库伦定律教材分析.

“库伦定律”的教材分析

一,库伦定律在静电学和物理学中地位

库仑定律不仅是电磁学的基本定律,也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律,决定了静电场的性质,也为整个电磁学奠定了基础。在物理学教材中,库伦定律安排在了学修3-1第一单元的第二节。库伦定律作为学习电磁学的基础定律,是掌握好电磁学的前提条件。在高中物理教学中,库伦定律这一届有以下三点要求: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.可以看出高中物理对于库伦定律的学习要求很高,要求掌握库伦定律。

总之,库伦定律这一届是物理学的电磁学部分相当重要的一部分知识,在高中课程中占有相当重要的地位。学习库伦定律是学习接下来电磁学部分的前提。

二,库伦定律的定义及其物理意义

1.库伦定律的定义

COULOMB’S LA W 库仑定律——描述静止点电荷之间的相互作用力的规律。在真空中,点电荷q1 对q2的作用力为F=k*(q1*q2/r^2 (可结合万有引力公式

F=Gm1m2 /r^2来考虑其中:r ——两者之间的距离r ——从q1到q2方向的矢径k ——库仑常数上式表示:若q1 与q2 同号,F 12y沿r 方向——斥力若两者异号,则 F 12 沿- r 方向——吸力. 显然q2 对q1 的作用力F21 = -F12 (1-2

2库伦定律的物理意义

(1描述点电荷之间的作用力,仅当带电体的半径远小于两者的平均距离,才可看成点电荷(2描述静止电荷之间的作用力,当电荷存在相对运动时,库仑力需要修正为

电磁力(Lorentz力。但实践表明,只要电荷的相对运动速度远小于光速c,库仑定律给出的结果与实际情形很接近。

3 高中物理教材的库伦定律的定义

在真空中,点电荷q1 对q2的作用力为F=k*(q1*q2/r^2

4教材特点

在高中物理教材中,对于库伦定律的定义,没有特别规定方向,而是只规定了是两电荷的连线的方向,没有涉及到矢量,是一种简单化的处理,这样做能够使高中学生对于库伦定律更容易掌握。库伦定律的定义式子能够和前边学的万有引力定律相结合,更利于学生的学习和掌握。

三,中学生学习库伦定律的心里特点

1、知识基础分析:①掌握了电荷之间存在相互作用力,且同性相斥,异性相吸。

②掌握了电荷守恒定律,并会简单的运用。

③会处理共点力作用下物体的平衡,并会通过偏转角度的变化

判断受力的变化。

④初步掌握了研究多个变量之间关系的常用方法—控制变量法

2、学习能力分析:①学生的观察水平不断的提高,能够初步地、独立发现事

物的本质及各个主要细节,发现事物的因果关系。

②具有初步的归纳重点,抓住问题本质的能力。

③已经初步具备了基本地实验操作和实验观察能力

四,教学目标,教学重点难点

教学目标1.知识与技能目标

①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。

②会用文字描述库仑定律的内容与公式表达,能用库仑定律计算真空中两个

点电荷之间的作用力。

③了解库仑扭秤实验和库仑对电荷间相互作用的探究

④初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程。

2.过程与方法目标

①通过对库仑定律建立过程的探究与学习,初步了解研究物理问题的一般

程序,认识物理实验在物理学发展过程中的作用与地位

②体会研究物理问题的一些常用的方法如:控制变量法,理想模型法、测量变换法等

3.情感态度与价值观

①体验探究自然规律的艰辛与喜悦;培养学生热爱科学的,探究物理的兴趣

②培养学生“发现问题,提出假设,并用实验来验证”的探究物理规律的

科学方法与思路

③通过静电力与万有引力的对比,体会自然规律的多样性与统一性。

2重点:①学生会用库仑定律计算真空中点电荷间的相互作用力。

②让学生初步掌握研究物理问题的一些常用的基本方法。

3.教学难点:静电实验的操作和对实验现象的分析归纳

五,教学建议

1通过物理学史引入新课题

富兰克林最早观察到电荷只分布在导体表面。普利斯特利重复了富兰克林的实验,在《电学的历史和现状》一书中他根据牛顿的《自然哲学的数学原理》最先预言电荷之间的作用力只能与距离平方成反比。虽然这个思想很重要,但是普利斯特利的结论在当时并没有得到科学界的重视。

2通过实验定性的探究点电荷相互作用的关系

。实验步骤:将以带电小球放置于左侧,右侧放置三个带相同电量的小球,观察小球的运动状况(小球偏离竖直方向的角度,然后再分别改变小球的带电量,观察现象,继续改变左侧电荷在观察实验现象。

实验目的,通关变量控制法,使学生定性的知道电荷之间的相互作用的影响的因素

3通过库伦扭秤实验引出库伦定律

运用投影仪进行库伦扭秤实验,扭秤的结构如下:在细金属丝下悬挂一根秤杆,它的

一端有一小球A,另一端有平衡体P,在A旁还置有另一与它一样大小的

固定小球B。为了研究带电体之间的作用力,先使A、B各带一定的电荷,

这时秤杆会因A端受力而偏转。转动悬丝上端的悬钮,使小球回到原来位

置。这时悬丝的扭力矩等于施于小球A上电力的力矩。如果悬丝的扭力

矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定,则由旋钮上指针转过的角度

读数和已知的秤杆长度,可以得知在此距离下A、B之间的作用力。

如何比较力的大小通过悬丝扭转的角度可以比较力的大

实验要求,学生必须了解库伦扭秤的装置结构,然后理解探究过程的含义。

4阐明库伦定律的定义物理意义适用条件

(1 库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作用力,非点电荷间的相互作用力,库仑定律不适用。(不能根据直接认为当r无限小时F就无限大,因为当r无限小时两电荷已经失去了作为点电荷的前提。(2 应用库仑定律求点电荷间相互作用力时,不用把表示正,负电荷的"+","-"符号代入公式中计算过程中可用绝对值计算,其结果可根据电荷的正,负确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。(3库仑力一样遵守牛顿第三定律,不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大。(两电荷之间是作用力和反作用力

5通过静电力与万有引力的对比,体会自然规律的多样性与统一性。比较两公式的异同,然后探究公式对应位置的不同物理含义。可以招学生上台

来谈谈自己对于这两个定律相似性的看法。

6例题教学

例题教学可以要求学生首先独立思考完成,然后由学生代表上台讲解,这样有利于培养学生各种思维和思辨能力。

例题的选择应着重考察学生对于库伦定律的适用条件的考察,以及低于学生对于点电荷认识的考察,要重视库伦定律的前提条件,引导学生系统全面的理解并掌握库伦定律。

7疑难解答

可以要求学生对于自己不懂的问题在课堂上用提出问题的形式提出,然后细心正式的做出解答,当学生听明白之后,再进行下一个问题。这样做不仅能使学生更明白库伦定律的知识,而且能够树立教师平易近人的形象。