资源简介

《库仑定律》教学设计
教学内容分析
《库仑定律》一节，渗透着很多物理的核心素养内容。从物理观念来看，库仑定律中有运动与相互作用观念；从科学思维来看，让我们体会构建模型、类比推理、对比分析等在研究具体问题中的重要作用；从科学探究来看，体会库仑扭秤实验设计的实验思想与方法；从科学态度与责任来看，本节有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、创新意识等科学素养教育题材，为情感态度价值观的渗透提供了丰富的空间。
本节内容的核心是库仑定律，是电场力的性质这一章的基础核心，是学习电场强度的基础。本节的教学内容从两个方面展开，第一为探究过程，通过实验研究多个变量之间的关系，结合构建模型、类比推理，让学生体验从猜想到验证、从定性上升到定量的科学探究的过程，使学生的认识从感性认识上升到理性认识，得出库仑定律的内容；第二为知识体系，掌握真空中点电荷之间相互作用的规律即库仑定律。
学情分析
通过以前的学习，学生已经理解电荷及其守恒定律，知道了使物体起电的三种方法——摩擦起电、接触起电、感应起电。同时，学生明确知道电荷之间是有相互作用的——同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，所以研究电荷之间的作用力的大小和方向这个问题，引入是很容易的。而对于研究电荷之间的相互作用力的分析和研究方法，对于学生来说是很重要的。如构建模型法得出点电荷，类比万用引力定律公式的形式推理得出库仑定律的公式，由卡文迪什的扭秤实验设计，联想体会库仑扭秤的设计原理和思想。
教学目标
1.通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。
2.通过与质点模型类比，知道点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件，进一步体会科学研究中的理想模型方法。
3.体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法。
4.理解库仑定律的内涵和适用条件，对比库仑定律和万有引力定律的形式，体会物理学的和谐统一之美，提高物理学习兴趣。
5. 能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力，会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题。
教学重难点
教学的重点：
1.通过观察演示实验，概括出电荷间的作用规律。培养学生观察、分析、概括能力。
2.体会研究物理问题的常用方法——控制变量、理想模型、微量变换放大、类比法等。
教学的难点：理解库仑定律内容、适用条件及应用。
教学流程
利用生活现象，引导学生分析影响库仑力的大小因素 利用力的平衡导出电荷之间的力与悬线的倾角关系 对库仑定律形式的猜测 库仑扭秤实验装置和实验原理介绍 库仑定律的内容和适用条件 库仑定律的应用
教学过程
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
知识回顾 自然界中存在哪两种基本电荷？它们之间的相互作用的规律是什么？ 提出问题： 电荷之间作用力的大小与什么因素有关呢？ 回答：正电荷和负电荷；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 唤醒学生已学知识，为新课教学提供知识基础。
探究启航 演示实验 库仑定律定性研究 库仑实验的历史背景 库仑定律内容 点电荷 库仑实验的定量研究 知识总结 思维飞跃： 1.一个放在北京的电荷和一个放在南京的电荷之间的作用力是否可以忽略？ 2.如果这两个电荷都放在这个讲桌上并且相互靠近，电荷之间的作用力与思考1中的力相比较，哪个大？ 3.视频：小孩被静电打飞了 4.毛皮摩擦过的橡胶棒能把人电飞吗？ 思维提升： 思考一：这个力的大小通过什么可以比较出来？ 思考二：多个因素影响的时候，我们一般会采用什么方法进行研究？ 请同学们阅读课本，结合课本实验，验证猜想。 多媒体演示实验动画：【教材3-1:1.2-1】分析演示 对实验进行讲解： O是一个带正电的物体。把系在绝缘丝线上的带正电的小球分别系在P1、P2、P3位置，比较相同的小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。 1、控制小球电荷量不变，将小球放在不同的位置，观察受力情况 2、控制距离不变，改变小球电荷量，观察受力情况 请同学们观察实验动画，得出定性结论 引导深入： 根据控制变量法可猜想： r一定时， q一定时， 解决疑惑： （一）历史介绍 1.早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律。 2.卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。 3.定量讨论电荷间的相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律。 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。（板书） 请同学们思考，该定律的适用条件？ 总结：（1）真空中 （2）静止的 （3）点电荷 （板书） 提出问题： 1.什么是点电荷？ 2.点电荷可以与我们学习过的什么知识作类比分析？ 总结：1.点电荷定义：当研究带电体问题时，带电体的形状和大小可以忽略不计，只把它看做是个有质量有电荷量的点（板书） 2.点电荷是理想化模型（板书） 库仑的实验(实验解说加视频理解) 、法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。 介绍：1.实验装置2.器材组成3.实验原理：4.实验方法：5.实验步骤 重点讲述：(1)F与r2关系的验证。 ①设计思想：控制变量法——控制q1、q2不变 ②结果：库仑精确地用他的扭秤实验测量了两个带电小球在不同距离下的静电力，证实了自己的猜测。基本上验证了F与r之间的平方反比关系。 (2)如何解决电荷量测量问题，验证F与q1、q2的关系？ 库仑利用两个相同金属小球，一个带电、一个不带电，相互接触后，它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等，因此断定，两小球带电荷量平分。多次重复，得到很多不同电荷量。这样库仑就巧妙地解决了这个问题，用这个方法依次得到了原来电荷量的1/2、1/4、1/8等的电荷，从而顺利地验证得出 讲解后，请同学们观看库伦扭称实验视频 总结实验视频得出库仑定律表达式： F＝k k为静电力常量，k＝9.0×10－9 N·m2/C2。（板书） 请同学们小组讨论：下列说法是否正确 大胆猜想影响电荷间相互作用力的因素：①距离；②电荷量.... 学生带着问题进行阅读，先自己感受实验如何进行，思考出方法和大概过程。 学生思考后知道，实验方法是控制变量法。看绳子偏离的角度可以比较力的大小。 听讲，掌握实验装置的作用。 通过观察实验得到初步定性结论：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 学生存疑，带电体的作用力与电荷量、距离究竟是什么关系（定量）？ 感悟科学真理的发展。 在课本上找到相应内容勾画、标注 阅读定律，回答问题：真空中两个静止点电荷 学生阅读课本讨论回答： 1.点电荷的定义 2.力学中的质点 了解实验 知道该实验的物理思想 观看视频，感悟实验思想，领会实验过程。 讨论得出结果： （板书） 回顾知识 基于物理来源于生活，从现象到本质，由已知知识到未知知识，层层深入，激发学生探索欲 在猜想的基础上继续思考，为实验探究结论做准备；本实验采用多媒体演示完成，不在进行实验操作。 控制变量定性分析：通过实验研究多个变量之间的关系，结合构建模型、类比推理，让学生体验从猜想到验证、从定性上升到定量的科学探究的过程，使学生的认识从感性认识上升到理性认识，得出库仑定律的内容。 了解库仑定律建立的历史背景知识，一方面使学生的思维和科学家的思维产生共鸣，体会类比法的成功，同时了解物理学家的智慧以及对科学真理的不懈追求；另一方面增加学生的好奇心和求知欲，为进一步学习库仑实验做铺垫。 这部分是本节重点内容，体会库仑定律的使用条件，学习科学家严谨的语言规范性。 与质点类比总结：忽略次要因素，找出主要因素，找出能忽略次要因素的条件，概括出理想模型——点电荷 本实验继续沿用定量研究的一般研究方法——控制变量法，但还需要突出本实验巧妙的思想方法：转化放大、平分电量。 控制变量定性分析：通过实验研究多个变量之间的关系，结合构建模型、类比推理，让学生体验从猜想到验证、从定性上升到定量的科学探究的过程，使学生的认识从感性认识上升到理性认识，得出库仑定律的内容。 培养学生的观察能力，分析概括能力。 讨论加深理解库仑定律公式，明确其使用条件 让学生系统掌握本节知识
实践应用 巩固 深入练习 【教材例题1】在氢原子内，氢原子核和电子之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。 讲解： 如果存在两个以上的点电荷怎样求静电力？ 实验证明：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变化。 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点电荷的作用力的矢量和。 例题2：真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是2.0×10-6C，求它们各自所受的静电力。 学生在草稿本上详细写出计算的过程，体会严谨计算的魅力。 知道静电力的矢量叠加 通过定量计算，让学生熟悉公式得运用，使学生进一步明确在微观带电粒子（电子、质子、原子核和失去外层电子的离子等）的相互作用中，静电力远大于万有引力。 2、强调解题规范，如指数的运算，各物理量的单位、数量级等，提高学生的计算能力。 以点带题，掌握静电力叠加知识 多个点电荷对同一电荷的作用力叠加问题，既复习了力的合成问题也为下一节电场强度的叠加做铺垫。
作业布置 课本问题与联系第4题 作业上交 强化静电力叠加知识

展开更多......

收起↑