《库仑定律》的优秀教学设计

《库仑定律》的优秀教学设计

在教学工作者实际的教学活动中，总归要编写教学设计，借助教学设计可以提高教学质量，收到预期的教学效果。我们应该怎么写教学设计呢？以下是小编收集整理的《库仑定律》的优秀教学设计，仅供参考，大家一起来看看吧。

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

（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 ……此处隐藏6813个字……>

细线两个泡沫小球A、B，用摩擦起电的橡胶棒接触其中一个小球A，然后把A小球与B小球接触，细线偏离竖直方向一个角度θ。

①保持电量q一定，研究相互作用力F与距离r的关系。

将泡沫小球B逐渐远离A，观察偏角。

②保持距离r一定，研究相互作用力F与电荷量Q的关系。

再把橡胶棒与小球A接触，增加小球A电量，观察偏角；

（6）学生实验、观察记录并得出结论：

先画受力图，如果B对A的力是水平的，则F电=mgtanθ，如果θ越大，则F电越大，这

样可以通过θ的变化来判断F电的变化。

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；

实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气

（二）定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律：

提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢？

根据我们的定性实验，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。这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？

事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，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。

而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难：

①带电体间作用力小，没有足够精密的测量仪器；怎样确定带电体间的作用力的数量关系？

②没有电量的单位，无法比较电荷的多少；怎样确定电荷量的数量关系？

③带电体上电荷分布不清楚，难测电荷间距离。怎样测定电荷间的距离？

同学们，如果是你，你能想到怎样的方法来解决这些困难？

引导学生用类比的方法得出三大困难的对策：

卡文迪许扭称实验——库仑扭称实验，对称性——等分电荷法，质点——点电荷

①、放大思想：力很小，但力的作用效果（使悬丝扭转）可以比较明显。

②、转化思想：力的大小正比于悬丝扭转角，通过测定悬丝扭转角度倍数关系即可

得到力的倍数关系

③、均分思想：带电为Q的金属小球与完全相同的不带电金属小球相碰分开，每小球带电Q/2，同理可得Q/4、Q/8、Q/16等等电量的倍数关系（电荷在两个相同金属球之间等量分配）。课件演示电荷在相同的两个金属球间的等量分配。

④理想化模型思想：把带电金属小球看作点电荷（理想化模型）利用刻度尺间接测量距离。

点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷。它是一个理想化模型，实际上点电荷不存在。 （与“质点”进行比较）

接下来引导学生观看库仑扭秤的实验视频与库仑当时的数据，总结规律。（观看视频）。

库伦在艰苦的条件下，联想到万有引力定律和卡文地许扭称实验，利用巧妙的'库伦扭秤装置和方法，发现了库伦规律。通过刚才的展示过程让学生了解库仑探究的过程、思路、方法。你能用自己的语言总结出规律吗？

电荷间相互作用力与电荷间距离成平方反比关系，与电荷电量乘积成正比。

介绍：库仑扭称实验只能定量测出同种电荷间相互作用力，库仑还利用电单摆实验定量测出异种电荷间作用力大小。让学生体会库仑定律的完美。

二、库仑定律：

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。

公式:

说明: F?kQ1Q2r2

①k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。

让学生回答实际带电体可以看成点电荷的条件。

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。

④F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库仑力（静电力）是与重力，弹力，摩擦力并列的。

任意带电体可以看成是由许多点电荷组成的，所以，知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向。

三、库仑定律与万有引力定律的比较

例题1已知氢核（质子）的质量m2=1.67×10-27 kg，电子的质量m1=9.1×10-31kg，电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C，在氢原子内电子与质子间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核和电子之间的库伦力和万有引力。（课件播放解题过程）

小结：

①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； ②计算说明万有引力远远小于库仑力，以后在研究微观带电粒子的相互作用力时，通常可以忽略万有引力。

讨论:比较库仑定律和万有引力定律（相似点与不同点），你会有什么样的感想？如何认识自然规律的多样性与统一性？

两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。

例题2真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求他们各自所受的库仑力。

小结：选择研究对象，画出受力图，由库伦定律和平行四边形定则求解。

巩固练习：

两个相同的均匀带电小球，分别带Q1=1 C，Q2=-2C，在真空中相距r且静止，相互作用的库伦力为F。

（1）今将Q1、Q2、r都加倍，问作用力变化？

（2）只改变两电荷的电性，作用力如何？

（3）只将r增大两倍，作用力如何？。

（4）将两个球接触一下后，仍放回原处，作用力如何？

（5）使两球接触后，如果库伦力的大小不变，应如何放置两球？课堂小结：

今天你学到了什么？让学生总结本节的内容。

作业:课本练习2、3题。

（七）板书设计：

第二节库伦定律

1、库仑定律

2、公式F

3、适用条件：真空中点电荷之间的相互作用

（1）点电荷

(2)k的物理意义