10.1 电势能和电势 教案 高中物理新人科版必修第三册（2022年）

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1、10.1电势能和电势本节内容有助于学生理解电场中能量的性质。电势能、电势的概念非常抽象，理解难度大，是本章的重点，也是学生的难点。本节处在电场强度之后，并且学好本节内容为以后的电势差、电功、电动势、磁场中的能量转化奠定一定的基础；同时，本节内容也是对功能关系的补充和完善。因此本节内容具有承上启下，补充完善的地位。物理观念：树立能量观念，理解电势能的概念，知道静电力做功与路径无关；理解静电力做功与电势能变化的关系，运用能量的观点去分析问题。科学思维：在探究静电力做功的特点过程中再次领悟微元分割法的精妙之处，理解静电力做的的特点。科学探究：通过与重力势能类比的方法对电势能进行研究，推导出电势能与静

2、电力做功的关系。科学态度与责任：渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，发挥学生空间想象能力，激发学生探索自然规律的兴趣。重点：理解掌握电势能、电势的概念及意义。难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。多媒体课件古代，人们用弩来加速箭，箭的速度能达到10m/s数量级；后来，人们又在枪膛中用火药加速子弹，子弹的速度能达到103m/s数量级；而现代，人们需要用高速的微观粒子轰击另一微观粒子来进行科学研究，其速度的数量级达到107m/s，那是怎样加速的呢?（播放弓箭和子弹动图）那么粒子怎么加速呢？带着这疑问，本节课我们一起来学习第十章 静电场中的能量。（板书课题）问题导入一个正电荷在电场

3、中只受到静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时，静电力做了正功WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。从动能定理上看W=Ek2-Ek1从能量转化上看，是什么能通过静电力做功转化为了物体的动能，肯定有能量来源的。这节课学习电势能。（板书）（一）静电力做功的特点思考讨论一个质量为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。重力做功的表达式是W=mgh，h是高度差。根据做功的定义式是，功

4、等于力乘以在力方向上发生的位移，所以静电力做功W=qEd，d是位移。我们还知道重力做功具有跟路径无关的特点，无论怎么运动，高度差是不变的。问题1：静电力做功是否也具有这一特点?跟他相关的能量具有什么特点呢？要研究能量，就得先看功。如图在电场强度为E的匀强电场中任取A、B两点，把试探电荷q沿两条不同路径从A点移动到B点，计算带点粒子在匀强电场中运动时电场力做的功。将试探电荷q从A沿直线移至B：WAB = F|AB| cos= qE|AM|将试探电荷q从A沿折线移至B：对AM： 力与位移方向相同WAM = qE|AM|对MB： 垂直无功WMB = 0对全程：WAB = WAM+ WMB= qE|A

5、M|将试探电荷+q从A沿任意曲线移至B：微元分割法我们用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线AB。垂直方向的不做功，平行方向的折线加起来等于AM，所以W =q E|AM|归纳总结：三种路径，静电力做功都是一样的。在匀强电场中移动电荷时，静电力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。不仅如此，如果换成非匀强电场，这个结论也依然成立。（二）电势能这一点和重力做功非常相似。重力做功对于重力势能。电荷在电场中也具有势能，这种势能就叫做电势能。同样可以用Ep表示。我们用EPA表示电荷在初位置A点的电势能，EPB表示电荷在末位置B点的电势能。那么功能关系是WAB=EPA -EPB即

6、：W=EP初-EP末电荷由A点运动到B的过程中功能的变化情况如下表：正电荷静电力是（阻力、动力）静电力做功（正、负）电势能比较重力势能变化（增加、减少）AB动力正EPAEpB减少BA阻力负EPAEBEC，正电荷EPAEPBEPCABC例2：电荷量q1为410-9的试探电荷放在电场中的A点，具有610-8J的化势能。A点的电势是多少？若把q2为-210-10的的试探电荷放在电场中的A点，q2所具有的电势能是多少？解题提示：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。设无限远处为零势能点。由电场中该点的性质决定的，与试探电荷本身无关。所以q2具有的电势能。例3：回答下列题目后

7、小结：如何根据试探它荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？（1）q在A点的电势能比在B点的大，A、B两点哪点它势高？（2）-q在C点的电势能比在D点的大，C、D两点哪点电势前？（3）q在E点的电势能为负值，-q在F点的电势能是负值，E、F两点哪点电势高？解题提示：根据我们的小结：电势能Ep，看试探正电荷靠近场源正电荷的Ep大，反之小。负电荷又恰好相反。电势沿着电场线方向电势逐渐降低。，10.1电势能和电势一、静电力做功的特点 电场中移动电荷时，静电力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。二、电势能三、电势计算时要代入正负号 沿着电场线方向电势逐渐降低。小结：如何判断E、Ep、的大小1. 电势能、电势都是非常抽象的概念，我们要利用类比法，多讲重力势能，高度高度差帮助学生理解。但是时间上还是不够用，学生理解太困难了，打算花一节课来讲解课后的习题。2. 学生对于电荷的正负在电场中电势能的变化和电势的变化，很难理解。而且场源电荷也有正负，这就更加加剧了学习理解的难度。