1、庫侖定律教案棗莊二中 宋慶華1、 教材分析 庫侖定律既是電荷間相互作用的基本規律，又是學習電場強度和電勢差概念的基礎，也是本章重點，不僅要求學生定性的知道，而且還要求定量的了解和應用。對庫侖定律的講述，教材是從學生已有認識出發，采用了一個定性實驗，展示庫侖定律的內容和庫侖發現這一定律的過程，并強調該定律的條件和意義。2、 學情分析 學生在上一節的學習中掌握了電荷之間存在相互作用力，且同性相斥，異性相吸。掌握了電荷守恒定律，并會簡單的運用。在力學的學習中，學會了處理共點力作用下物體的平衡，并會通過偏轉角度的變化判斷受力的變化，初步掌握了研究多個變量之間關系的常用方法控制變量法。學生的觀察水平不斷

2、的提高，能夠初步地、獨立發現事物的本質及各個主要細節，發現事物的因果關系。具有初步的歸納重點，抓住問題本質的能力。已經初步具備了基本地實驗操作和實驗觀察能力。3、 教學目標1、知識與技能： (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,培養學生觀察、總結的能力，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、情感態度與價值觀(1)體驗探究自然規律的艱辛與喜悅；培養學生熱愛科學的，探究物理的興趣。(2)培養學生“發現問題，提出假設，并用實驗來驗證”的探究物理規律的科學方法與思路。(

3、3)通過靜電力與萬有引力的對比，體會自然規律的多樣性與統一性。四、教學重點和難點教學重點：庫侖定律及其理解與應用。教學難點：庫侖定律的實驗探究。教學難點的突破措施：定性實驗探究與定量實驗視頻及理論探究相結合。五、教學用具多媒體課件、起電機、驗電器,帶絕緣柄的金屬小球,毛皮，橡膠棒，氣球，易拉罐，用金屬薄紙包裹的泡沫小球，鐵架臺。六、教學過程引入新課 演示實驗：讓氣球摩擦起電，將氣球靠近易拉罐，會發生什么現象？（易拉罐被氣球吸引滾動起來了。）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呢？ 2 / 7新課教學：（一）探究電荷間作用力的決定因素電荷間相互作用力可能與哪些因素

4、有關？(1) 你認為實驗應采取什么方法？ 控制變量法。(2) 你想選取什么形狀的帶電體？給出立方體，圓柱體，球形帶電體讓學生選擇。(3) 這種作用力的大小可以通過什么方法直觀的顯示出來？學生：比較懸線偏角的大小。(4) 你想選取哪些實驗器材？ 球形導體，兩個自制的帶細線的用香煙金屬紙包裹的泡沫小球，鐵架臺，感應起電機，橡膠棒，毛皮，(5) 實驗前先思考：可用什么方法改變帶電體的電荷量?(6) 實驗探究步驟：引導學生得出實驗的具體步驟細線吊一個小球A（帶電），另一個帶同種電的小球B，A球受力平衡時，細線偏離豎直方向一個角度.保持距離r一定，研究相互作用力F與距離r的關系.先讓塑料球帶電，后給球形

5、導體帶電并逐漸增加電量，觀察偏角；保持電量q一定，研究相互作用力F與電荷量Q的關系.將球形導體逐漸靠近減小距離，觀察偏角。學生實驗、觀察記錄并得出結論：先畫受力圖，如果B對A的力是水平的，則F電=mgtan，如果越大，則F電越大，這樣可以通過的變化來判斷F電的變化。定性實驗結論：距離r一定，電量q增加，偏角變大，作用力F電越大：電量q一定，距離r越小，偏角越大，作用力F電越大。實驗條件：保持實驗環境的干燥和無流動的空氣播放配套課件（二）定量實驗探究，結合物理學史，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系呢？定性實驗探究結論：間距增大，作用力減小；電荷量增大，作用力

6、增大。 請同學們想一下，我們以前有沒有遇到過類似的物理規律呢？提示：如果把上面結論中的電荷量換成質量呢？1、 分析問題：萬有引力的變化規律與電荷間的作用力變化規律有很大的相似性，這就使我們聯想到，既然在變化規律上具有相似性，那么表達公式也應該是類似的,。下面請同學們根據萬有引力定律的公式，大膽地猜想一下電荷間作用力的公式。2、 提出猜想（類比）：我們這樣猜想的公式是否正確呢？要想驗證我們的想法，需要進行實驗探究，我們仍然用控制變量法進行探究。3、定量探究三者的關系： 教師提出庫侖在探究三者之間的定量關系時遇到的三大困難： 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量

7、 關系？ 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量關系？ 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？引導學生用類比的方法得出三大困難的對策：卡文地許扭稱實驗庫侖扭稱實驗， 對稱性等分電荷法， 質點點電荷放大思想：力很小，但力的作用效果（使懸絲扭轉）可以比較明顯。轉化思想：力的大小正比于懸絲扭轉角，通過測定懸絲扭轉角度倍數關系即可得到力的倍數關系。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等等電量的倍數關系（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

8、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“質點”進行比較)4、引導學生觀看庫侖扭秤的實驗視頻與庫侖當時的數據，總結規律。（觀看視頻）庫侖扭稱實驗，庫倫在艱苦的條件下，聯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，發現了庫倫規律。通過剛才的展示過程讓學生了解庫侖探究的過程、思路、方法。你能用自己的語言總結出規律嗎？學生：電荷間相互作用力與

9、電荷間距離成平方反比關系，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。讓學生體會庫侖定律的完美。（三）庫侖定律：1、內容：真空中兩個點電荷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。2、公式：3、說明：k為靜電力常量, k=9.0×109N.m2/C2， 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

10、條件：真空中，兩個點電荷之間的相互作用。讓學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趨向于無窮大嗎？關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，然后根據同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向。F是Q1與Q2之間的相互作用力，是Q1對Q2的作用力，也是Q2對Q1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)是性質力，與重力，彈力，摩擦力是并列的。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。（四）庫侖定律

11、與萬有引力定律的比較例題1： 已知氫核（質子）的質量m2=1.67×10-27 kg，電子的質量m1=9.1×10-31kg，電子和質子的電荷量都是1.60×10-19C，在氫原子內電子與質子間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子中氫核和電子之間的庫倫力和萬有引力。(課件播放解題過程)小結：庫侖定律在應用時，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,通常可以忽略萬有引力。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？如何認識自然規律的多樣性與

12、統一性？（5） 靜電力的疊加 對于兩個以上的點電荷，其中每一個點電荷所受的總的靜電力，等于其他點電荷分別單獨存在時對該點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+2×10-6C，求他們各自所受的庫侖力。（ 課件播放解題過程）小結：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。七、當堂達標：1、 關于點電荷的說法，正確的是 ( )A、只有體積很小的帶電體，才能作為點電荷B、體積很大的帶電體一定不能看作點電荷C、點電荷一定是電量很小的電荷D、體積很大的帶電體只要距離滿足一定條件也可以看成點電荷2、庫侖定

13、律公式中靜電力常數k的大小為_在國際單位制中k的單位是_3、庫侖定律的適用范圍是 （ ）A、真空中兩個帶電球體間的相互作用B、真空中任意帶電體間的相互作用C、真空中兩個點電荷間的相互作用D、真空中兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離，則可應用庫侖定律4、 兩個點電荷相距為r，相互作用力為F，則（ ）A、電荷量不變，距離加倍時，作用力變為F/4B、其中一個點電荷的電荷量和兩點電荷之間的距離都減半時，作用力不變C、每個點電荷的電荷量和兩個點電荷間的距離都增加相同的倍數時，作用力不變D、將其中一個點電荷的電荷量取走一部分給另一個點電荷，兩者的距離不變，作用力可能不變5、真空中有兩個點電荷A、B其帶電量qA=2qB，當二者相距0.01m時，相互作用力為1.8×10-2N，則其帶電量分別為qA=_，qB=_6、 真空中有三個同種的點電荷，它們固定在一條直線上，如圖所示，它們的電荷量均為4.0