庫侖定律教學(xué)設(shè)計

1、庫侖定律教學(xué)設(shè)計夏煜明(一) 教材分析：庫侖定律既是電荷間相互作用的基本規(guī)律， 又是庫侖定律是學(xué)習(xí)電場強度和電勢差 概念的基礎(chǔ)，也是本章重點，不僅要求學(xué)生定性知道，而且還要求定量了解和應(yīng)用。對 庫侖定律的講述，教材是從學(xué)生已有認識出發(fā)，采用了一個定性實驗，進而得出結(jié)論。 庫侖定律是學(xué)習(xí)電場強度和電勢差概念的基礎(chǔ)，也是本章重點。展示庫侖定律的內(nèi)容和 庫侖發(fā)現(xiàn)這一定律的過程，并強調(diào)該定律的條件和意義。(二) 學(xué)情分析：兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、起電的知識，萬有引力定律和卡文迪許 扭秤實驗這些內(nèi)容學(xué)生都已學(xué)過，本節(jié)重點是做好定性實驗，使學(xué)生清楚知道實驗探究 過程。(三) 教學(xué)目標：1、知識

2、與技能：(1) 了解定性實驗探究與理論探究庫倫定律建立的過程。(2) 庫倫定律的內(nèi)容及公式及適用條件，掌握庫侖定律。2、過程與方法(1) 通過定性實驗 ,培養(yǎng)學(xué)生觀察、總結(jié)的能力 ,了解庫倫扭秤實驗。(2) 通過點電荷模型的建立 ,感悟理想化模型的方法。3、情感態(tài)度與價值觀(1)培養(yǎng)與他人交流合作的能力，提高理論與實踐相結(jié)合的意識。(2)了解人類對電荷間相互作用認識的歷史過程 ,培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的好奇心 ,體驗 探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅。(四) 教學(xué)重點、難點：教學(xué)重點：庫侖定律及其理解與應(yīng)用教學(xué)難點：庫侖定律的實驗探究 教學(xué)難點的突破措施：定性實驗探究與定量實驗視頻及理論探究相結(jié)合。(五) 教

3、學(xué)用具：多媒體課件 ,毛皮，橡膠棒，氣球，玻璃棒，絲綢，易拉罐，泡沫小球，鐵架臺。(六) 教學(xué)過程：引入新課演示實驗： 讓 橡膠棒、玻璃棒 摩擦起電，靠近易拉罐，會發(fā)生什么現(xiàn)象(易拉罐被 橡膠棒、玻璃棒 吸引滾動起來了。)既然電荷之間存在相互作用，那么電荷 之間相互作用力的大小與什么因素有關(guān)呢新課教學(xué)：一、通過實驗探究電荷間作用力的決定因素(一)定性實驗探究：探究一： 影響電荷間相互作用力的因素 猜想：電荷間相互作用力可能與距離、 電荷量、帶電體的形狀等。 如何做實驗定性探究(1) 你認為實驗應(yīng)采取什么方法來研究電荷間相互作用力與可能因素的關(guān)系 學(xué)生：控制變量法。(2) 請閱讀教材，如果要比較

4、這種作用力的大小可以通過什么方法直觀的顯示出來 學(xué)生：比較懸線偏角的大小組織學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計出可能的實驗方案。(3) 你想選取哪些實驗器材 球形導(dǎo)體，兩個自制的帶細線泡沫小球，鐵架臺，橡膠棒，毛皮，氣球。(4) 實驗前先思考 :可用什么方法改變帶電體的電荷量(5) 實驗探究步驟： 引導(dǎo)學(xué)生得出實驗的具體步驟：細線兩個泡沫小球A、B,用摩擦起電的橡膠棒接觸其中一個小球 A,然后把A小球與B 小球接觸，細線偏離豎直方向一個角度 9o 保持電量q 定，研究相互作用力F與距離r的關(guān)系。將泡沫小球B逐漸遠離A,觀察偏角。 保持距離r一定，研究相互作用力F與電荷量Q的關(guān)系。再把橡膠棒與小球A接觸，增

5、加小球A電量，觀察偏角；( 6)學(xué)生實驗、觀察記錄并得出結(jié)論：先畫受力圖，如果B對A的力是水平的，貝U F電=mgtan 如果B越大，則F電越大，這 樣可以通過B的變化來判斷F電的變化。定性實驗結(jié)論：電量q 定，距離r越小，偏角越大，作用力F越大。 距離r 一定，電量q增加，偏角變大，作用力F越大； 實驗條件：保持實驗環(huán)境的干燥和無流動的空氣(二) 定量實驗探究，結(jié)合物理學(xué)史，得出庫侖定律： 提出問題：帶電體間的作用力與距離及電荷量有怎樣的定量關(guān)系呢 根據(jù)我們的定性實驗，電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增 大而減小。這隱約使我們猜想，電荷之間的作用力是否與萬有引力具有相似的形

6、式呢事 實上，在很早以前，一些學(xué)者也是這樣猜想的，卡文迪許和普利斯特等人都確信“平方 反比”規(guī)律適用于電荷間的作用力。但是僅靠一些定性的實驗，不能證明這樣的結(jié)論。而這一猜想被庫倫所證實，庫侖在探究三者之間的定量關(guān)系時，定量實驗在當時遇 到的三大困難： 帶電體間作用力小，沒有足夠精密的測量儀器；怎樣確定帶電體間的作用力 的數(shù)量關(guān)系 沒有電量的單位，無法比較電荷的多少；怎樣確定電荷量的數(shù)量關(guān)系 帶電體上電荷分布不清楚，難測電荷間距離。怎樣測定電荷間的距離 同學(xué)們，如果是你，你能想到怎樣的方法來解決這些困難 引導(dǎo)學(xué)生用類比的方法得出三大困難的對策： 卡文迪許扭稱實驗庫侖扭稱實驗，對稱性等分電荷法，

7、質(zhì)點點電荷 、放大思想：力很小，但力的作用效果（使懸絲扭轉(zhuǎn)）可以比較明顯。 、轉(zhuǎn)化思想：力的大小正比于懸絲扭轉(zhuǎn)角，通過測定懸絲扭轉(zhuǎn)角度倍數(shù)關(guān)系即可得到力的倍數(shù)關(guān)系 、均分思想：帶電為 Q 的金屬小球與完全相同的不帶電金屬小球相碰分開，每 小球帶電Q/2,同理可得Q/4、Q/8、Q/16等等電量的倍數(shù)關(guān)系（電荷在兩個相同金屬球 之間等量分配）。課件演示電荷在相同的兩個金屬球間的等量分配。 理想化模型思想：把帶電金屬小球看作點電荷（理想化模型）利用刻度尺間接測 量距離。點電荷：當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀大小及電 荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電

8、體可以看做帶電的點， 叫點電荷。它是一個理想化模型，實際上點電荷不存在。（與“質(zhì)點”進行比較 ）接下來引導(dǎo)學(xué)生觀看庫侖扭秤的實驗視頻與庫侖當時的數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律。 （觀看視頻）庫倫在艱苦的條件下，聯(lián)想到萬有引力定律和卡文地許扭稱實驗，利用巧妙的庫倫 扭秤裝置和方法，發(fā)現(xiàn)了庫倫規(guī)律。通過剛才的展示過程讓學(xué)生了解庫侖探究的過程、 思路、方法。你能用自己的語言總結(jié)出規(guī)律嗎電荷間相互作用力與電荷間距離成平方反比關(guān)系，與電荷電量乘積成正比。介紹：庫侖扭稱實驗只能定量測出同種電荷間相互作用力，庫侖還利用電單擺實驗定 量測出異種電荷間作用力大小。讓學(xué)生體會庫侖定律的完美。二、庫侖定律： 內(nèi)容：真空中兩個點電荷

9、間的作用力大小與兩電荷量的乘積成正比，與電荷間的距 離平方成反比；方向在它們的連線上。這個規(guī)律叫做庫侖定律。電荷間這種相互作用的電力叫做靜電力或庫侖力。公式：F k Q 1（Q 2說明：r k為靜電力常量,k=x2,其大小是用實驗方法確定的。其單位是由公式中的F、Q、r的單位確定的，使用庫侖定律計算時，各物理量的單位必須是：F： N, Q： C，r: m。. 庫侖定律的適用條件：真空中，兩個點電荷之間的相互作用。讓學(xué)生回答實際帶電體可以看成點電荷的條件。思考：當r趨向于0時，F(xiàn)趨向于無窮大嗎 關(guān)于點電荷之間相互作用是引力還是斥力的表示方法，使用公式計算時，點電荷電量用絕對值代入公式進行計算，然

10、后根據(jù)同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向。 F是Qi與Q2之間的相互作用力，是Qi對Q2的作用力，也是Q2對Qi的作用力的 大小，是一對作用力和反作用力，即大小相等方向相反。 庫侖力（靜電力）是與重力，彈力，摩擦力并列的。任意帶電體可以看成是由許多點電荷組成的，所以，知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫侖定律和力的合成法則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向。三、庫侖定律與萬有引力定律的比較例題1已知氫核（質(zhì)子）的質(zhì)量 m2=x 107 kg，電子的質(zhì)量mi = x l01kg，電子和質(zhì)子的 電荷量都是x 1O9C，在氫原子內(nèi)電子與質(zhì)子間的最短距離為 x l01m。試比較氫原子中氫 核和電子之間的

11、庫倫力和萬有引力。（課件播放解題過程）小結(jié)： 庫侖定律在應(yīng)用時，可以不代入電性符號，直接代入絕對值，最后判定方向； 計算說明萬有引力遠遠小于庫侖力，以后在研究微觀帶電粒子的相互作用力時，通?？梢院雎匀f有引力.討論:比較庫侖定律和萬有引力定律（相似點與不同點），你會有什么樣的感想如何認 識自然規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個電荷的作用力的矢量和。例題2真空中有三個點電荷，它們固定在邊長50cm的等邊三角形的三個頂點上，每個 點電荷都是+2X10C,求他們各自所受的庫侖力。小結(jié)：選擇研究對象，畫出受力圖，由庫倫定律和平行四邊形定則求解。鞏固練習(xí)：兩個相同的均勻帶電小球，分別帶 Qi=1 C, Q2= 2C，在真空中相距r且靜止，相互作 用的庫倫力為F。（1）今將Qi、Q2、r都加倍，問作用力變化（2）只改變兩電荷的電性，作用力如何（3）只將r