魯科版-選修3-1-第1章 靜電場-第2節(jié) 靜電力 庫侖定律公開課

《庫侖定律》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目的（1）知道點電荷，體會科學(xué)研究中的理想模型方法。（2）了解兩種電荷間的作用規(guī)律，掌握庫侖定律的內(nèi)容及其應(yīng)用。二、教學(xué)重點難點掌握真空中點電荷間作用力大小的計算及方向的判定——庫侖定律。真空中點電荷間作用力為一對相互作用力，遵從牛頓第三定律。三、教學(xué)媒體演示實驗：有機玻璃棒、絲綢、碎紙片、毛皮、橡膠棒、鋁箔包好的草球、表面光滑潔凈的絕緣導(dǎo)體、絕緣性好的絲線、絕緣性好的支架、鐵架臺。課件：庫侖扭秤實驗?zāi)M動畫。四、教學(xué)安排（一）新課導(dǎo)入從上節(jié)課我們學(xué)習(xí)到同種電荷相吸引，異種電荷相排斥，這種靜電荷之間的相互作用叫做靜電力。力有大小、方向和作用點三要素，我們今天就來具體學(xué)習(xí)一下靜電力的特點。（二）新課內(nèi)容1．靜電力的三要素的探究/點電荷模型圖1（1）靜電力的作用點——作用在電荷上，如果電荷相對于物體不能自由移動，則所有電荷受力的合力就是帶電體的受力（可視為作用在物體的電荷中心上，怎么找電荷的中心呢？——如果形狀規(guī)則的物體所帶電荷又是均勻分布的話，電荷中心可看作在物體的幾何中心上。如：右圖1為一均勻帶電的環(huán)性物體，其電荷可看集中在圓心處）圖1（2）靜電力的方向——沿著兩電荷的連線。（3）靜電力的大?。姾葾對B與B對A的力等大反向，與所帶電荷多少無關(guān)）猜想：可能與哪些因素有關(guān)，說出猜測的理由？（與電荷所帶電量有關(guān)，電量越大，力越大，理由——放電導(dǎo)致電量減小后，驗電器的金箔張角減小說明斥力減?。灰才c電荷間的距離有關(guān)，帶電物體靠近時才能吸引輕小物體，離的遠(yuǎn)時吸不起來）定性實驗：如圖2，先把表面光滑潔凈的絕緣導(dǎo)體放在A處，然后把鋁箔包好的草球系在絲線下，分別用絲綢摩擦過的玻璃棒給導(dǎo)體和草球帶上正電，把草球先后掛在P1、P2、P3的位置，帶電小球受到A的作用力的大小可以通過絲線對豎直方向的偏角大小顯示出來。觀察實驗發(fā)現(xiàn)帶電小球在P1、P2、P3各點受到的A的作用力依次減??；再增大絲線下端帶電小球的電量，觀察實驗發(fā)現(xiàn)，在同一位置小球受到的A的作用力增大了。教師總結(jié)：該實驗說明了電荷之間的相互作用力大小與電量的大小、電荷間距離的大小有關(guān)，電量越大，距離越近，作用力就越大；反之電量越小，距離越遠(yuǎn)，作用力就越小。作用力的方向，可用同種電荷相斥，異種電荷相吸的規(guī)律確定。教師補充說明，考慮到帶電體的受力是所帶電荷受力的合力的問題，這個靜電力大小其實還會與物體的體積、形狀、電荷分布有關(guān)。因此，我們今天只研究一個簡化的模型——點電荷。（回顧：質(zhì)點的概念，當(dāng)物體的形狀與兩物體間的距離相比可以忽略的時候，可以忽略物體的形狀和大小，將物體看做質(zhì)點。）板書：1．當(dāng)帶電體的尺寸與它們之間的距離相比可以忽略的時候，可以將帶電體看作點電荷。什么是點電荷？簡而言之，帶電的質(zhì)點就是點電荷。點電荷的電量、位置可以準(zhǔn)確地確定下來。正像質(zhì)點是理想的模型一樣，點電荷也是理想化模型。真正的點電荷是不存在的，但是，如果帶電體間的距離比它們的大小大得多，以致帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，這樣的帶電體就可以看成點電荷。均勻帶電球體或均勻帶電球殼也可看成一個處于該球球心，帶電量與該球相同的點電荷。如何設(shè)計實驗來尋找關(guān)系式？（方法——控制變量）先要保持帶電物體的電荷大小不變，改變其距離，探究靜電力與距離的關(guān)系，然后再保持兩物體間距不變，改變電量，探究靜電力與電量大小的關(guān)系。問題1——如何測量靜電力的大?。浚蓞⒖记懊娑ㄐ詫嶒灥姆椒?，將帶電體用細(xì)絲線吊起來，就可從偏角的大小和重力的大小計算出電場力的大小。）問題2——如何改變電量？（可反復(fù)用與A完全相同的不帶電金屬球來接觸A，使A的電量不斷減為原來的1/2，1/4……。）庫侖扭秤實驗：（參考人教社的課本內(nèi)容）我國東漢時期就發(fā)現(xiàn)了電荷，并已定性掌握了電荷間的相互作用的規(guī)律。而進(jìn)一步將電荷間作用的規(guī)律具體化、數(shù)量化的工作，則是兩千年之后的法國物理學(xué)家?guī)靵觯镁_實驗研究了靜止的點電荷間的相互作用力。于1785年發(fā)現(xiàn)了后來用他的名字命名的庫侖定律。試參照卡文笛許扭秤，說出庫侖扭秤的實驗原理。2．庫侖定律庫侖定律的內(nèi)容和意義：庫侖實驗的結(jié)果是：在真空中兩個電荷間作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，這就是庫侖定律。若兩個點電荷q1，q2靜止于真空中，距離為r，如圖3所示，則q1受到q2的作用力F12為。板書：2．庫侖定律（1）真空中兩個點電荷的庫侖力（靜電力）q2受到q1的作用力F21與F12互為作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，統(tǒng)稱靜電力，又叫庫侖力。若點電荷不是靜止的，而是存在相對運動，那么它們之間的作用力除了仍存在靜電力之外，還存在相互作用的磁場力。關(guān)于磁場力的知識，今后將會學(xué)到。（2）庫侖定律適用于真空中兩個點電荷之間的相互作用力。板書：（2）庫侖定律的適用條件：真空中，兩個點電荷之間的相互作用。當(dāng)帶電體大小和它們之間的距離相比可以忽略時，可理解為帶電體只為一點，電荷集中于該點，r即為兩個帶電體之間距離。這時可用庫侖定率。當(dāng)帶電