新课程教学设计 探究电荷相互作用规律

探究电荷相互作用规律

作者：永不止步0012 发表日期： 2011-10-08

教学三维目标：

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。

过程与方法：

1. 通过定性实验与定量实验，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；让学生体验物理来源与生活。

2. 体会理想模型的建立、等量电荷巧妙分配原理等科学思维方法。

情感态度价值观：

让学生体验库仑在定量探究过程中遇到困难时，科学家的科学思想、方法、态度、毅力

教学重点：库仑定量探究电荷间相互作用规律的过程

教学难点：对库仑定律成立条件的理解

教学用具：

视频，多媒体课件，手摇式感应起电机，自制泡沫小球，细线，球形导体球，铁架台，毛皮，橡胶棒

设计思路：

本节课分三个步骤进行，定性实验演示(学生观察与思

考)---------视频播放库仑用扭秤实验发现规律的过程(学生感悟与体会)----------库仑定律的应用(学生思考并作答)

教法：实验、提问、启发引导式

学法：亲身体会，合作探究

新课教学：

一、历史回顾

人类很早就发现了电现象，但是为什么2000年后才定量研究？

一是当时社会没有对电力提出要求；二是还没有电荷量的概念，也没有定义电荷的单位；三是没有精密测量电荷的工具。说明科学、社会、技术三者相互影响，互相促进。

二、互动与探究过程

问题情景一：电荷间同性相斥，异性相吸。猜想一下，电荷间相互作用力可能与哪些因素有关？

同学们讨论后回答，并相互补充。

学生：1. 距离2. 电荷量3. 带电体的形状等

1. 定性探究：

问题情景二：如果你是一名物理学家，你准备如何做实验定性探究？

(1) 你认为实验应采取什么方法？

学生：控制变量法

(2) 你想选取什么形状的带电体？

给出立方体，圆柱体，球形带电体让学生选择

(3) 你想选取什么容易观察的方法比较作用力的大小？

学生：比较悬线偏角的大小

组织学生进行头脑风暴：

根据现有器材，自由组合，给出可能的实验方案。

(4) 你想选取哪些实验器材？

球形导体，两个自制的带细线的用保鲜膜包裹的泡沫小球，铁架台，感应发电机，橡胶棒，毛皮，

(5) 实验步骤：

引导学生根据以前所做实验自己得出实验的具体步骤

第一步：保持距离一定，先让塑料球带电，后给球形导体带电并逐渐增加电量，观察偏角；

第二步：保持电量一定，将球形导体逐渐靠近减小距离，观察偏角。

(6) 实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气

学生实验、观察并得出结论：

距离一定，电量增加，偏角变大，作用力越大：

电量一定，距离越小，偏角越大，作用力越大。

2. 定量实验：

教师提出定量实验在当时遇到的三大困难：

(1) 电荷间作用力小，没有足够精密的测量仪器；

(2) 没有电量的单位，无法比较电荷的多少；

(3) 带电体上的分布不清楚，难以测定电荷间距离。

问题情景三：设身处地，看看你能想到怎样的方法来解决这些困难？

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，巧妙等分电荷法，质点--点电荷（理想模型）

（观看视频）库仑扭称实验，然后阅读课本13页的表格，观察表格，你能总结出规律吗？

学生：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

教师介绍：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。

第三组实验有误差：原因是漏电

利用扭称实验，结合数学方法，得出库仑定律的内容。

3. 电学中第一个定律---库仑定律

(1) 第一定律的内容：真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小，跟它们的电荷量q1与q2乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。

(2) 表达式：

说明：F指静电力或库仑力；

k；静电力常量（单位是什么？物理意义）

实验得出：

(3) 适用条件：真空中、点电荷（条件：d〈〈 r〉

明确带电体看作点电荷的条件（类比质点的定义）

出示选择题让学生充分理解点电荷

说明在干燥的空气中库仑定律也近似成立。

(4) 库仑力的方向：沿连线，再用同性相斥，异性相吸判断

(5) 静电力同样有力的共性，遵守牛顿第三定律

(6) 静电力也是按性质命名的力，力学规律全部适用，受力分析按照先重力（库仑力）后弹力，摩擦力。

三、巩固练习

案例：课本中案例分析

案例分析预期达到三个目的：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，所以可以忽略；3、比较库仑定律和万有引力定律你会有什么样的感想？自然规律的多样性和统一性

四、小结

通过本节课的学习你有哪些收获？试着谈谈体会。

五、布置作业

家庭作业与活动2、3题