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高中物理《库仑定律》教学设计(精选6篇)
作为一无名无私奉献的教育工作者,就有可能用到教学设计,教学设计把教学各要素看成一个系统,分析教学问题和需求,确立解决的程序纲要,使教学效果最优化。那么教学设计应该怎么写才合适呢?下面是小编帮大家整理的高中物理《库仑定律》教学设计,欢迎阅读与收藏。
高中物理《库仑定律》教学设计 1
【课题】
人教版《普通高中课程标准实验教科书物理(选修3-1)》第一章第2节《库仑定律》
【课时】
1学时
【教学目标】
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。
【教学过程和内容】
<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的方向有了一定的认识。我们把电荷间的作用力叫做静电力,那么静电力的大小满足什么规律呢?让我们一起进入本章第二节《库仑定律》的学习。
<库仑定律的发现>
活动一:思考与猜想
同学们,电荷间的作用力是通过带电体间的相互作用来表现的,因此,我们应该研究带电体间的相互作用。可是,生活中带电体的大小和形状是多种多样的,这就给我们寻找静电力的'规律带来了麻烦。
早在300多年以前,伟大的牛顿在研究万有引力的同时,就曾对带电纸片的运动进行研究,可是由于带电纸片太不规则,牛顿对静电力的研究并未成功。
(问题1)大家对研究对象的选择有什么好的建议吗?
在静电学的研究中,我们经常使用的带电体是球体。
(问题2)带电体间的作用力(静电力)的大小与哪些因素有关呢?
请学生根据自己的生活经验大胆猜想。
<定性探究>电荷间的作用力与影响因素的关系
实验表明:电荷间的作用力F随电荷量q的增大而增大;随距离r的增大而减小。
(提示)我们的研究到这里是否可以结束了?为什么?
这只是定性研究,应该进一步深入得到更准确的定量关系。
(问题3)静电力F与r,q之间可能存在什么样的定量关系?
你觉得哪种可能更大?为什么?(引导学生与万有引力类比)
活动二:设计与验证
<实验方法>
(问题4)研究F与r、q的定量关系应该采用什么方法?
控制变量法
(1)保持q不变,验证F与r2的反比关系;
(2)保持r不变,验证F与q的正比关系。
<实验可行性讨论>.
困难一:F的测量(在这里F是一个很小的力,不能用弹簧测力计直接测量,你有什么办法可以实现对F大小的间接测量吗?)
困难二:q的测量(我们现在并不知道准确测定带电小球所带的电量的方法,要研究F与q的定量关系,你有什么好的想法吗?)
(思维启发)有这样一个事实:两个相同的金属小球,一个带电、一个不带电,互相接触后,它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等。
这说明了什么?(说明球接触后等分了电荷)
(追问)现在,你有什么想法了吗?
<实验具体操作>定量验证
实验结论:两个点电荷间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比。
<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。
启示一:类比猜想的价值
读过牛顿著作的人都可能推想到:凡是表现这种特性的相互作用都应服从平方反比定律。这似乎用类比推理的方法就可以得到电荷间作用力的规律。正是这样的类比,让电磁学少走了许多弯路,形成了严密的定量规律。马克·吐温曾说“科学真是迷人,根据零星的事实,增添一点猜想,竟能赢得那么多的收获!”。科学家以广博的知识和深刻的洞察力为基础进行的猜想,才是最具有创造力的思维活动。然而,英国物理史学家丹皮尔也说“自然如不能被目证那就不能被征服!”
启示二:实验的精妙
1785年库仑在前人工作的基础上,用自己设计的扭称精确验证得到了库仑定律。(库仑扭称实验的介绍:这个实验的设计相当巧妙。把微小力放大为力矩,将直接测量转换为间接测量,从而得到静电力的作用规律——库仑定律。)
<讲解库仑定律>
1.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。
2.数学表达式:(说明),叫做静电力常量。
3.适用条件:(1)真空中(一般情况下,在空气中也近似适用);(2)静止的;(3)点电荷。
(强调)库仑定律的公式与万有引力的公式在形式上尽管很相似,但仍是性质不同的两种力。我们来看下面的题目:
<达标训练>
例题1:(通过定量计算,让学生明确对于微观带电粒子,因为静电力远远大于万有引力,所以我们往往忽略万有引力。)
(过渡)两个点电荷的静电力我们会求解了,可如果存在三个电荷呢?
(承前启后)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此,多个点电荷对同一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。
例题2:(多个点电荷对同一点电荷作用力的叠加问题。一方面巩固库仑定律,另一方面,也为下一节电场强度的叠加做铺垫。)
(拓展说明)库仑定律是电磁学的基本定律之一。虽然给出的是点电荷间的静电力,但是任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的。所以,如果知道了带电体的电荷分布,就可以根据库仑定律和平行四边形定则求出带电体间静电力的大小和方向了。而这正是库仑定律的普遍意义。
<本堂小结>
板书设计:
<课外拓展>
1.课本第8页的“科学漫步”栏目,介绍的是静电力的应用。你还能了解更多的应用吗?
2.万有引力与库仑定律有相似的数学表达式,这似乎在预示着自然界的和谐统一。课后请同学查阅资料,了解自然界中的“四种基本相互作用”及统一场理论。
【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,重视对物理演示实验和学生在课堂上经历猜想——逻辑推理——设计实验——实验验证等环节,课堂上在教师的引导下,学生的参与热情很高。而实验实际操作的准确性也是本节课的一大亮点。特别注意的是在实验操作时,对空气的干燥程度要求很高,因此,采用了两台大功率的空气干燥装置(电热风扇)来创造实验条件。
注:孙建龙老师参加重庆市高中物理优质课大赛荣获重庆市一等奖(授课内容:库仑定律)
高中物理《库仑定律》教学设计 2
任务分析
本课使用的教材是人民教育出版社出版的高中物理选修3-1。本课的资料是第一章和第二节库仑定律。本节的核心是库仑定律,它是静电学的第一个实验定律,是研究电场强度的基础,是电磁学的基本定律,也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体之间的相互作用规律,为整个电磁学奠定了基础,所以在本章中起着重要的作用。
在学习本课资料之前,学生已经具备了粒子梦想化模型的思维方法,并且明白两个轻而小的带电体经过相互作用而被吸引或排斥。
育才中学是一所扶贫寄宿学校,大部分学生来自宁夏南部。他们缺乏自我操作本事、合作探究意识和交流评价习惯。所以,教师应当在教学中给予及时的鼓励和指导。
这节课的教学资料有两条主线。第一个是知识层面。首先,经过“演示”栏中“探索影响电荷间相互作用的因素”的定性实验进行介绍。在此基础上,展示了库仑定律的历史背景。掌握真空中点电荷之间的相互作用规律,即库仑定律;第二个是方法层面,即研究多个量之间关系的方法,间接测量某个物理量的方法
(1)了解电荷间相互作用力的规律,掌握库仑定律的资料和应用。
(2)经过演示实验,我们首先定性地理解电荷之间的相互作用力,然后定义库仑法律和适用条件。
2、过程与方法、情感、态度与价值观
(1)经过观察和演示实验,总结出电荷之间的相互作用规律。培养学生的观察、分析和概括本事。
(2)经过静电力与万有引力的比较,体验自然规律的多样性和统一性。
(3)体验一些研究物理问题的常用方法,如控制变量法、梦想模型法、类比法等。
三、重点和难点
重点:电荷之间的相互作用力与电荷的距离和数量之间的关系。
难点:应用库仑定律的资料和适用条件。
第四,教学资源
1、视频剪辑:库仑扭转平衡
2、演示实验:探索影响电荷间相互作用力因素的实验
3、课件:PPT幻灯片
V.设计理念
根据新课程改革的理念和目标,要求充分发挥学生学习的主体性,丰富学生在学习过程中的体验,让学生在教师的指导下观察、实验、分析、总结和应用自我,在参与体验的.基础上学习知识和方法,培养科学精神和态度。
在本课中,用《三国志吴书》中写的“琥珀不带烂芥末”和手摇静电传感器来演示放电现象,并将其引入新课,为课堂实验做必要的准备。
让学生在教师的指导下,经过观察演示实验现象,猜测影响带电体间相互作用力的因素。
教师适时启发和引导学生制定F与R、F与q定性探究的实验方案。经过演示实验对F与R、F与q的关系进行定性研究。然后,经过比较万有引力,结合类比法和库仑对电荷间相互作用力的探索,引入库仑扭转平衡实验,得出库仑定律。
本文回顾了人类探索电荷间相互作用力的历史,并进行相应的人文教育。利用现有的实验设备,让学生参与开发实验,验证F与R2成反比,并进行实验验证。
六,教学过程
1、教学的主要环节
这门课主要分为四个环节:
第一个链接场景引入了两个电荷之间的强大交互作用。第二个环节,经过猜想、学生的定性实验进行定性探究,得出两个电荷之间的力和距离与电荷之间的关系。
在第三个环节中,作者经过比较引力并结合前人研究的历史背景,定量地探讨了库仑定律及其适用条件。
第四步是经过简单的例子巩固库仑定律的应用。
2、教学流程图
3、教学过程描述
(1)情景:《三国志吴书》写道“琥珀不带烂芥末”,手摇静电传感器演示了放电现象,并引入了新的一课
(2)活动一经过实验现象启发学生根据已有的知识猜测哪些因素与两个电荷之间的作用力有关,并经过讨论得出两个电荷之间的作用力与距离和电荷数量有关的结论。在此基础上,引导学生制定研究计划和组织小组实验,对上述猜想进行定性探索,并经过每个小组对实验中观察到的现象进行分析和交流。
(3)活动经过以往的研究历史,并与万有引力相比较,用控制变量的方法定量研究了两个电荷之间的相互作用力与电荷的距离和数量之间的关系。经过讨论,得出库仑定律。
(4)活动三经过常识和现有知识讨论库仑定律公式的适用条件。
(5)经过简单的例子巩固对库仑定律的理解,并根据库伦力的计算公式比较微观粒子之间的引力和库伦力的大小。
高中物理《库仑定律》教学设计 3
1、库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律,又是学习电场强度的基础不仅仅要求学生定性明白,并且还要求定量了解和应用。
2、展示库仑定律的资料和库仑发现这必须律的过程,并强调该定律的条件和远大意义。
二教学目标
(一)知识与技能
1、理解库仑定律的含义和表达式,明白静电常量。了解库仑定律的适用条件,学习用库仑定律解决简单的问题。
2、渗透梦想化思想,培养由实际问题进行简化抽象思维建立物理模型的力。
(二)过程与方法
经过认识科学家在了解自然的过程中常用的科学方法,培养学生善用类比方法、梦想化方法、实验方法等物理学习方法。(三)情感态度与价值观
经过对库仑定律探究过程的讨论,使学生掌握科学的探究方法,激发学生对科学的热
三、教学重难点
(一)重点
对库仑定律的理解
(二)难点
对库仑定律发现过程的探讨。
四、学情分析
学生在高一已经学习了万有引力的基本知识,为过渡到本节的学习起着铺垫作用,学生已具备了必须的探究本事、逻辑思维本事及推理演算本事。能在教师指导下经过观察、思考,发现一些问题和解决问题
五、课前准备
学生准备展示学案上预习的情景,教师准备必要的课件
六、教学方法
比较库仑定律与万有引力定律的异同。
七、课时安排
1课时
八、教学过程
1、教师演示1、1-6的实验。
2、学生注意观察小球偏角的变化以及引起这一变化的原因。
3、经过对实验现象的定性分析得到:电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大,随距离的增大而减小。
4、法国物理学家库仑,用实验研究了电荷间相互作用的电力,这就是库仑定律。
资料:真空中的`两个点电荷之间的作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
表达式:k叫静电力常量,k=9109Nm2C2。
5、介绍点电荷:
①不研究大小和电荷的具体分布,可视为集中于一点的电荷。
②点电荷是一种梦想化模型。
③介绍把带电体处理为点电荷的条件:带电体间的距离比它们自身的大小大得多,带电体的形状和大小对相互作用力的影响能够忽略不计时。
6、任意带电体所受的力能够看作是多个点电荷所受力的合力。
7、库仑定律与万有引力定律(计算下题)
试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。已知电子的质量m1=9、1010-31kg,质子的质量m2=1、6710-27kg,电子和质子的电荷量都是1.6010-19C。
分析:这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力,而是列公式,化简之后,再求解。
解:电子和质子间的静电引力和万有引力分别是:
(回答思考与讨论)能够看出:万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,表述的都是力,这是相同之处;它们的实质区别是:首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力。其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多,所以在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要研究静电力,万有引力虽然存在,但相比之下十分小,所以可忽略不计。
九、板书设计
1库仑定律
a、资料:真空中的两个点电荷之间的作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
b、表达式:
2、点电荷
a、不研究大小和电荷的具体分布,可视为集中于一点的电荷。
b、点电荷是一种梦想化模型。
c、介绍把带电体处理为点电荷的条件:带电体间的距离比它们自身的大小大得多,带电体的形状和大小对相互作用力的影响能够忽略不计时。
十、教学反思
1、为突破重难点应讲清库仑定律及适用条件,说明库仑力贴合力的特征,遵守牛顿第三定律。
2、为定性演示库仑定律,应使带电小球表面光滑,防止尖端放电,支架应选绝缘性能好的,空气要干燥。
3、说清K的单位由公式中各量单位确定,其数值则由实验确定。
高中物理《库仑定律》教学设计 4
教学目标:
(一)知识与技能
1、掌握库仑定律,要求知道点电荷的概念,理解库仑定律的含义及其公式表达,知道静电力常量。
2、会用库仑定律的公式进行有关的计算。
3、知道库仑扭秤的实验原理。
(二)过程与方法
通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素,再得出库仑定律
(三)情感态度与价值观
培养学生的观察和探索能力
教学重点:掌握库仑定律
教学难点:会用库仑定律的公式进行有关的计算
教学方法:讲授法
教学用具:库仑扭秤(模型或挂图)。
教学过程:
(一)复习上课时相关知识
(二)新课教学【板书】----第2节、库仑定律
提出问题:电荷之间的相互作用力跟什么因素有关?
演示:带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向。使同学通过观察分析出结论(参见课本图1.2-1)。
【板书】:
1、影响两电荷之间相互作用力的因素:
距离。
2.电量。
2、库仑定律
内容表述:力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。作用力的方向在两个点电荷的连线上
公式:
静电力常量k = 9.0×109N·m2/C2
适用条件:真空中,点电荷——理想化模型
介绍:
(1)关于“点电荷”,应让学生理解这是相对而言的,只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略,带电体就可以看作点电荷。严格地说点电荷是一个理想模型,实际上是不存在的这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念。容易出现的错误是:只要体积小就能当点电荷,这一点在教学中应结合实例予以纠正。
(2)要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空,也可近似地用于气体介质,对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释,只能简单地指出:为了排除其他介质的影响,将实验和定律约束在真空的条件下。
扩展:任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律。用矢量求和法求合力。
利用微积分计算得:带电小球可等效看成电量都集中在球心上的'点电荷。
静电力同样具有力的共性,遵循牛顿第三定律,遵循力的平行四边形定则。
【板书】:
3、库仑扭秤实验(1785年,法国物理学家-库仑)
演示:库仑扭秤(模型或挂图)介绍:物理简史及库仑的实验技巧。
实验技巧:
(1)小量放大。
(2)电量的确定。
【例题1】:试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。已知电子的质量m1=9.10×10-31kg,质子的质量m2=1.67×10-27kg.电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C.
分析:这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力,而是列公式,化简之后,再求解。
解:电子和质子间的静电引力和万有引力分别是可以看出,万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,表述的都是力,这是相同之处;它们的实质区别是:首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力。其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多,因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不计。
【例题2】:详见课本P9
小结:对本节内容做简要的小结
作业:复习本节课文及阅读科学漫步
高中物理《库仑定律》教学设计 5
教学目标
(一)知识与技能
1、明白两种电荷及其相互作用。明白点电荷量的概念。
2、了解静电现象及其产生原因;明白原子结构,掌握电荷守恒定律。
3、明白什么是元电荷。
4、掌握库仑定律,要求明白明白点电荷模型,明白静电力常量,会用库仑定律的。公式进行有关的计算。
(二)过程与方法
2、经过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开。但对一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。
3、类比质点理解点电荷,经过实验探究库仑定律并能灵活运用。
(三)情感态度与价值观
经过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质,认识梦想化是研究自然科学常用的方法,培养科学素养,认识类比的方法在现实生活中有广泛的应用。
重点:电荷守恒定律,库仑定律和库仑力。
难点:利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题,库仑定律的理解与应用。
教具:丝绸,玻璃棒,毛皮,硬橡胶棒,绝缘金属球,静电感应导体,通草球,多媒体课件。
教学过程:
第1节电荷库仑定律(第1课时)
(一)引入新课:多媒体展示:闪电撕裂天空,雷霆震撼着大地。
师:在这惊心动魄的自然现象背后,蕴藏着许多物理原理,吸引了不少科学家进行探究。在科学史上,从最早发现电现象,到认识闪电本质,经历了漫长的岁月,一些人还为此付出过惨痛的代价。下头请同学们认真阅读果本“接引雷电下九天”这一节,了解我们人类对闪电的研究历史,并完成下述填空:
电闪雷鸣是自然界常见的现象,蒙昧时期的人们认为那是“天神之火”,是天神对罪恶的惩罚,直到1752年,伟大的科学家xxxx冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验,把天电引了下来,发现天电和摩擦产生的电是一样的,才使人类摆脱了对雷电现象的迷信。
师强调:以美国科学家的富兰克林为代表的一些科学家冒着生命危险去捕捉闪电,证实了闪电与实验室中的电是相同的。
雷电是怎样构成的?(大气中冷暖气流上下急剧翻滚,相互摩擦,云层就会积聚电荷,当电荷积累到必须程度,瞬间发生大规模的放电,就产生了雷电)物体带电是怎样回事?电荷有哪些特性?电荷间的相互作用遵从什么规律?人类应当怎样利用这些规律?这些问题正是本章要探究并做出解答的。
师:本节课我们重点研究了解几种静电现象及其产生原因,电荷守恒定律。
(二)新课教学
复习初中知识:
师:根据初中自然的学习,用摩擦的方法可使物体带电,请举例说明。
生:用摩擦的方法。如:用丝绸摩擦过的玻璃棒,玻璃棒带正电;用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,橡胶棒带负电。
演示实验1:先用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑,看有什么现象?然后用绸子摩擦玻璃棒或用毛皮摩擦橡胶棒,再靠近碎纸屑看有什么现象?让学生分析两次实验现象的异同;并分析原因。
教师总结:摩擦过的.物体性质有了变化,带电了或者说带了电荷。带电后,能吸引轻小物体,并且带电越多,吸引力就越大,能够吸引轻小物体,我们说此时物体带了电。而用摩擦的方法使物体带电就叫做摩擦起电。
人类从很早就认识了摩擦起电的现象,例如公元1世纪,我国学者王充在《论衡》一书中就写下了“顿牟掇芥”一语,指的是用玳琩的壳吸引轻小物体。
之后人们认识到摩擦后的物体所带的电荷有两种:用丝绸摩擦过的玻璃棒的所带的电荷是一种,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是另一种。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
高中物理《库仑定律》教学设计 6
(1)教材分析:
库仑定律不仅仅是电荷相互作用的基本定律,也是学习电场强度和电势差概念的基础。这也是本章的重点,要求学生不仅仅要定性地了解,还要定量地理解和应用。对于库仑定律,教材从学生已有的知识出发,采用定性实验,然后得出结论。库仑定律是研究电场强度和电势差概念的基础,也是本章的重点。展示库仑定律的资料和库仑发现这必须律的过程,并强调其条件和意义。
(2)学术条件分析:
两种电荷及其相互作用,电荷的概念,带电的知识,万有引力定律和卡文迪什扭转平衡实验都是学生们学的。本节的重点是做好定性实验,让学生清楚地了解实验探究的过程。
(三)教学目标:
1、知识和技能:
(1)经过定性实验探究和理论探究,了解库仑定律建立的过程。
(2)库仑定律的资料、公式和适用条件,掌握库仑定律。
2、过程和方法
(1)经过定性实验,培养学生观察和总结的本事,理解库仑扭转平衡实验。
(2)经过建立点电荷模型,实现了梦想化模型的方法。
3、情感态度和价值观
(1)培养与他人交流合作的本事,提高理论联系实际的意识。
(2)了解人类认识电荷之间相互作用的历史过程,培养学生对科学的好奇心,体验探索自然规律的艰辛和欢乐。
(4)教学重点和难点:
教学重点:库仑定律及其理解和应用
教学难点:库仑定律的实验探索
教学难点突破措施:定性实验探究与定量实验录像和理论探究相结合。
(5)教学工具:
多媒体课件、毛皮、橡胶棒、气球、玻璃棒、丝绸、易拉罐、泡沫球、铁架。
(6)教学过程:
引入新课程
演示实验:当橡胶棒和玻璃棒相互摩擦并靠近罐子时会发生什么?
(罐子被橡胶棒和玻璃棒吸引并滚动。既然电荷之间有相互作用,什么因素与电荷之间相互作用力的大小有关?
新课教学:
首先,经过实验探索电荷间作用力的决定因素
(a)定性实验调查:
探索1:影响电荷间相互作用力的因素
猜想:电荷之间的相互作用力可能与距离、电荷量、带电体形状等有关。
如何在实验中进行定性研究?
(1)你认为实验中应当采用什么方法来研究电荷间的相互作用力和可能的因素之间的关系?
学生:控制变量法。
(2)请阅读课本。如果你想比较这个力的大小,有什么方法能够直观地显示出来?学生:比较悬挂线的偏转角
组织学生根据现有设备设计可能的实验方案。
(3)你想选择什么实验设备?
球形导体、两个自制细线泡沫球、铁架、橡胶棒、毛皮和气球。
(4)实验前,想想:如何改变带电体的电荷。
(5)实验探究步骤:
引导学生了解实验的具体步骤:
两个泡沫球A和B都很薄,其中一个与一个摩擦带电的橡胶棒接触,然后球A与球B接触,细线偏离垂直方向一个角度。
坚持电量q不变,研究相互作用力f与距离R的关系。
逐渐将泡沫球b移离a,并观察偏转角。
坚持距离r不变,研究相互作用力f与电荷q之间的关系。
然后将橡胶棒与球A接触,增加球A的力量,观察偏转角;
(6)学生的实验和观察记录并得出结论:
先画出力图,如果B对A的力是水平的,那么F=1
(二)定量实验探索,结合物理学史,得出库仑定律:
提出这样一个问题:带电体之间的力与距离和电荷量之间的定量关系是什么?
根据我们的定性实验,电荷之间的力随着电荷的增加而增加,随着距离的增加而减小。这使我们模糊地怀疑电荷之间的力是否具有类似于重力的形式。
事实上,很久以前,一些学者也猜到了这一点。卡文迪什和普利斯特确信“平方反比”定律适用于电荷之间的力。然而,仅有一些定性实验不能证明这一结论。
库仑证实了这一推测。当库仑探索三者之间的定量关系时,当时的定量实验遇到了三大困难:
(1)带电体之间的力很小,没有精确的测量仪器;如何确定带电体间力的定量关系?
没有电的单位,也不可能比较电荷的数量;如何确定电荷的定量关系?
带电体上的电荷分布不清楚,难以测量电荷之间的距离。如何测量电荷之间的距离?
同学们,如果是你,你能想到什么方法来解决这些困难?
引导学生经过类比得出三个难点对策:
卡文迪什扭转试验——库仑扭转试验,对称——等电荷法,粒子——的点电荷
放大思维:力很小,但力的效果(扭曲悬丝)能够很明显。
(2)变换思想:力与悬丝的扭转角成正比,能够经过测量悬丝扭转角的倍数关系得到
得到力的多重关系
等分的概念:一个带Q的金属球与一个相同的不带电荷的金属球碰撞,每个球带Q2。同样,能够得到Q4、Q8、Q16等的倍数关系(电荷在两个相同的金属球之间均匀分布)。课件演示了两个相同的金属球之间电荷的均匀分布。
梦想化模型思想:将带电金属球作为点电荷(梦想化模型),用标尺间接测量距离。
点电荷:当带电体之间的距离远大于它们自身的尺寸,从而能够忽略带电体的形状和电荷分布对它们之间作用力的影响时,这种带电体能够视为带电点,称为点电荷。这是一个梦想化的模型,事实上,点电荷并不存在。(与“粒子”比较)
接下来,引导学生观看库仑扭秤的实验视频和库仑当时的数据,并总结规律。(观看视频)。
在困难的条件下,库仑把万有引力定律和卡尔文的扭转平衡实验联系起来,并利用巧妙的库仑扭转平衡装置和方法发现了库仑定律。经过刚才的演示过程,让学生了解库仑探究的过程、思路和方法。你能用自我的语言总结这些规则吗?
电荷之间的相互作用力与电荷之间的距离成反比,与电荷和电的乘积成正比。
引言:库仑扭摆试验只能定量测量同一电荷之间的.相互作用力,库仑扭摆试验也能够定量测量不一样电荷之间的相互作用力。让学生体验库仑定律的完美。
第二,库仑定律:
资料:真空中两点电荷之间的力与两个电荷的乘积成正比,与电荷之间距离的平方成反比;方向在他们的连接上。这个定律叫做库仑定律。
电荷之间的这种相互作用称为静电力或库伦力。
公式:
解释:华氏度?kQ1Q2r2
k为静电力常数,k=9.0109nm2C2,其大小由实验方法确定。单位由公式中的f、q和r的单位决定。当使用库仑定律时,每个物理量的单位必须是:f:n,q:c,r:m。
库仑定律的适用条件:真空中两点电荷的相互作用。
让学生回答实际带电体可视为点电荷的条件。
思考:当R趋向于0时,F趋向于无穷大吗?
(3)关于吸引或排斥的表达方法
F是Q1和Q2之间的相互作用力,Q1和Q2之间的作用力,Q2和Q1之间的作用力大小,是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反。
库伦力(静电力)与重力、弹性和摩擦力并列。
任何带电体都能够看作是由许多点电荷组成的。所以,已知带电体上的电荷分布,带电体间静电力的大小和方向就能够根据库仑定律和力合成定律计算出来。
3、库仑定律与重力定律的比较
例1:众所周知,氢核(质子)的质量m2为1.6710-27千克,电子的质量m1为9.110-31千克,电子和质子的电荷为1.6010-19C,氢原子中电子和质子之间的最短距离为5.310-11米。试比较氢原子中氢核和电子之间的库伦力和引力。(课件播放问题解决过程)
摘要:
(1)应用库仑定律时,能够直接用绝对值代替电气符号,最终确定方向;计算证明,万有引力远小于库伦力。将来研究微观带电粒子的相互作用力时,重力通常能够忽略不计。
当讨论:来比较库仑定律和万有引力定律(异同)时,你有什么感受?如何理解自然规律的多样性和统一性?
两个或两个以上点电荷对某个点电荷施加的力等于每个点电荷单独对该电荷施加的力的矢量和。
例2真空中有三个点电荷,它们固定在边长为50厘米的等边三角形的三个顶点上。每个点电荷为210-6C,计算它们各自的库伦力。
摘要:选择研究对象,绘制应力图,用库仑定律和平行四边形法则求解。
整合练习:
两个相同的均匀带电球体,Q1=1,Q2=-2,彼此分开,仍然在真空中,相互作用的库仑力为f
(1)今日,Q1、Q2和r都加倍了,并且要求改变作用力。
(2)仅改变两个电荷的电学性质,作用力是什么?
(3)当R只增加两倍时,作用力是多少?
(4)在接触两个球之后,它们仍然被放回原位。作用力是什么?
(5)如果两个球接触后库伦力不变,如何放置它们?课堂总结:
你今日学到了什么?请学生总结本节资料。
作业:课本中的练习2和3。
(七)黑板设计:
第二节库仑定律
1、库仑定律
2、公式F
?kQ1Q2
r2
3、适用条件:真空中点电荷之间的相互作用
(1)点收费
(2)k的物理意
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