库仑定律的建立

一

教学设计思想

高中物理新课程标准将学生探究能力的培养作为物理教学的目标之一，而探究性教学法是培养学生科学探究能力和创新能力的一种重要的教学方法。与传统的教学方式相比较，探究性教学方式，旨在强化学生的体验，通过对知识的探究，懂得知识形成的过程和获取的方法，从而拓展学生的思维能力和培养学生的创新能力。在教学中，应面向全体学生，开展多样化的探究活动。另外，多媒体技术和现代实验技术为建构主义学习环境的实现提供了最理想的条件；建构主义学习理论和教学理论，为实现基于多媒体和现代实验技术为基础的、以学生为中心的教学模式提供了理论基础。为此，我在设计中力求体现：以学生发展为本，面向全体学生，根据学生的实际情况选择教学方法；凸显“提出假设、实验验证、得出结论”的科学探究的基本过程，同时注重科学方法的渗透，培养学生良好的物理思维习惯；在探究学习中，鼓励学生自由想象，敢于提出自己的假设和预见、敢于动手实验验证并归纳出自己的结论，让每个学生都能体会到物理规律产生的艰辛过程，同时进一步培养学生的团队协作、共同探究的科学素养。

二．学习任务分析

本节内容的核心是库仑定律，它不仅是电磁学的基础，也是物理学的基本定律之一，它阐明了带电体相互作用的规律，为整个电磁学奠定了基础。

由于学生对静电力缺少感性认识，为本节课的学习带来了一定的困难。为此，先由简单的实验入手，在学生对静电力有了一定的感性认识后，再分为二个环节进行探究：先定性探究，后定量探究。每一次探究，都遵循科学探究的基本过程，从而使库仑定律的得出水到渠成。

教学重点：库仑定律及适用条件

教学难点：库仑定律的建立

三．学习者分析

学生已初步掌握了用实验探究物理规律的基本过程，有较强的动手能力，具有较好的思考、质疑、交流与合作的学习习惯；学生已通过“电荷及守恒定律”的学习，知道自然界中的两种电荷及使物体带电的方式，掌握了电荷守恒定律及基本应用；通过预习，学生迫切希望掌握有关静电的规律及应用，这些为本节探究性学习的顺利进行奠定了良好的基础。

四．教学目标

1．知识与技能

（1）会用控制变量法探究影响静电力大小的因素。

（2）理解点电荷是一种理想化的模型。

（3）了解库仑扭秤，掌握库仑定律的文字表述及其表达式。

（4）通过静电力大小的探究过程，培养学生观察、探究及实验的综合能力。

2．过程与方法

（1）通过实验探究静电力的大小，得出库仑定律，并体会物理学实验探究的一般过程。

（2）以库仑扭秤实验为载体，渗透物理文化和科学思想方法的教育。

3．情感态度与价值观

（1）感悟科学探究的方法，领悟实验在物理学科中的地位的作用。

（2）体验和分享探究成功的喜悦，对科学探究产生浓厚的兴趣。

（3）通过静电力与万有引力的类比，使学生体会到自然规律的多样性和统一性，体会到自然界和谐与多样而统一的美。

（4）使学生养成与他人合作、交流、反思的习惯，培养学生的共同探究和团队协作精神。

五．教学准备

1．多媒体课件、感应起电机、数据采集器、力传感器、金属丝一根、库仑扭秤、静电天平、电脑等；

2．学生分组实验准备：玻璃棒、橡胶棒（各二根）、丝绸、毛皮、感应起电机、悬挂的外面包有金属箔的泡沫塑料小球、带有绝缘底座的金属球二个、物理支架、完全相同的金属箔（三块）、静电天平等。

六．教学过程

（一）．创设情景，引入新课

学生分组实验：电荷间有相互作用力

1．教师指导学生完成以下两个实验：将一玻璃棒的中点用绝缘丝线悬挂在物理支架上，使之呈水平、平衡，再用丝绸摩擦其一端A。

①用另一与丝绸摩擦过的玻璃棒B的一端，接近A；

②用一与毛皮摩擦过橡胶棒接近A。

2．让学生分析实验现象。

学生回答、教师点评：电荷间有相互作用力；且同种电荷相互推斥、异种电荷相互吸引。电荷间的相互作用力称为静电力，或库仑力。

3．组织学生对影响静电力大小的可能因素进行猜想，分组讨论后汇报讨论结果，教师用课件投影到屏上。

4．教师引导学生分析：我们从最简单的情景入手。首先研究真空中电荷间的静电力，这样可以不要考虑电荷周围可能存在的复习外部环境了；最好也能忽略电荷的形状、大小及电荷的分布对静电力的影响。进而提出问题：我们曾经学过的什么模型，可以忽略物体的形状、大小？

在学生讨论、汇报后，师生一起小结：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多时，以至带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体可以看作带电的点，叫做点电荷。可见，点电荷和质点一样，都是一种理想化的模型。

体会：创设与主题相关的、真实的物理情景，可以激发学生学习的兴趣和好奇心。物理实验是创设真实情景最有效的工具。对实验现象的分析，既复习了上一节课的知识，又自然地引入即将要探究的电荷间作用力的课题上来。

探究始于问题，培养学生的问题意识是培养学生探究能力的首要目标。而由现实情景切入课题，很自然地激发学生对可能的答案进行猜想和思考。在教学过程中，教师要有足够的耐心听取学生的汇报，不可为了确保教学内容的完成而简单地否定学生的猜想，否则会大大地挫伤学生探究的积极性。相反，利用学生对带电体的形状、大小及环境因素的猜想，能很自然地过渡到对“点电荷”的教学。这符合学生的认知特点，既为后续的探究指明了方向，也能使学生更好地理解库仑定律的适用条件。同时也指出可用空气中电荷间的相互作用来模拟真空中电荷间的相互作用。

（二）．实验探究，新课教学

探究1：定性探究影响静电力大小的因素

1．明确探究的目的。由上面的分析，学生明确了下面用实验验证静电力F与带电体的电荷量Q1、Q2、、距离r之间的关系。教师指导学生观察桌面上器材。

自行设计探究方案。如何探究？如何改变小球的带电量？小组内先讨论探究方案。

学生汇报、教师点评：可以采用控制变量法。根据电荷守恒定律，用不带电的小球与带电球接触可以改变电荷量。

2．教师指导学生利用感应起电机使金属球A和包有金属箔的泡沫塑料小球B