第四节《电势能和电势》教案
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第四节 电势能和电势
一、 教材分析：
本节是从能量角度研究电场，对学生来说，建立电势能和电势概念是一个比较困难的过程，本节的教学过程要放慢，让学生多一些理解的时间。另外要运用一些类比的教学方法，降低学习的难度。
二、 教学目标：
知识与技能：（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。
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。
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。
三、 教学重点与难点：
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。
四、 教学用具：
刻度尺
五、 教学过程：
教师教学过程 学生活动及设计目的
（一）新课引入
重力是恒力，我们知道重力做功有如下特点：一位同学，不论他沿楼梯下楼，还是乘电梯下楼，只要是从同一楼层下到地面，重力对该同学做的功就相同。即重力这个恒力做功与路径无关。在匀强电场中电荷受到的电场力也是恒力，做功使是不是也有和重力类似的特点呢？
（二）新课教学
1、静电力做功的推导
试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同的路径
回忆重力做功的特点
从A点移动到B点，求静电力对电荷所做的功。
(1) q沿直线从A点移动到B点
(2) q沿折线从A点移动到B点
(3) q沿任意曲线从A点移动到B点
结论：静电力对电荷所做的功与电荷的始末位置有关，而与电荷经过的路径无关。
2、电势能
地球表面及其附近的物体都受到重力的作用，因重力做功与路径无关，仅与物体的始末位置有关，所以物体具有一种和位置有关的能量——重力势能。由前面的推导得出，电荷在电场中受到电场力的作用，电场力做功同样和路径无关，那么电荷在电场中也该具有一种和位置有关的能量。
(1) 电势能：由于移动电荷时静电力做的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，用pE表示。
(2) 电场力做功与电势能变化的关系：
电势能之所以变化，是因为有部分电势能转化成其它形式的能，或者有其它形式的能转化为电势能。能量的转化要通过做功来完成，电势能的改变只与电场力做功相联系，其关系是静电力做的功等于电势能的减少量。即静电力做了多少正功，电荷的电势能就减小多少；静电力做了多少负功，电荷的电势能就增加多少。
(3) 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。
3、电势
电势能大小与检验电荷q成正比，这样qEp应该是与检验电荷无关，而只与电场有关的物理量，它可以描述电场的一些性质，完成推导，并找出规律
深入理解恒力做功与路径无关的原因。
回忆重力势能的引入，类比引入电势能
理清电场力做功和电势能的关系。
理解为什么要规定是能零点。
理解引入电势的原因。
我们把qEp叫做电势。
(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，用来表示。
(2) 定义式：qEp
(3) 在国际单位制中，电势的单位是伏特（V）
(4) 电势是标量，只有大小，没有方向
(5) 对电势的理解：
a． 电势是相对的，只有先确定了某点的电势为零以后，才能确定电场中其它点的电势。电场中某点的电势与零电势位置的选择有关。在理论上对布什无限大的带电体产生的电场，选择无限远处为零电势；在实际处理问题时，又常选大地为零电势。
b． 电势是反映电场能量性质的一个物理量，电场中某点的大小是由电场本身决定的，与在该点处是否放置着电荷及电荷的性质无关。
c． 电势是标量。电势是只有大小，没有方向的物理量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势高于零电势，负值表示该点电势低于零电势。
(6) 电势高低的判断方法：顺着电场线的方向电势越来越低。
4、等势面
地理中用等高线表示地势的高低，研究某个地区的等高线分布图就可以知道该地区的地势高低分布情况；电势是从能量角度描述电场的一个重要物理量，电场中不同位置的电势不同，也可以用类似地理中等高线的方法表示电场中电势的分布情况。
(1) 定义：电场中电势相同的各点构成的面叫等势面。
(2) 等势面的特点：
深入理解电势
自己推到得出这个结论
理解画等势面的用处
通过分析得出等势面具a． 等势面一定与电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。
b． 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面用于不会相交。
c． 在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功。
(3) 几种典型电场的等势面：
a． 点电荷电场中的等势面
b． 等量异种点电荷电场中的等势面
c． 等量同种点电荷电场中的等势面
d． 匀强电场中的等势面 有这些特点的原因。
根据等势面的特点，结合电场线画出各种情况的等势面大致形状。
六、小结：
一、电场力做功的特点：
二、电势能：
（1）电场力做功和电势能变化的关系
（2）电势能零点的选择
三、电势：定义式、单位、特点
四、等势面：特点 几种特殊的等势面
七、作业：练习册本节内容
八、课后反思：
