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高中物理:《库仑定律》教案

作者: 小汐   发布时间: 2018-09-02 10:34 浏览: 83

库仑定律描述的是电荷间相互作用的基本规律,是高中物理电磁学学习的基础。在本节课的教学从学生已有认识出发,采用了一个定性实验,进而得出结论。福建教师招考信息网整理《库仑定律》教案,看看在课堂上如何展示库仑定律的发现过程及库仑定律的内容。

一、教学目标

(一)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。

(二)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.渗透理想化方法,培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力。

(三)情感态度与价值观

通过静电力和万有引力的类比,让学生体会到自然规律的统一性和多样性。

二、教学重难点

(一)教学重点

库仑定律的理解与应用

(二)教学难点

库仑定律的实验探究过程

三、教学过程

(一)引入

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?让我们一起进入本节《库仑定律》的学习。

(二)通过实验探究电荷间作用力的决定因素

1.定性实验探究:影响电荷间相互作用力的因素

猜想:电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状有关。

问:大家对研究对象的选择有什么好的建议吗? 

答:在静电学研究中,经常使用的是球体

问:实验应该采取什么方法?

答:控制变量法

问:作用力的大小可以通过什么方法直观地显示出来?

答:比较悬线偏角的大小

定性实验结论:

电量q一定,距离r越小,偏角越大,作用力F越大;

距离r一定,电量q增加,偏角变大,作用力F越大。

2.定量实验探究,结合物理学史,得出库仑定律: 

根据定性实验,电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大,随着距离的增大而减小,通过类比可以猜想电荷之间的作用力是否与万有引力相似呢?物理学家卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力,但是仅靠一些定性的实验,不能证明这样的结论。直到库仑用扭秤实验验证了这一猜想,所以将这一描述电荷间相互作用的规律命名为库仑定律。

介绍库仑扭秤实验:实验设计的巧妙之处在于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。

(三)库仑定律

1.内容:真空中两个点电荷间的作用力大小与两电荷量的乘积成正比,与电荷间的距离平方成反比;方向在它们的连线上。这个规律叫做库仑定律。电荷间这种相互作用的电力叫做静电力或库仑力。

2.公式:

库仑定律.jpg  

3.说明: 

(1)k为静电力常量, k=9.0×109N.m2/C2,其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的,使用库仑定律计算时,各物理量的单位必须是:F:N,Q:C,r:m。

(2)库仑定律的适用条件:真空中,两个点电荷之间的相互作用。

(3)关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法,使用公式计算时,点电荷电量用绝对值代入公式进行计算,然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向。 

(4)F是Q1与Q2之间的相互作用力,是Q1对Q2的作用力,也是Q2对Q1的作用力的大小,是一对作用力和反作用力,即大小相等方向相反。

(5)库仑定律在应用时,可以不代入电性符号,直接代入绝对值,最后判定方向。

4.库仑定律与万有引力的比较

库仑定律.jpg

物理学史上,对电荷间相互作用的规律的探究体现了类比推理思想。在介绍这部分内容时,可以让学生体会猜想在物理研究中的作用,让学生懂得以现有的知识和自身洞察力为基础进行猜想,也是创造力的体现。

 

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