的正负分别表示比参考点的电势高和低。

4.电势的升降情况：沿电场线的方向，电势逐渐 。

5.电势的固有性:电势是表示电场能量属性的一个物理量，在电场中某点的电势的大小由 决定，与在该点是否放着电荷，电荷的电性、电荷量 。

三、电势

我们通过静电力的研究认识了电场强度，现在要通过电势能的研究来认识另一个物理量──电势。它同样是表征电场性质的重要物理量度。

通过类比可见，若用左图中的ep/m，或右图中的ep/q，它们的值是相同的。

如何来表征这个相同的量呢？

让学生很快能想到用比值定义法来定义物理量，对知识活学活用。

上面讨论的是特殊情况，下面我们来讨论一般情况：（如图）

epa＝qe场lcosθ

可见，epa与q成正比，即电势能跟电荷量的比值epa/q都是相同的。对电场中不同位置，由于l与θ可以不同，所以这个比值一般是不同的。

电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，是由电场中这点的位置决定的，跟试探电荷本身无关。

得出结论后，引导学生类比电场的得来过程，提出新的物理量──电势。

1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与他的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用φ表示。 表达式：φ＝ep/q （与试探电荷无关）

2.电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。

3.单位：伏特（v） 1v＝1j/c

物理意义：电荷量为1c的电荷在该点的电势能是1j，则该点的电势就是1v。共3页，当前第1页123

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以上结论由学生得出，自己能用所学知识进行简单的描叙，培养相关应用归纳知识的能力。

（三）合作探究、精讲点播思索：

如何来判断电势的高低呢？

让学生明白：根据静电力做功的正负，判断电势能的变化，进而判定电势的高低。现通过具体情景来进行分析。

4.电场线指向电势降低的方向。

电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。

与电势能相似，我们知道ep有零势能面，因此电势也具有相对性。

引导学生得出：应该先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。

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。因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。

通常以大地或无穷远默认为零。

与零电势能的位置规定是否有相似之处呢？

与知识进行类比，从前面的结论中领会到知识的相通性，能对知识进行类比应用。

（四）反思总结、当堂检测

【思考与讨论】参看书上的问题进行思考与讨论，然后思考若是q当做负电荷来进行研究，其结果是否一样呢？

四、等势面

【自主解答】

学点二：电场的等势面

1.定义：电场中电势 的点构成的面。

2.特点

（1）在同一等势面上移动电荷，电场力 ；

（2）等势面跟电场线处处 ；

（3）电势不等的等势面不相交；

（4）电场线由 等势面指向 等势面。

在地理课上常用等高线来表示地势的高低。今天我们学习了电势的知识后，那我们可以用什么来表示电势的高低呢？

学生：在电场中常用等势面来表示电势的高低。

1.等势面：电场中电势相同的各点构成的面。

【体验性实践】寻找等势面：找正点电荷和带电平行金属板中的等势面。

通过体验性实践活动，让学生明白到如何去寻找等势面，达到对后续结论探究创设前置氛围。

观看挂图，从中寻找不同电场中等势面的不同和相同点，进行合理猜想。

2.等势面与电场线的关系

⑴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，静电力不做功。

wab＝epa－epb＝qφa－qφb＝0

讨论：什么情况下会出现力做功为零的情况？

引导分析得出：f⊥v

⑵电场线跟等势面一定垂直，即跟电场强度的方向垂直。

引导学生用反证法达到证明的目的，加深对知识点的应用。

而沿着电场线的方向，电势越来越低。

归纳总结可得出：电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

若两个相邻的等势面间的电势之差是相等的，则能得到书上图1.4－5的图形。观看图形或挂图，结合电场线的特点，可得出结论。

⑶等势面越密，电场强度越大。

⑷等势面不相交、不相切。

3.应用等势面：由等势面描绘电场线

方法：先测绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面的关系，绘出电场线的分布，于是我们就知道电场的情况了。

【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场分布。

加强体验性实验的教学，让学生形成深刻印象，达到对知识应用能力的提高。共3页，当前第2页123

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【板书设计】

2.2研究电势能的性质

三、电势

1.定义：φ＝ep/q

2.电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。

3.电场线指向电势降低的方向。电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。

4.零电势位置的规定。

四、等势面

1.等势面：电场中电势相同的各点构成的面。

2.等势面与电场线的关系

3.应用等势面：由等势面描绘电场线

【体验性实验】测绘两个异种点电荷的静电场

【作业布置】完成优化设计2.2节的习题