1、4电势能和电势教学建议上节是从力的角度出发研究描述电场性质的物理量电场强度,本节是从能量的角度研究电场。新教科书之所以按电势能电势电势差的逻辑关系设计知识结构,目的就是要突出通过做功研究能量变化的科学思想。从教科书整体设计角度分析,功和能的关系问题在必修2中有过充分的讨论,在此,教科书分析了静电力做功之后很自然地就会得到电势能的概念,随后,由于电势能的大小与检验电荷的电荷量成正比,又得到了电势的概念。应该看到,对中学生来说,建立电势能和电势的概念是一个比较困难的过程。对此,教师应有充分的思想准备。教科书以静电力对试探电荷做功为切入点,首先引导学生认识静电力做功与路径无关;接着与重力对物体做功与
2、路径无关进行类比建立了电势能的概念,并且与重力对物体做功引起重力势能的变化再次类比,得出静电力做的功等于电势能的减小量;又一次与重力势能进行类比得知电势能具有相对性。教科书反复应用类比的方法是“过程与方法”“情感、态度与价值观”等教育目标的具体体现,教师应该从提高学生思维品质的角度来渗透类比,运用类比法。电势的概念既是重点,也是难点。由于学习重力势能时没有学习与电势相对应的物理量,如“重力势”,于是教科书通过类比电场强度的定义方法来定义电势。在引入电势概念之前先让学生体会电势能的大小与试探电荷的电荷量有关,不能用来描述电场的性质。要让学生带着寻找一个与试探电荷无关的、完全由电场的性质决定的、可
3、以描述电场能的性质的物理量去学习。等势面可以与地理中的等高线类比,学生接受等势面的概念难度不大。但学生对“等势面一定与电场线垂直”这一结论的理解会有困难,教科书阐述这一问题时又一次运用了反证法。本节教学内容建议用两课时,第1课时讨论静电力做功和电势能,第2课时讨论电势和等势面。 参考资料关于势能我们知道,重力做功与路径无关,静电力跟重力一样,做功也与路径无关。任何做功与路径无关的力,都叫作保守力(从场的观点来看,叫作保守力场或势场),对于保守力或保守力场,可以引入势或者势能的概念。例如在力学中,重力做功与路径无关,即重力场是保守力场,我们引入了重力势能的概念,同理,静电力做功与路径无关,所以静
4、电场也是保守力场,从而我们可以引入电势能的概念。处于重力场中的所有物体都具有重力势能,同样,处于电场中的电荷都具有电势能。势能亦称“位能”,由相互作用的物体之间的相对位置,或由物体内部各部分之间的相对位置所确定的能叫作“势能”。按作用性质的不同,可以分为引力势能、弹性势能、电势能和核势能等。力学中的势能有引力势能、重力势能和弹性势能。势能不是单独物体所具有的,而是相互作用的物体所共有的。在相互作用力是“耗散力”(如摩擦力)时,设物体由A点(假设)移到B点克服它做功为W,当物体由B点回到A点时,它并不能对物体做功,故不能说由于耗散力存在使物体具有了势能。与此相反,如果上述过程是在保守力作用下进行的,那么物体从B回到A时,保守力对物体做的功正好等于W,这是因为保守力所做的功只与物体的最初和最终的相对位置有关。如果物体不受其他力的作用,那么这个功W就使物体得到同样多的动能,故我们说物体在B点有势能W。总之势能的大小由体系内各物体之间保守力所做的功来量度。势能是一个相对量,选择不同的势能零点,势能的数值一般是不同的。
