高中物理《庫(kù)侖定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、高中物理庫(kù)侖定律教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理庫(kù)侖定律教學(xué)設(shè)計(jì) 【課題】人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理（選修3-1）第一章第二節(jié)庫(kù)侖定律 【課時(shí)】1學(xué)時(shí) 【三維目標(biāo)】 知識(shí)與技能：知道點(diǎn)電荷的概念，理解并掌握庫(kù)侖定律的含義及其表達(dá)式； 2.會(huì)用庫(kù)侖定律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算；知道庫(kù)侖扭稱的原理。 過(guò)程與方法：通過(guò)學(xué)習(xí)庫(kù)侖定律得出的過(guò)程，體驗(yàn)從猜想到驗(yàn)證、從定性到定量的科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)會(huì)通過(guò)間接手段測(cè)量微小力的方法； 2.通過(guò)探究活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析結(jié)果及結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的研究方法。 情感、態(tài)度和價(jià)值觀：通過(guò)對(duì)點(diǎn)電荷的研究，讓學(xué)生感受物理學(xué)研究中建立理想模型的重要意義； 2.通過(guò)靜電力和萬(wàn)有引力的

2、類比，讓學(xué)生體會(huì)到自然規(guī)律有其統(tǒng)一性和多樣性。 【教學(xué)重點(diǎn)】建立庫(kù)侖定律的過(guò)程； 2.庫(kù)侖定律的應(yīng)用。 【教學(xué)難點(diǎn)】 庫(kù)侖定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程。 【教學(xué)方法】 實(shí)驗(yàn)探究法、交流討論法。 【教學(xué)過(guò)程和內(nèi)容】 引入新課同學(xué)們，通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”，這讓我們對(duì)電荷間作用力的方向有了一定的認(rèn)識(shí)。我們把電荷間的作用力叫做靜電力，那么靜電力的大小滿足什么規(guī)律呢？讓我們一起進(jìn)入本章第二節(jié)庫(kù)侖定律的學(xué)習(xí)。 庫(kù)侖定律的發(fā)現(xiàn) 活動(dòng)一：思考與猜想 同學(xué)們，電荷間的作用力是通過(guò)帶電體間的相互作用來(lái)表現(xiàn)的， 因此，我們應(yīng)該研究帶電體間的相互作用?？墒牵钪袔щ婓w的大小和形狀是多

3、種多樣的，這就給我們尋找靜電力的規(guī)律帶來(lái)了麻煩。 早在300多年以前，偉大的牛頓在研究萬(wàn)有引力的同時(shí)，就曾對(duì)帶電紙片的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，可是由于帶電紙片太不規(guī)則，牛頓對(duì)靜電力的研究并未成功。 (問(wèn)題1)大家對(duì)研究對(duì)象的選擇有什么好的建議嗎？ 在靜電學(xué)的研究中，我們經(jīng)常使用的帶電體是球體。 (問(wèn)題2)帶電體間的作用力（靜電力）的大小與哪些因素有關(guān)呢？ 請(qǐng)學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)大膽猜想。 定性探究電荷間的作用力與影響因素的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)表明：電荷間的作用力f隨電荷量q的增大而增大；隨距離r的增大而減小。 （提示）我們的研究到這里是否可以結(jié)束了？為什么？ 這只是定性研究，應(yīng)該進(jìn)一步深入得到更準(zhǔn)確的定量關(guān)系。

4、 （問(wèn)題3）靜電力f與r，q之間可能存在什么樣的定量關(guān)系？ 你覺(jué)得哪種可能更大？為什么？（引導(dǎo)學(xué)生與萬(wàn)有引力類比） 活動(dòng)二:設(shè)計(jì)與驗(yàn)證 實(shí)驗(yàn)方法 （問(wèn)題4）研究f與r、q的定量關(guān)系應(yīng)該采用什么方法？ 控制變量法（1）保持q不變，驗(yàn)證f與r2的反比關(guān)系； （2）保持r不變，驗(yàn)證f與q的正比關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)可行性討論. 困難一：f的測(cè)量（在這里f是一個(gè)很小的力，不能用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)量，你有什么辦法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)f大小的間接測(cè)量嗎？） 困難二:q的測(cè)量（我們現(xiàn)在并不知道準(zhǔn)確測(cè)定帶電小球所帶的電量的方法，要研究f與q的定量關(guān)系，你有什么好的想法嗎？） （思維啟發(fā)）有這樣一個(gè)事實(shí)：兩個(gè)相同的金屬小球，一個(gè)帶電

5、、一個(gè)不帶電，互相接觸后，它們對(duì)相隔同樣距離的第三個(gè)帶電小球的作用力相等。 這說(shuō)明了什么？（說(shuō)明球接觸后等分了電荷） （追問(wèn)）現(xiàn)在，你有什么想法了嗎？ 實(shí)驗(yàn)具體操作定量驗(yàn)證 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方成反比。 得出庫(kù)侖定律同學(xué)們，我們一起用了大約20分鐘得到的這個(gè)結(jié)論，其實(shí)在物理學(xué)發(fā)展史上，數(shù)位偉大的科學(xué)家用了近30年的時(shí)間得到的并以法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵龅拿謥?lái)命名的庫(kù)侖定律。 啟示一:類比猜想的價(jià)值 讀過(guò)牛頓著作的人都可能推想到：凡是表現(xiàn)這種特性的相互作用都應(yīng)服從平方反比定律。這似乎用類比推理的方法就可以得到電荷間作用力的規(guī)律。正是這樣的類

6、比，讓電磁學(xué)少走了許多彎路，形成了嚴(yán)密的定量規(guī)律。馬克·吐溫曾說(shuō)“科學(xué)真是迷人，根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多的收獲!”?？茖W(xué)家以廣博的知識(shí)和深刻的洞察力為基礎(chǔ)進(jìn)行的猜想，才是最具有創(chuàng)造力的思維活動(dòng)。 然而，英國(guó)物理史學(xué)家丹皮爾也說(shuō)“自然如不能被目證那就不能被征服！” 啟示二：實(shí)驗(yàn)的精妙年庫(kù)侖在前人工作的基礎(chǔ)上，用自己設(shè)計(jì)的扭稱精確驗(yàn)證得到了庫(kù)侖定律。（庫(kù)侖扭稱實(shí)驗(yàn)的介紹：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)相當(dāng)巧妙。把微小力放大為力矩，將直接測(cè)量轉(zhuǎn)換為間接測(cè)量，從而得到靜電力的作用規(guī)律庫(kù)侖定律。） 講解庫(kù)侖定律 1內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它

7、們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。 2數(shù)學(xué)表達(dá)式： （說(shuō)明），叫做靜電力常量。 3適用條件：（1）真空中(一般情況下，在空氣中也近似適用)； （2）靜止的；（3）點(diǎn)電荷。 （強(qiáng)調(diào)）庫(kù)侖定律的公式與萬(wàn)有引力的公式在形式上盡管很相似，但仍是性質(zhì)不同的兩種力。我們來(lái)看下面的題目： 達(dá)標(biāo)訓(xùn)練 例題1：(通過(guò)定量計(jì)算，讓學(xué)生明確對(duì)于微觀帶電粒子，因?yàn)殪o電力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬(wàn)有引力，所以我們往往忽略萬(wàn)有引力。) （過(guò)渡）兩個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力我們會(huì)求解了，可如果存在三個(gè)電荷呢？ （承前啟后）兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變。因此，多個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)同一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。 例題2：(多個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)同一點(diǎn)電荷作用力的疊加問(wèn)題。一方面鞏固庫(kù)侖定律，另一方面，也為下一節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加做鋪墊。) （拓展說(shuō)明）庫(kù)侖定律是電磁學(xué)的基本定律之一。雖然給出的是點(diǎn)電荷間的靜電力，但是任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的。所以，如果知道了帶電體的電荷分布，就可以根據(jù)庫(kù)侖定律和平行四邊形定則求出帶電體間靜電力的大小和方向了。而這正是庫(kù)侖定律的普遍意義。