1、庫侖定律教學(xué)設(shè)計戶縣第八中學(xué) 李廣問一、 教學(xué)目標(biāo)1、 知識目標(biāo)：知道點電荷的概念；理解庫侖定律；會計算真空中兩個點電荷之間的靜電力，初步了解人類對電荷間相互作用的探究過程。2、 能力目標(biāo)：通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的實驗、觀察、分析和總結(jié)能力；通過對實驗方案的制定與操作，加深對研究物理問題的一些常用方法：如控制變量法、放大法、測量變換法等實驗方法的理解。3、 情感目標(biāo)：通過對庫侖定律建立的回顧，以及相關(guān)物理史實的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的態(tài)度。二：教材分析：1、 教材內(nèi)容分析：本節(jié)內(nèi)容的核心是庫侖定律，它是靜電學(xué)的第一個實驗定律，是學(xué)習(xí)電場強度的基礎(chǔ)，本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容主線有兩條，第一條

2、是知識層面上的，掌握真空中兩個點電荷之間的相互作用力即庫侖定律；第二條是方法層面上的，即如何研究多個變量之間關(guān)系的方法，以及如何測量一些不易測量的物理量，這些都是研究物理問題的基本方法。 2、 教學(xué)重點：一是學(xué)生會用庫侖定律計算真空中兩個點電荷之間的靜電力。二是讓學(xué)生初步掌握一些研究物理問題的基本方法。3、 教學(xué)難點：靜電實驗的操作和對實驗現(xiàn)象有分析歸納。4、 教材的處理：本節(jié)教學(xué)內(nèi)容可以分為兩部分，第一部分為庫侖定律的建立和庫侖定律的簡單應(yīng)用，側(cè)重點為體會研究物理問題的一般方法和物理規(guī)律的建立過程。第二部分為加深對庫侖定律的理解與應(yīng)用。對點電荷的理解，可以放在前面進(jìn)行分析討論，而不放在講完庫

3、侖定律之后再引入點電荷。 本課的難點是定性實驗是否成功。對實驗裝置稍作一點改進(jìn)：可以在鐵架臺上用夾子豎直安裝一個量角器，在量角器的中心鉆一個小孔，在小孔中安裝一個紅色的長指針，并將懸掛小球的細(xì)線穿過其小孔，細(xì)線前后擺過的角度顯示就比較明顯。三、學(xué)情分析： 上一節(jié)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電荷及守恒定律，知道了使物體起電的幾種方法，并且在使物體起電的過程中，系統(tǒng)的電荷是守恒的。同時，學(xué)生在初中也明確知道電荷之間是有相互作用的，遵循“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”。所以，教師提出“我們今天來研究電荷之間的相互作用力如何計算？”這一問題，對于這節(jié)課的引入是很容易的，也是學(xué)生迫切想知道的。但是，這節(jié)課中對于

4、研究電荷之間的相互作用力的分析與研究方法，對于學(xué)生來講是很重要的，在必修中我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律，也接觸過卡文迪許扭秤實驗的設(shè)計，只要引導(dǎo)學(xué)生去思考，學(xué)生也會聯(lián)想到庫侖扭秤的設(shè)計思想與原理。四、教學(xué)設(shè)計思路： 教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的觀察及設(shè)計意圖 知識回顧提問1、使物體起電的方法有哪些？其起電的本質(zhì)過程怎樣？有什么規(guī)律？提問2、有三個完全一樣的金屬球，A球的帶電量為q，B、C均不帶電。現(xiàn)要使B球帶的電荷量為 ，應(yīng)該怎么辦？ 提問3：力學(xué)中“質(zhì)點”的含意是什么？任何帶電體都有大小和形狀，所帶電量都不會是集中在一點上的，你認(rèn)為在什么情況下，我們可以認(rèn)為帶電物體的電荷量集中在

5、一點？ 學(xué)生思考討論并回答，教師對于學(xué)生表述不完整的地方進(jìn)行補充。 加深對起電方法的理解。加深對物理問題中理想模型的建立與理解 引入新課 問題：初中講電荷之間存在“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”，那么電荷之間的相互作用力會遵循什么樣的規(guī)律？ 學(xué)生思考 開門見山，將學(xué)生的注意力引到本課的內(nèi)容上。 提出猜想 提問：任何兩個物體之間存在相互作用的引力，它們的大小與什么因素有關(guān)？電荷之間的相互作用力是否也有類似的規(guī)律？ 學(xué)生思考：學(xué)生根據(jù)萬有引力定律會類比的聯(lián)想到電荷之間的相互作用力會不會與萬有引力有相似的形式。引發(fā)聯(lián)想 實驗定性探究 演示實驗：探究影響電荷間相互作用力的因素【教材1.21】。【

6、視頻】電荷間的相互作用力與電荷電量大小及它們之間距離的關(guān)系. 啟發(fā)思考的步驟：1、如何求出點電荷之間的相互作用力？2、保持點電荷之間的距離不變，而改變兩點電荷的電量大小，分析點電荷之間的作用力大小變化。3、保持兩點電荷之間的電量大小不變，而改變兩點電荷之間的距離，分析點電荷之間的作用力大小變化。 學(xué)生觀察、討論、分析。分析帶電小球受幾個力的作用，帶電小球之間的相互作用力是如何求出的，從作用力表達(dá)式F=mgtan中,分析根據(jù)偏轉(zhuǎn)角的大小確定力的大小。 控制變量、將變量放大、將測理的物理量轉(zhuǎn)移測量。 實驗定性結(jié)論 定性結(jié)論：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。 問：能不能

7、就此說明兩電荷之間的靜電力與萬有引力相似的規(guī)律？ 學(xué)生會提出問題，這只能說明兩電荷之間的作用力的定性關(guān)系，但還足以說明作用力的大小與電荷電量乘積成正比，與它們距離的平方成反比。 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鰬B(tài)度 實驗定量研究【視頻】庫侖扭秤實驗1、 介紹庫侖扭秤裝置2、 介紹庫侖扭秤原理3、 思考如何制訂實驗方案 通過觀察與對原理的理解，制訂出實驗的方案。主要是通過學(xué)生之間的相互討論，制訂出如何控制變量，得出相關(guān)的規(guī)律 學(xué)習(xí)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式和科學(xué)的思維方法與實驗技巧結(jié)論 庫侖定律（Coulomb law）：真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反

8、比，作用力的方向在它們的連線上。電荷間的這種相互作用力叫做靜電力（electrostatic force）或庫侖力. 數(shù)學(xué)表達(dá)式： 式中k為比例常數(shù)，叫做靜電力恒量。在國際單位制中，電荷量的單位用庫侖（符號表示C），力的單位用牛頓（N），距離的單位用米（m），上述公式中各物理量的單位均已確定，所以k值用實驗方法測出，結(jié)果是： 理解庫侖定律的表述，通過計算：假如兩個電荷相距為1m，它們所帶的電荷量均為1C，則它們之間的庫侖力將是多少，從而體驗1C的電荷量是多么大。學(xué)生討論：庫侖定律與萬有引力定律盡管形式上相似，但是它們有什么區(qū)別？（一是性質(zhì)不同，二是在微觀粒子的相互作用中，庫侖力比萬有引力要強得

9、多） 理解庫侖定律的內(nèi)容，明確電荷之間的相互作用力與萬有引力的性質(zhì)不同。理解k值的物理意義。知識鞏固1 【例1】、已知氫核（質(zhì)子）的質(zhì)量是1.6710-27kg，電子的質(zhì)量是9.110-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為5.310-11m，試比較氫原子中氫核與電子之間的庫侖力和萬有引力。解：氫核與電子所帶的電量都是1.610-19C。 學(xué)生計算，并思考萬有引力與庫侖力的比值為什么這樣小，這可以說明什么問題？ 微觀粒子間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力，因此在研究微觀帶電粒子的相互作用時，可以把萬有引力忽略。知識鞏固2【例2】、真空中有三個點電荷，它們固定在邊長為50cm的等邊三角形的三個頂點上，每

10、個點電荷的電量都是210-6C，求它們各自受到的庫侖力。解：按題意作圖。每個點電荷都受到其它兩個點電荷的斥力，情況相同，只要求出一個點電荷的所受的力即可。 q3受到F1和F2的作用，q1= q2= q3=q，相互作用的距離都是r，所以： 根據(jù)平等四邊形定則，合力是 合力的方向沿q1與q2連線的垂直平分線向外。 學(xué)生討論如何計算。通過討論得出分析的方法。 加深對力的獨立作用原理的理解，加深對力的合成的理解。 延伸思考 題：帶電小球A和B的帶電量分別為Q和4Q，它們相距為1.5m，如果引入另一個帶電小球C，恰好使三個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，問： 1、 C球所帶的電量應(yīng)與A和B是同號不是反號？（C帶負(fù)電）2、 C球應(yīng)放在何處？（在AB兩球的連線上，距A球1m，距B球0.5m）3、 C球所帶的電荷量為多少？(qc= ) 本題可以作為課后討論的練習(xí)，學(xué)生課后完成。學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生可能還會想到如果A、B兩球分別帶上正、負(fù)電荷，則C球應(yīng)帶什么電，放在什么位置上，從而找出一般性的規(guī)律。 有利于進(jìn)一步提高分析能力，也給不同層次的學(xué)生留下思考的余地。課堂小結(jié) 總結(jié)本堂課所學(xué)的知識內(nèi)容及研究方法。知識方面： 1、 點電荷是理想模型. 2、 庫侖定律的應(yīng)用： （1） 適用條件：真空中兩個點電荷 （2） 用公式計