人教版选修3—1 物理：1.2 库仑定律 教案1

库仑定律
【教材分析】
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，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。

2．本节摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，已经有了一定的基础，在复习初中知识的基础上，应着重从原子结构的角度讲解物体带电的本质。

3．通过对使物体带电的方法接触起电、摩擦起电和感应起电的分析，让学生体会到使物体带电的实质是电子发生转移，从而打破了物体的电中性，失去电子的物体带上了正电荷，得到电子的物体带上了负电荷。

过渡到电荷守恒定律，水到渠成，对高中学生而言很容易接受，进一步巩固守恒思想。

4．在分析思考的过程中学生体会到电荷守恒定律以及元电荷的概念。

同时教学中渗透“透过现象看本质”的思想。

5．展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和远大意义。

【学情分析】
学生在初中已经学习了电学的基本知识，为过渡到本节的学习起着铺垫作用，学生已具备了一定的探究能力、逻辑思维能力及推理演算能力。

能在老师指导下通过观察、思考，发现一些问题和解决问题。

因此有必要把初中学过的两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识复习一下。

【教学方法】
1．在学生初中学习的基础上，可以通过演示实验复习并巩固电荷的有关知识；先运用教材上给出的简单易行的实验，让学生观察摩擦后的塑料片之间的相互作用力，猜想作用力的大小跟哪些因素有关；然后通过实验定性验证猜想是否正确，并在这个基础上介绍库仑定律的发现过程。

2．讲解点电荷时，可以对照质点的概念进行讲解，要讲清点电荷是一种理想化的物理模型。

3．物理发展史上的重要概念及重大规律的建立都是经科学家艰辛的探索而完成的，都是对原有思维方式突破的结果，体现出了科学家的创造性。

如何充分利用这宝贵的素材，需要教师创设问题情景对学生“诱思”、“导思”，在本节课中，对库仑定律得出过程进行了尝试。

4．要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象。

在此基础上，使学生知道，感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分，进一步说明电荷守恒定律。

【教学目标】
一、知识与技能
1．了解人类对电现象的认识过程，体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神。

2．了解元电荷的大小，了解电荷守恒定律，知道摩擦起电和感应起电的实质不是创造电荷，而是电荷的转移。

3．理解库仑定律的含义和表达式，知道静电常量。

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。

4．渗透理想化思想，培养由实际问题进行简化抽象思维建立物理模型的能力。

二、过程与方法
1．教师通过实验法、问题教学法启发学生理解抽象的电荷知识。

2．通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、理想化方法、实验方法等物理学习方法。

三、情感态度与价值观
1．通过阅读材料，展示物理学发展中充满睿智和灵气的科学思维，弘扬前辈物理学家探寻真理的坚强意志和科学精神。

2．通过对比天电和地电、以及定性和定量、神学和科学对电现象的认识，使学生了解人类对电荷的认识过程，培养学生探索大自然的兴趣。

3．通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情。

【教学重难点】
一、重难点分析
1．对库仑定律的理解。

2．对电荷这一抽象概念的理解；
3．对库仑定律发现过程的探讨。

二、突破重、难点的方法
1．讲清库仑定律及适用条件，说明库仑力符合力的特征，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。

【教学过程】
一、引入新课
复习有关内容：
1．自然界存在几种电荷？它们之间的相互作用是怎么样的？
2．引导学生看演示。

既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？
下面我们利用科学的研究思想，分定性与定量两个方面来探究一下。

二、定性探究
1．问：我们是为了探究电荷之间的相互作用力与哪些因素有关，首先请同学们猜想一下，你认为这个力可能与哪些因素有关呢？
2．问：提出猜想，然后就需要用具体的实验去探究我们的猜想是否正确。

同学们的猜想涉及到了两个物理量，那么用什么方法去进行实验探究呢？（控制变量法）3．下面我们就用控制变量法进行探究。

学生观察实验现象，并回答问题：
（1）在带电物体靠近小球过程中，你看到了什么现象？
（2)细线的偏角增大，说明了什么呢？
（3）在起电机给物体充电的过程中，你观察到了什么现象？
下面请同学们根据你看到的实验现象，总结一下，电荷之间的相互作用力与电荷量有什么样的定性关系。

4．得出结论：①两电荷间的作用力，随距离增大而减小；②两电荷间的作用力，随电量增大而增大。

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，定量讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。

库仑通过大量的实验来探究三者的定量关系。

三、定量探究
刚才我们得到的结论是：间距增大，作用力减小；电荷量增大，作用力增大，请同学们回忆一下，我们以前有没有遇到过类似的物理情景呢？
提示：如果把上面结论中的电荷量换成质量呢？
1．分析问题：万有引力的变化规律与电荷间的作用力变化规律具有一定的类似性，这就使我们隐约想到，既然在变化规律上具有一定的类似，那么表达公式也应该是类似的，下面请同学们根据万有引力的公式，大胆地猜想一下电荷间作用力的公式。

2．提出猜想（类比）
那么我们这样猜想的公式是否正确呢？要想验证我们的想法，需要进行实验探究，我们仍然用控制变量法进行探究。

3．定量探究三者的关系：
库仑当时在探究三者之间的定量关系时，遇到了很多的困难，下面我们了解一下库仑当时的有关情况。

（1）探究F与r的关系
问题1：“电力”非常小，如何解决力的准确测量？
用扭丝的转角间接测量。

思想方法：放大、转化
问题2：如何确定电荷之间的距离呢？
把金属球理想成为点电荷，利用刻度尺间
思想方法：理想模型化。

没有大小的带电体，点电荷提问有关质点的相关问题。

①点电荷是一个理想化的物理模型，实际上是不存在的。

②实际的带电体在本身的大小跟带电体间的距离相比小得多时可看作是点电荷。

注意：是否可将带电体看作点电荷不是看它本身的尺寸大小。

（2）探究F与q的关系：
问题：如何确定两球电荷量呢？
电荷均分原理：电荷在两个相同金属球之间等量分配。

解决了探究思路中的问题，就可以进行具体的实验了，库仑设计了一种非常完美、精巧的扭秤，进行实验操作。

4．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。

通过刚才的展示过程让学生了解库仑当时探究的过程、思路、方法。

四、库仑定律
内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

1．公式：库仑力或静电力常量K=9．0×109N M²/C2
2．方向：作用力的方向在它们的连线。

教师表述同种电荷间作用力的方向，让学生表述异种电荷间作用力的方向。

3．条件：真空中的点电荷。