第九章C 电势能 电势和电势差教学建议
(一)学习目标
1.知道电势能的概念,理解电场力做功与电势能变化的关系。理解电势的概念。知道等势面,知道沿电场方向电势逐点降低。知道电势与电势差的关系,知道电势差的值与零电势点的选择无关。
2.通过比较重力做功与重力势能变化的关系,建立电场力做功与电势能变化的关系,进一步认识类比的思想方法。
3.通过资料收集、讨论交流,比较研究重力场和电场的方法,体验物质世界本身以及认识方法上存在的统一性和多样性。
(二)重点和难点
本节重点是建立电势能、电势和电势差的概念。
本节难点是理解电势是从能的角度描述电场性质的物理量。
(三)教学建议
本节的教学内容分成三部分。
首先,教材通过分析电场力做功的特点,进一步阐述电场力做功的过程是电势能和其他形式的能发生转化的过程,使学生理解电场力做了多少功,就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化,并由此建立电势能的概念。
其次,教材通过引导学生探索电荷的电势能与哪些因素有关等问题,得出电势的定义,并通过讨论和示例,帮助学生进一步理解电势的概念,使学生明白电势和电场强度都是描述电场基本性质的物理量。
最后,教材从物理学研究方法出发,提出电势差的概念。
1.关于引言的教学建议
在本节的开头引用闪电以及雷击造成空难特例,目的是让学生形象地认识电场中的电荷蕴藏巨大的能量。在教学中要注意激发学生树立为社会发展而学科学、用科学的远大理想。
2.关于电势能的教学建议
电势能的概念非常抽象,因此在教学中要利用电势能与重力势能相似的特点,用类比的方法理解电场力做功的特点,建立电场力做功与电势能变化的关系,在此基础上建立电势能的概念,这一教学要求不仅要在本节的教学中体现,还要贯穿到下一节的教学中,在教学中,要利用示例1以及练习部分“基本训练”中类似的习题,通过讲解、讨论和练习等方式,使学生牢固掌握:电场中电荷从一个位置移动到另一个位置,若电场力做正功则电势能减小;若克服电场力做功(即电场力做负功)则电势能增加。
3.关于电势、电势差的教学建议
教学中可以首先引导学生提出问题:电荷在电场中具有的电势能与哪些因素有关,然后,借助对示例1的进一步讨论和分析,得出“电荷在电场中某点具有的电势能跟电荷所带的电量成正比”,并指出电势能与电量的比值在电场中某点是一个与电量无关的恒量,而且对电场不同点一般并不相同,它只是由电场本身决定,反映电场本身的能的性质,由此引入电势的概念。在得出电势的定义式ϕ=Ep/q 后,不仅要介绍电势的单位,指出电势是标量,还要阐明零电势的规定以及电势的正、负的意义。
在教学中要引导学生正确理解电势能和电势的联系与区别。要注意防止学生把电势能与电场本身作为一种物质而具有的能混为一谈。
此外,在教学的最后,要引导学生简要总结电场强度与电势的区别。电场强度是反映电场的力的性质的物理量,知道了电场强度E,就可以知道电荷q在电场中所受的电场力F=qE。电势是反映电场的能的性质的物理量。知道了电势ϕ,就可以知道电荷q在电场中的电势能Ep=qϕ。
4.关于本节涉及的“过程与方法”的教学说明
在本节的教学中涉及了利用比值定义物理量(电势)的过程和方法,在教学中,要引导学生归纳、总结和体会用比值来定义物理量是物理学研究的一种重要方法,初中学过的密度、电阻,基础型课程中学过的速度、加速度、电场强度等物理量都是用比值来定义的,它们有一个共同点,那就是在实验的基础上,寻求一个只与所研究的事物有关的恒定的比值,来表示事物的某种性质,并把这个比值定义为描述该性质的新物理量,在定义这个新的物理量的同时,也就确定了这个新的物理量与原有物理量之间的关系。为此,在教学中只有积极引导学生经历用比值法定义新物理量的过程,使学生明确比值反映的事物性质,从而深刻理解它的物理意义。
(四)作业说明
本节共有10道练习题。其中第5、6题可用作课内示例,组织学生讨论;其余的练习题可以分散在本节学习后或本章最后复习阶段,作为课后作业完成。
参考答案
A组
1.BD
2.D
3.AC
4.D
5.A
6.D
B组
7.BD
8.先增大后减小,减小
9.负,增大,减小(提示:电场力与重力的合力沿BA直线方向,小球做匀减速运动)
10.2mg+3qE,5mg
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