《第2节静电力库仑定律》教学设计(福建省县级优课)-物理教案

静电力库仑定律【教材背景分析】库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是学习电场强度和电势差概念的基础。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用一个定性实验，进而得出初级结论，再通过物理学史，讲述库伦如何设计实验定量分析的过程，展示库仑定律的内容，使学生认识该定量的条件和意义。【三维目标】知识与技能：

1.知道点电荷的概念，理解并掌握库仑定律的含义及其表达式；

2.会用库仑定律进行有关的计算；

3.知道库仑扭称的原理。

过程与方法：

1.通过学习库仑定律得出的过程，体验从猜想到验证、从定性到定量的科学探究过程，学会通过间接手段测量微小力的方法；

2.通过探究活动培养学生观察现象、分析结果及结合数学知识解决物理问题的研究方法。情感、态度和价值观：

1.通过对点电荷的研究，让学生感受物理学研究中建立理想模型的重要意义；

2.通过静电力和万有引力的类比，让学生体会到自然规律有其统一性和多样性。【教学重点】

1.建立库仑定律的过程；

2.库仑定律的应用。【教学难点】

库仑定律的实验验证过程。【教学方法】实验探究法、交流讨论法。【教学过程】新课引入上节课知识回顾自然界有几种电荷，如何使物体带电？——摩擦起电、接触起电、感应起电。如何检测物体是否带电？——验电器（同种电荷相互排斥）<引入新课>同学们，通过前面的学习，我们知道“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”，这让我们对电荷间作用力有了一定的认识。设问1：那么带电体相互吸引和排斥的力有多大？迷你实验室——看谁能赢（见课本p9）——学生上台演示给气球充气后，在头发摩擦。将气球靠近空易拉罐，即使气球未接触空易拉罐，它也会朝气球滚动。再用另一只气球摩擦头发，从相反方向靠近空易拉罐，观察空易拉罐的运动情况。和同学比赛，看看谁的气球力量大，能够不接触空易拉罐的情况下将其拉动。如果气球没有在头发摩擦，空易拉罐会动吗？为什么？从实验中，气球与头发摩擦后带电。当带电的气球靠近空易拉罐时，由于静电感应，空易拉罐靠近气球的一侧带上和气球相反的电荷，远离气球的一侧带上和气球相同的电荷。由于电荷间的相互作用，致使易拉罐发生运动。设问2：既然空易拉罐两侧带有相反的电荷，气球为什么还能拉动空易拉罐呢？（留设）电荷间的相互作用力究竟与哪些因素有关呢？影响因素：带电体的形状、大小、电荷量、电荷分布和距离等（其中第一问预留）对于影响因素较多，实验设计难度很大，那么如何化简为繁，再通过实验来探究呢？从而引入点电荷概念，带电体的形状和大小对相互作用力的大小可以忽略，那么带电体可以看作一个点，称为点电荷。通过信息窗的“方法点拨”使学生认识在研究复杂物理问题时引入一种理想化模型。（类比质点概念）库仑定律简化带电体的形状大小，电荷量分布的因素之外，剩下的影响因素就是：距离和电荷量多少。那么如何探究电荷间作用力大小与距离和电荷量的关系呢？实验方法：控制变量法。活动一：思考与讨论那么如何设计一个方案——探究电荷间作用力大小与距离和电荷量的关系呢?学生借助课本知识p9，完成回答。实验与探究教师演示，学生观察实验现象，并记录，完成实验要求的问题回答。结论：1、作用力F随距离r的增大而减小。2、作用力F随电量Q的减小而减小。衔接：思考如何定量分析力与电荷量和距离的关系？教师介绍库仑扭秤实验，介绍其装置，实验原理。实验总结：库仑定律内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。电荷间相互作用的力F叫做静电力或库仑力.大小静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2方向：两个点电荷连线上。适用条件：1、真空（空气近似）2、静止的点电荷<得出库仑定律>同学们，我们一起用了大约20分钟得到的这个结论，其实在物理学发展史上，数位伟大的科学家用了近30年的时间得到的并以法国物理学家库仑的名字来命名的库仑定律。例题1：如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。a和c带正电，b带负电，a所带电荷量的大小比b的小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是哪一条？（学生回答）实验表明,对于两个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受的总的静电力,等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和,这个结论通常叫做静电力叠加原理。设问2（预留）：现在你能否可以比较圆满地解释带电气球可以拉动空易拉罐的现象了？能拉动易拉罐，就是静电力叠加后的运动效果。三、静电力与万有引力比较与设问3：比较静电力与万有引力的规律，有那些相似点和不同点？结合你物理学习的实际，谈谈你对类比的思想方法是怎样理解？静电力与万有引力的比较力适用条件共同点不同点影响因素静电力点电荷与距离平方成反比引力或斥力Q和r万有引力质点只能引力M和r方法点拨：类比是研究物理问题的一种重要方法。是根据两类对象之间某些方面的相似性，推出它们在其他方面也可能相似的一种思维方法。例题2：如图所示：两个质量分布均匀的小球，质量均为m，半径均为r，电荷量均为+Q，相距4r。则下列关于静电力和万有引力表述正确是解：质子与电子之间的库仑力F电为氢原子例3氢原子核只有一个质子，核外有一个电子绕核旋转，轨道半径r=5.28×10-11m。已知电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C．电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg．求电子和质子间的静电引力和万有引力。解：质子与电子之间的库仑力F电为氢原子质子与电子之间的万有引力质子与电子之间的万有引力F引为库仑力与万有引力的比值电子和质子的静电引力远大于它们间万有引力。研究带电微粒间相互作用时，经常忽略万有引力【本堂小结】1、点电荷：带电体的形状和大小对相互作用力的大小可以忽略，那么带电体可以看作一个点2、库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上大小：.方向：点电荷的连线上。适用条件：（1）真空（2）静止的点电荷静电力叠加原理静电力与万有引力的区别与联系板书设计：（主板书）1.2静电力库仑定律点电荷——本身的线度远小于它们的距离。库仑定律大小：方向：点电荷的连线上。适用条件：（1）真空（2）静止的点电荷静电力叠加原理——矢量叠加库仑力与万有引力的区别与联系【教学反思】

本节课在教学设计上，从学生的已有的认知情况出发，环环相扣