電勢(shì)與電勢(shì)差教學(xué)設(shè)計(jì)

1、電勢(shì)與電勢(shì)差教學(xué)設(shè)計(jì) 廣州市海珠實(shí)驗(yàn)中學(xué) 黎穗梅廣東教育出版社教材 選修3-1第一章第四節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)（新授課、1課時(shí)）一、教學(xué)設(shè)計(jì)理念以新課程理念為指導(dǎo)，以建構(gòu)主義理論為依據(jù)，讓學(xué)生積極參與、體驗(yàn)和感悟，成為課堂的主體和知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建者。二、教學(xué)內(nèi)容的分析（一）教材的地位與作用電勢(shì)和電勢(shì)差是靜電場(chǎng)這章涉及基本概念學(xué)習(xí)非常重要和非常抽象的一節(jié)。靜電場(chǎng)具有力和能的性質(zhì)，前面章節(jié)從力的角度學(xué)習(xí)了電場(chǎng)強(qiáng)度，本節(jié)從能的角度進(jìn)行研究，也是運(yùn)用功能轉(zhuǎn)化關(guān)系研究電場(chǎng)問(wèn)題的第一課，應(yīng)用物理思維方法較多，對(duì)學(xué)生知識(shí)遷移的能力要求比較高。處理好這一節(jié)的教學(xué)，關(guān)系到學(xué)生的后續(xù)發(fā)展。(二)教學(xué)內(nèi)容的編排思路教材的知識(shí)點(diǎn)呈

2、現(xiàn)順序：靜電力做功特點(diǎn)電勢(shì)能電勢(shì)差零勢(shì)點(diǎn)電勢(shì)等勢(shì)面。著重突出運(yùn)用“類(lèi)比”的方法來(lái)解說(shuō)新的物理知識(shí)，并沿用“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”的科學(xué)思想研究問(wèn)題。本設(shè)計(jì)對(duì)教材內(nèi)容作了“一加一減”的處理：“加”增加靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)的詳細(xì)推導(dǎo)，“減”減掉等勢(shì)面知識(shí)，統(tǒng)整到下一節(jié)課電場(chǎng)線與等勢(shì)面關(guān)系學(xué)習(xí)。三、教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)（一）基于課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)敘寫(xiě)課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的目標(biāo)：知道電勢(shì)能、電勢(shì)，理解電勢(shì)差。本節(jié)教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是三個(gè)概念建構(gòu)的過(guò)程。基于課程標(biāo)準(zhǔn)，從知識(shí)與技能、過(guò)程與方法和情感態(tài)度價(jià)值觀三個(gè)維度敘寫(xiě)教學(xué)目標(biāo)：三維目標(biāo)目 標(biāo) 敘 寫(xiě)知識(shí)與技能 認(rèn)識(shí)電場(chǎng)力做功和重力做功的特點(diǎn) 認(rèn)識(shí)電場(chǎng)中電荷具有電勢(shì)能，知道電場(chǎng)

3、力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系 理解電勢(shì)差的概念 知道電勢(shì)與電勢(shì)差關(guān)系，了解電勢(shì)的相對(duì)性和電勢(shì)差的不變性，知道物理學(xué)中通常選取無(wú)窮遠(yuǎn)處或者大地作為電勢(shì)零點(diǎn)過(guò)程與方法通過(guò)比較重力做功和電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，比較重力勢(shì)能和電勢(shì)能，比較高度差和電勢(shì)差，比較高度與高度差關(guān)系、電勢(shì)與電勢(shì)差關(guān)系，深刻體會(huì)類(lèi)比研究這一科學(xué)方法的應(yīng)用體會(huì)比值定義物理量的方法情感態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)物質(zhì)世界的多樣性與統(tǒng)一性（二）教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：電勢(shì)差比值定義對(duì)靜電場(chǎng)中確定的兩點(diǎn)，在這兩點(diǎn)間移動(dòng)不同電荷電場(chǎng)力所做的功可能不同，但電場(chǎng)力所做功與所移動(dòng)的電荷的比值是不變的，這就是電勢(shì)差所反映的電場(chǎng)本身的性質(zhì)。而確定了電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間的電

4、勢(shì)差，為研究電場(chǎng)問(wèn)題帶來(lái)了極大的方便，同時(shí)也解開(kāi)“電壓”概念之謎。因此，電勢(shì)差應(yīng)是教與學(xué)的重點(diǎn)，是要求學(xué)生必須“理解”的，類(lèi)比建構(gòu)電勢(shì)差的概念是比較困難的過(guò)程。四、教法學(xué)法與教學(xué)手段（一）學(xué)情分析這節(jié)課是學(xué)生進(jìn)行文理分選修后，在物理學(xué)習(xí)中遭遇到的第一個(gè)十分關(guān)鍵的考驗(yàn)?？疾旄叨W(xué)生的實(shí)際情況，他們對(duì)重力做功與重力勢(shì)能變化量的關(guān)系、高度的相對(duì)性等有初步了解，具備用功來(lái)量度能量變化量的習(xí)慣和能力，但同時(shí)學(xué)生對(duì)抽象的電場(chǎng)問(wèn)題存在畏難心理，通過(guò)類(lèi)比來(lái)建構(gòu)電勢(shì)和電勢(shì)差的概念能使學(xué)生較順利地克服困難。（二）教法類(lèi)比法、引導(dǎo)討論法將貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。（三）學(xué)法個(gè)人自主學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方法。例如，

5、在學(xué)習(xí)檢測(cè)、知識(shí)梳理環(huán)節(jié)，以學(xué)生個(gè)人自主學(xué)習(xí)為主，給學(xué)生獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)；在類(lèi)比、知識(shí)遷移環(huán)節(jié)，以小組合作學(xué)習(xí)為主，注重互相交流。這樣，既符合學(xué)生的心理發(fā)展特點(diǎn)，也符合高中物理學(xué)科的學(xué)習(xí)要求。（四）教學(xué)手段學(xué)案導(dǎo)學(xué)：溝通“學(xué)”與“教”的橋梁, 類(lèi)比研究時(shí)采用對(duì)比圖的形式，更加形象直觀。多媒體投影的使用：能及時(shí)反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況并據(jù)此作出激勵(lì)性評(píng)價(jià)。五、教學(xué)流程圖教學(xué)始終貫穿類(lèi)比探究這條主線，逐一鋪展和聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)各環(huán)節(jié)的流程圖如圖。溫故知新類(lèi)比遷移梳理小結(jié) 高度電勢(shì)電勢(shì)差高度差重力勢(shì)能電勢(shì)能電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)重力做功的特點(diǎn)電勢(shì)和電勢(shì)差教學(xué)流程圖六、教學(xué)過(guò)程類(lèi)比遷移梳理小結(jié) 一、探究電場(chǎng)力做功的

6、特點(diǎn)教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教師引導(dǎo)時(shí)間對(duì)比一下以下兩種情景學(xué)生通過(guò)“看想做聽(tīng)”進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，請(qǐng)思維快的同學(xué)做出說(shuō)明。本環(huán)節(jié)并不是嚴(yán)格的數(shù)理證明和推導(dǎo)。教師著重引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“豎直向下的電場(chǎng)力”與重力的相似特點(diǎn)，進(jìn)而類(lèi)比得出：“豎直向下的電場(chǎng)力做功”也與路徑無(wú)關(guān)。 學(xué)生感悟出豎直向下的電場(chǎng)力”做功特點(diǎn)后，從“特殊”走向“一般”。此時(shí)再根據(jù)三幅圖，指出對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力做功也與路徑無(wú)關(guān)。10分鐘AB1如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體分別沿豎直平面上的三條路徑從A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，請(qǐng)分析哪條路徑做功多？BAE2請(qǐng)猜想：圖2中帶q電量的點(diǎn)電荷分別沿三條路徑從A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，哪條路徑做功多？你能說(shuō)明嗎？ABABAB3猜

7、想：電場(chǎng)不一定豎直向下，在其它的靜電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功特點(diǎn)一樣嗎？結(jié)論：電場(chǎng)力做的功與無(wú)關(guān)設(shè)計(jì)意圖：“電場(chǎng)力的功跟電荷移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)”是靜電場(chǎng)的重要規(guī)律，是解決靜電場(chǎng)問(wèn)題的重要依據(jù)。但教材沒(méi)有對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)一步的推理和引導(dǎo)，只用簡(jiǎn)單的一句話(huà)直接給出這一結(jié)論，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)顯得突兀，也難以納入原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，容易形成認(rèn)知障礙。本設(shè)計(jì)特意增加了此環(huán)節(jié)，希望預(yù)留充足時(shí)間讓學(xué)生探究電場(chǎng)力做功與電荷移動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。本設(shè)計(jì)通過(guò)“豎直向下勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功”與重力做功的特點(diǎn)類(lèi)比引入，在相似的情景中讓學(xué)生快速求答，在學(xué)生已有的熟悉的情景中建構(gòu)，容易實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，突出學(xué)生的主體地位，最后教師再加以點(diǎn)評(píng)和鼓勵(lì)，符合新

8、課程理念。達(dá)成知識(shí)能力目標(biāo)二 、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教師引導(dǎo)時(shí)間4物體從A點(diǎn)水平拋出到達(dá)B點(diǎn)，動(dòng)能將（增加、減少），這是因?yàn)橹亓ψ龉Γ亓?shì)能（增加、減少），轉(zhuǎn)化而來(lái)的。若物體從BA點(diǎn)，重力做功，重力勢(shì)能。ABv0 還記得重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系嗎？ 。ABEv05如圖5，同理，帶q電量的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)水平拋出到達(dá)B點(diǎn)，動(dòng)能也將（增加、減少），你能否通過(guò)類(lèi)比找出當(dāng)中的原因呢？本環(huán)節(jié)難度不太大，由學(xué)生自主完成。有了前面與重力做功的類(lèi)比，此處學(xué)生應(yīng)該不難理解。但重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系式可能學(xué)生遺忘了，教師可以通過(guò)公式給予提示。6分鐘結(jié)論2：電荷在電場(chǎng)中具有 能，符號(hào)是 ，單位

9、。電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的變化量，即AB 。當(dāng)正點(diǎn)電荷從BA點(diǎn)，電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能。學(xué)習(xí)檢測(cè)帶電量為3×10-6C的正電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了-6×10-5J的功，若它在B點(diǎn)具有2×10-5J的電勢(shì)能，則它在點(diǎn)處的電勢(shì)能為。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在學(xué)案的引導(dǎo)下，運(yùn)用功能的轉(zhuǎn)化關(guān)系可類(lèi)比得出電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的變化量。檢測(cè)通過(guò)簡(jiǎn)單的練習(xí)目的是檢測(cè)學(xué)生是否能真正理解電場(chǎng)中的功能關(guān)系。達(dá)成知識(shí)能力目標(biāo)三 電勢(shì)差教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教師引導(dǎo)時(shí)間6如果物體的質(zhì)量從m變?yōu)?m、3m，將從mg變?yōu)?mg、3mg，由此可見(jiàn)，重力做功與mg的比值是一個(gè)常數(shù)；它反映了重力場(chǎng)A、B兩

10、點(diǎn)間自身的性質(zhì)。ABv0ABEv07同理，點(diǎn)電荷電量從q增加到2q、3q，點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力將從F增加到 、 ，從A點(diǎn)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功也應(yīng)該增加到 倍、 倍，電場(chǎng)力做功W電與q的比值也是一個(gè)常數(shù)；它能反映電場(chǎng)A、B兩點(diǎn)間自身的性質(zhì)，能用一個(gè)什么物理量來(lái)表示嗎？學(xué)生再次運(yùn)用類(lèi)比的方法來(lái)研究為什么會(huì)要出現(xiàn)電勢(shì)差的概念？這樣可以促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的同化。8分鐘結(jié)論3：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)力所做的功與移動(dòng)電荷電量的比值，用符號(hào) 表示，即U。它是 量，單位 。兩點(diǎn)間的電勢(shì)差也叫做這兩點(diǎn)間的電壓。設(shè)計(jì)意圖：如何讓學(xué)生充分地運(yùn)用類(lèi)比把抽象的電場(chǎng)問(wèn)題納入到學(xué)生已有的熟悉的認(rèn)知體系內(nèi)，在這一環(huán)節(jié)非常

11、重要。為什么會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差概念？為了學(xué)生理解的方便，把電勢(shì)差類(lèi)比于高度差h。所以允許學(xué)生猜錯(cuò)電場(chǎng)力做功與距離差有關(guān)，然后通過(guò)圖例說(shuō)明與也有關(guān)，這樣一來(lái)學(xué)生印象會(huì)更深刻。學(xué)習(xí)檢測(cè)2、帶電量為3×10-6C的正電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了6×10-5J的功，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U=。若電量為-2×10-6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了的功。若電量為3×10-6C的正電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功為 ，UBA=?？偨Y(jié)：需要帶“正負(fù)號(hào)”運(yùn)算，UBA= -UBA。學(xué)生獨(dú)立完成教師通過(guò)巡查課堂即時(shí)觀察學(xué)生做題的情況，引導(dǎo)個(gè)別小組討論、總結(jié)，根

12、據(jù)電勢(shì)差的定義式，得變形公式qUAB。6分鐘設(shè)計(jì)意圖：這是一道很容易犯錯(cuò)的題目，原因是學(xué)生未能明確需要帶“正負(fù)號(hào)”運(yùn)算，而且對(duì)帶點(diǎn)粒子做正功還是負(fù)功的判斷依然比較生疏，讓學(xué)生經(jīng)歷出錯(cuò)，加深要帶正負(fù)號(hào)運(yùn)算的意識(shí)。達(dá)成知識(shí)能力目標(biāo)四電勢(shì)教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教師引導(dǎo)時(shí)間ABv0hAhB8如圖，A、B兩點(diǎn)間的高度差=，圖中的高度是以哪里為“零高度”來(lái)確定的呢？（學(xué)生回答：地面）即=ABEv09引入：同理，電勢(shì)差也應(yīng)該是兩個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)的差，我們得出一個(gè)物理量電勢(shì)，因此=。同理，如果要確定A點(diǎn)的電勢(shì)，也需要選擇一個(gè)點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)（例如用O點(diǎn)表示），則=？即=？結(jié)論4：如果在電場(chǎng)中選擇某一點(diǎn)為參考點(diǎn)（零電勢(shì)點(diǎn)），則

13、點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電勢(shì)差叫做點(diǎn)的電勢(shì)，記為A，單位也是。領(lǐng)會(huì)電勢(shì)即特殊的電勢(shì)差。接著根據(jù)電勢(shì)差的比值定義式推導(dǎo)出電勢(shì)的定義式學(xué)生只要能理解高度的相對(duì)性，就能較好地理解電勢(shì)的相對(duì)性。對(duì)于問(wèn)題（2）帶出的矛盾，學(xué)生的先通過(guò)小組合作討論的方式學(xué)習(xí)，使各水平層次的學(xué)生都得到提升，層次高的同學(xué)在組織語(yǔ)言解釋時(shí)得到自我深化，水平較差的同學(xué)也能通過(guò)別人的語(yǔ)言引領(lǐng)得到提升。題目和總結(jié)歸納都可由學(xué)生獨(dú)立完成。 教師繼續(xù)運(yùn)用類(lèi)比的方式，引導(dǎo)學(xué)生從“高度”的概念，領(lǐng)會(huì)出“電勢(shì)”的概念，再?gòu)摹澳程幍母叨仁窃撎幣c零高度處的高度差”，遷移到“某點(diǎn)電勢(shì)是該點(diǎn)與零電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)差”。學(xué)生的分組討論并不能代替教師的專(zhuān)業(yè)引導(dǎo)。為了更

14、容易理解電勢(shì)差的絕對(duì)性，用“數(shù)軸”模型幫助學(xué)生理解電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)有關(guān)，但電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)選取無(wú)關(guān)。8分鐘10思考問(wèn)題（1）如果我們選以B點(diǎn)為“零高度”，XYAB那么還是原來(lái)的值嗎？同理，A點(diǎn)的電勢(shì)是一個(gè)固定不變的值嗎？電勢(shì)受什么影響呢？ （2）若電勢(shì)不能確定，電勢(shì)差是不是也不能確定呢？如果是，不就與前面說(shuō)的：“只由AB兩點(diǎn)位置決定，與其他因素?zé)o關(guān)”相矛盾嗎？你們能否討論得出結(jié)論呢？13、教師引導(dǎo)：坐標(biāo)X軸上有固定的兩點(diǎn)AB，當(dāng)Y軸左右移動(dòng)時(shí)，A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)變嗎？A、B兩點(diǎn)間的距離差會(huì)改變嗎？學(xué)習(xí)檢測(cè)3、是電場(chǎng)中的三點(diǎn)，將電荷量為1的正電荷分別從、兩點(diǎn)移到點(diǎn)，電場(chǎng)力做功分別為10、5。若規(guī)定為電勢(shì)零點(diǎn)，則A，c，若規(guī)定為電勢(shì)零點(diǎn)，則A，結(jié)論5： 取不同的零電勢(shì)點(diǎn)，各點(diǎn)的電勢(shì)同，但兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。通常選擇或?yàn)殡妱?shì)零點(diǎn)。若U為正值，說(shuō)明點(diǎn)電勢(shì)比點(diǎn)高，UU請(qǐng)梳理電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)差、電勢(shì)的關(guān)系設(shè)