新教材人教版(2020)高二物理必修第三册 9.2库仑定律 教学设计

新教材人教版（2020）高二物理必修第三册
9.2库仑定律教学设计
第第22节库仑定律节库仑定律教学设计教学设计课题库仑定律单元9学科物理年级高二
教材分析本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第9章第2节的内容，本节内容的核心是库仑定律，它不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之-。

库仑定律阐明了带电体相互作用的规律，为整个电磁学奠定了基础。

教科书在库仑定律教学的处理上，首先通过“演示”栏目中“探究影响电荷间相互作用力的因素”的定性实验导入。

在此基础上，展示库仑定律建立的历史背景。

一方面突现类比的方法在该定律建立过程中所起的重要作用；另一方面，库仑的实验是建立该定律的重要基础，该实验结果有力地证实了多位科学家的猜想。

所以，本节的教学要特别注意实验教学。

教学目标与核心素养
一.教学目标1掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律。

2会用库仑定律进行有关的计算。

3.知道库仑定律的文字表述及其公式表达。

通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性。

4.了解库仑扭秤实验。

二.核心素养物理观念明确点电荷是个理想模型。

知道带电体简化为点电荷的条件，感悟科学研究中建立理想模型的重要意义。

科学思维渗透理想化方法，培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力科学探究通过演示实验，定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系。

科学态度与责任通过元电荷的教学，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点。

重点库仑定律和库仑力的教学。

难点关于库仑定律的教学。

教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课“同种电荷相互排斥.异种电荷相互吸引”这句话是用来定性描述电荷间的相互作用的，直到18世纪中叶人们才开始对电荷间的相互作用进行定量的研究。

今天就让我们踏着科学家的足迹去定量研究电荷之间的相互力吧学生回忆电荷间的相互作用引起学生对电荷间的相互作用进行定量的研究的兴趣讲授新课
一.电荷之间的作用力演示实验探究影响电荷间相互作用力的因素实验器材带正电的带电体
A.丝线.带正电的小球.铁架台实验步骤（1）带正电的带电体A置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在
P1..P2..P3等位置。

（2）带电体A与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢（3）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化电荷之间作用力的大小与哪些因素有关出示图片库仑定律的演示动画在学生总结的基础上教师总结
实验结论通过上面的实验可以看到，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。

思考电荷之间的作用力会不会与万有引力具有相似的形式呢也就是说，电荷之间的相互作用力，会不会与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比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。

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。

他设计了一个分精妙的实验（扭秤实验），对电荷之间的作阅读课文说出实验器材了解实验步骤观看库仑定律的演示动画并总结实验结论学生思考为掌握本实验做铺垫锻炼学生的观察和总结能力为下面的库仑定律的内容理解记忆打下基础222211rmmGF用力开展研究。

库仑做了大量实验，于1785年得出了库仑定律。

1.库仑定律内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的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。

这个规律叫作库仑定律。

这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。

2.适用条件严格说，这个定律只适用于真空中的两个静止的点电荷。

说明实际上对空气中两个静止点电荷，或运动速度不大的两
个点电荷也可以用库仑定律它们的静电力。

3.点电荷1当带电体之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作带电的点，叫作点电荷。

2点电荷是理想化的物理模型点电荷是只有电荷量，没有大小.形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。

3点电荷只具有相对意义点电荷是一个相对的概念，一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小
和形状确定。

从宏观意义上讨论电子.质子等带电粒子时，完全可以把它们视为点电荷。

二.库仑的实验
1.库仑的实验实验装置学生记忆库仑定律内容并说出它的适
用条件阅读课文记忆了解点电荷加强学生对库仑定律的理解锻炼
学生的自主学习能力库仑的实验装置库仑扭秤器材组成细银丝.绝缘架.带电的金属小球A和
C.不带电的小球B出示图片库仑扭秤实验原理A和C之间的
作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度来比较力的大小。

实验方法控制变量法实验步骤（1）探究F与r的关系装置如图细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A，另一端通过物体B使绝缘棒平衡，悬丝处于自然状态。

再次出示库仑扭秤图片把另一个带电的金属小球C插入容器并使它接触A，从而使A与C带同种电荷。

将C和A分开，再使C靠近A，A和C之间的作用力使A远离。

扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。

保持
A.C的电量不变，改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，就可以找到力F与距离r的关系。

（2）探究F与q的关系使一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。

多次重复，可以把带电小球的电荷量q分为保持
A.C的距离不变，通过上述方法改变
A.C的电量q
1.q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与q
1.q2的关系。

知识拓展阅读课文观察库仑扭秤的组成.原理.步骤，了解实验中应用的控制变量法为理解库仑的实验打下基础88qq4422，，qq出示视频用微量天平做库仑定律实验视频实验结论（1）保持
A.C电量不变时，F与距离r的二
次方成反比Fr2（2）保持
A.C之间距离不变时，F与q
1.q2的乘积成正比Fq1q2综合上述实验结论，可以得到如下关系式
2.库仑定律的表达式（1）式中的k是比例系数，叫做静电常量。

（2）方向在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。

（3）在国际单位制中，电荷量的单位是库仑（C），力的单位是牛顿（N），距离的单位是米（m）。

通过实验测定k的数值是k
9.0109Nm2/C思考讨论有人根据推出当r0时，F，你认为他的说法正确吗参考答案从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析，这种看法是错误的。

因为当r0时，两带电体已不能看作点电荷，库仑定律及其公式也就不再适用了。

三.静电力计算库仑是一个非常大的电荷量单位根据库仑定律，两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是
9.0109N。

差不多相当于一百万吨的物体所受的重力通常，一把梳子和衣袖摩擦后所带的电荷量不到百万分之一库仑，但天空中发生闪电之前，巨大的云层中积累的电荷量可达几百库仑。

通过实验总结
实验结论学生思考讨论掌握库仑定律的公式加强对库仑定律的理解222211rqqkF222211rqqkF222211rqqkF222211rqqkF
1.库仑定律的应用库仑定律既可以计算库仑力的大小，还可以判断库仑力的方向。

当带电体带负电荷时，不必将负号代人公式中，只将电荷量的绝对值代入公式算出力的大小，再依据同种电荷相互排斥.异种电荷相互吸引来判断方向。

【
例题1】
在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为
5.31019C。

电子带负电，所带的电荷量也是
1.61027kg，电子质量为
9.1106C，求它们各自所受的静电力。

一个点电荷所受的静电力分析根据题意作图。

每个点电荷都受到其他两个点电荷的斥力，因此，只要求出一个点电荷（例如q3）所受的力即可。

解根据库仑定律，点电荷q3共受到F1和F2两个力的作用。

其中q1q2q3q每两个点电荷之间的距离r都相同，所以阅读课文了解静电力的叠加原理在老师的引导下学生分析计算理解掌握.静电力的叠加原理，为下面
例题的完成打下基础规范学生的计算步骤
N.N...rqkFF1441440055001010002210100099222266--9922222211）（根据平行四边形定则可得F2F1cos300.25N点电荷q3所受的合力F的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。

每个点电荷所受的静电力的大小相等，数值均为0.25N，方向均沿另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。

课堂练习
1.“点电荷”是指_________________________是一种理想化模型。

库仑定律是电磁学的基本定律之一，可表述为真空中两个静止________之间的相互作用力，跟它们电荷量的乘积成____比，跟它们距离的二次方成_____比，作用力的方向在它们的
________上。

答案当带电体本身的大小和形状对带电体间的作用力影响可忽略不计时；点电荷；正；反；连线。

2.固定的
A.B两个点电荷都带负电，相距10cm，今将
第三个点电荷C放在
A.B之间连线上距A为2cm，C恰好处于静止状态，则
A.B两点电荷电量之比QAQB______。

答案116
3.真空中有两个静止的点电荷，若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的3倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的A7倍B8倍C9倍D10倍答案C4某同学为了探究影响电荷间相互作用力的因素，进行了以下的实验M是一个带正电的物体，把系在丝线上的带正电的轻质小球先后挂在P
1.P
2.P3位置，发现丝线偏离竖直方向的角度逐渐变学生练习巩固本节的知识小，这个实验结果说明电荷之间的作用力（）A 随着电荷量的增大而增大B与两电荷量的乘积成正比C随着电荷间距离的增大而减小D与电荷间距离的平方成反比答案C
5.如图所示，O是一个放置在绝缘支架上的带电小球，P是用绝缘丝线悬挂的另一带电小球。

由于它们之间存在相互作用，P静止时悬线与竖直方向成一夹角现将带电小球O向右移动少许，使O.P间距离减小，当小球P再次静止时，与原来状态比较，悬线与竖直方向的夹角（）A增大B减小C没有变化D如何变化不能确定答案A拓展提高
1.有两个完全相同的金属小球A和B它们的大小可忽略不计，分别带电荷量q和5q，当它们在真空中相距一定距离时，A 球对B球的斥力为F，若用绝缘手柄移动这两个小球，使它们相接触后分别再放回原处，则它们间的作用力变为（）AFB
1.8FC3FD6F答案B
2.如图所示，绝缘轻杆长为L，一端通过铰链固定在绝缘水平面，另一端与带电量大小为Q的金属小球1连接，另一带正电.带电量也为Q的金属小球2固定在绝缘水平面上。

平衡后，轻杆与水平面夹角为30，小球
1.2间的连线与水平面间的夹角也为30则关于小球1的说法正确的是（已知静电力常量为k）（）A小球1带正电，重力
为Kq2/L2B小球1带负电，重力为Kq2/L2C小球1带正电，重力为Kq2/3L2D小球1带负电，重力为Kq2/3L2答案A
3.两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球（可看成点电荷），其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍，当它们静止于空间某两点时，静电力大小为F。

现将两球接触后再放回原处，则它们间静电力的大小可能为（）
A7/5FB4/5FC15FD9/5F答案BD课堂小结
1.库仑定律的表达式（1）式中的k是比例系数，叫做静电常量。

k
9.0109Nm2/C（2）方向在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸
2.适用条件适用于真空中的两个静止的点电荷。

3.静电力的叠加原理（1）两个点电荷之间的作用力不会因
第三个点电荷的存在而有所改变。

（2）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梳理自己本节所学知识进行交流根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。

222211rqqkF力的矢量和。

板书
一.电荷之间的作用力
1.库仑定律内容
2.适用条件严格说，这个定律只适用于真空中的两个静止的点电荷。

3.点电荷
二.库仑的实验
1.实验方法控制变量法库仑定律的表达式（1）式中的k是比例系数，叫做静电常量。

k
9.0109Nm2/C（2）方向在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸
三.静电力计算
1.库仑定律的应用
2.静电力的叠加原理222211rqqkF
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