资源简介

9.2 库仑定律 教学设计
一、课标要求
条目 说明
能量主题 依据《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修3“静电场”主题内容，理解点电荷模型，掌握库仑定律的内容及适用条件，能用库仑定律分析点电荷间的相互作用力。
核心素养 培养科学思维（模型建构、类比推理）、科学探究（实验探究电荷间作用力规律）、科学态度与责任（认识科学本质，理解科学推理的局限性）。
二、教学内容与重难点
条目 说明
教学内容 点电荷模型、库仑定律的内容与表达式、静电力大小与方向的判断、库仑扭秤实验、静电力与万有引力的比较、三带电小球平衡问题。
教学重点 掌握库仑定律的内容与适用条件，理解点电荷模型，能用库仑定律计算静电力。
教学难点 理解库仑扭秤实验的原理与方法，掌握三带电小球平衡问题的分析方法。
三、学生学情
条目 说明
知识基础 学生已学习电荷守恒、电荷间存在作用力，具备初步的电学概念，但对“点电荷模型”和“静电力大小与距离的定量关系”缺乏系统认识。
能力水平 具备初步的实验观察与数据分析能力，能使用控制变量法进行实验设计，但对“类比推理”和“模型建构”方法掌握不牢。
兴趣与动机 对“电荷间作用力如何变化”“为何会有引力和斥力”等问题有好奇心，愿意通过实验和推理探究规律。
四、学习目标（四维核心素养）
目标维度 内容
1. 物理观念 理解点电荷模型的建立背景与适用条件，掌握库仑定律的内容与表达式，认识静电力与万有引力的异同。
2. 科学思维 通过类比法理解电荷间作用力的“平方反比”规律，掌握用库仑定律进行静电力计算的方法，能分析三电荷平衡问题。
3. 科学探究 通过库仑扭秤实验探究静电力与距离、电荷量的关系，经历“提出问题—设计实验—分析数据—得出结论”的完整过程。
4. 科学态度与责任 认识类比推理在科学发展中的作用与局限，理解科学结论需通过实验验证，树立实事求是、尊重实验数据的科学态度。
五、评价任务
任务类型 说明
课堂提问 点电荷的定义与适用条件；库仑定律的内容与表达式；静电力方向的判断方法。
实验分析 观察学生是否能从扭秤实验中提取“力与距离平方成反比”的结论；是否能理解“电量均分法”的作用。
计算应用 检查学生是否能用库仑定律计算两点电荷间的作用力；是否能判断三电荷平衡时的电荷种类与大小关系。
生活解释 能否用静电力解释“同种电荷相斥、异种电荷相吸”的现象；能否理解“静电力远大于万有引力”的物理意义。
六、教学准备
准备 说明
教师 PPT课件、库仑扭秤实验动画、三电荷平衡示意图、例题解析视频、黑板板书设计。
学生 预习点电荷与库仑定律内容，准备计算器；分组（4人/组），明确记录员、发言人、计算员、实验观察员角色。
七、学习活动设计（40分钟）
环节 教师活动（详案） 学生活动（详案） 时间安排 设计意图
1. 引入新课 ①播放PPT展示带电体C与小球在不同位置的相互作用图，提问：电荷间作用力如何随距离变化？②引导学生提出“电荷量、距离”两个影响因素。 ①观察图片，回答“距离越近，作用力越大”；②提出猜想：电荷量越大，作用力越大。 3分钟 创设真实情境，激发学生探究电荷间作用力的兴趣。
2. 实验探究与类比推理 ①介绍卡文迪什、普里斯特利用“类比法”猜测电荷间力为“平方反比”；②引导学生思考：为何可用万有引力类比？ ①听讲并记录“类比法”定义；②讨论：两者都是远距离作用力，都可能与距离平方成反比。 5分钟 让学生理解类比法的科学价值与局限性，培养科学思维。
3. 库仑扭秤实验分析 ①播放扭秤实验动画，讲解“控制变量法”如何用于探究F与r、q的关系；②讲解“电量均分法”的原理与操作。 ①观察实验装置图，记录“扭转角度表示力的大小”；②理解“相同金属球接触后电量均分”的方法。 10分钟 通过历史实验让学生体会科学探究过程，理解实验设计思想。
4. 库仑定律内容讲解 ①板书库仑定律内容、表达式、单位、方向判断方法；②强调“点电荷”“真空中”“静止”三个适用条件。 ①跟读定律内容，记录公式F=k·q q /r ；②判断“同种电荷相斥、异种电荷相吸”的方向。 7分钟 建立准确的物理概念，掌握静电力计算方法。
5. 典例分析1：氢原子中的力比较 ①展示氢原子中质子与电子的电荷量与距离数据；②引导学生分别计算库仑力与万有引力。 ①代入数据计算库仑力与万有引力；②比较两者大小，得出“库仑力远大于万有引力”的结论。 5分钟 通过计算让学生体会静电力与万有引力的数量级差异。
6. 典例分析2：三电荷平衡问题 ①展示等边三角形三电荷分布图，提问：q 所受合力如何计算？②引导学生用平行四边形定则合成力。 ①画出q 受力图，计算F 、F 大小；②用矢量合成法求合力大小与方向。 5分钟 培养学生用物理模型解决复杂问题的能力。
7. 总结提升 ①用PPT回顾库仑定律内容、适用条件、方向判断、三电荷平衡规律；②提问：如何判断三电荷平衡时的电荷种类与大小？ ①齐答“三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大”；②记录三电荷平衡口诀。 3分钟 帮助学生形成系统的知识结构，掌握解题技巧。
八、作业设计
类型 内容
基础性作业 完成教材课后习题，巩固库仑定律的基本计算。
拓展性作业 查阅资料，了解“库仑扭秤实验”的历史背景与实验细节，写一段200字左右的实验介绍。
九、板书设计 + 十、教学反思
板书设计 教学反思
9.2 库仑定律 1. 点电荷：理想模型，大小、形状可忽略 2. 库仑定律： F = k·q q /r 方向：同斥异吸 适用条件：真空、静止、点电荷 3. 静电力与万有引力对比： 库仑力 >> 万有引力 4. 三电荷平衡规律： 三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大 成功之处：学生能通过实验动画理解扭秤实验原理，能掌握库仑定律的基本计算，三电荷平衡口诀记忆效果好。 不足：部分学生在矢量合成时存在困难，课堂时间略紧，未能充分练习三电荷平衡题。 改进：下次课前布置三电荷平衡预习题，课堂中增加1道互动练习题，强化矢量合成训练。

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