第一篇:庫侖定律說課稿
庫侖定律說課稿
篇一:庫侖定律說課稿 袁德軍
《庫侖定律》說課稿
袁德軍
一、說教材
1、說課內容:高中物理第選修3-1第一章第二節庫侖定律
2、本節課在教材中的地位、作用和意義:
本單元教材的核心是庫侖定律,它既是電荷間相互作用的基本規律,又是學習電場強度的基礎。因此,在本單元教學中對電荷間的相互作用,不僅要求學生定性知道,而且通過庫侖定律的教學還要求定量了解,但對庫侖定律的解題應用,則只限于真空中兩個點電荷間相互作用的一些簡單計算。
3、本節課的教學目標:
(1).知識與技能目標
①明確點電荷是個理想模型,知道帶電體簡化為點電荷的條件。②會用文字描述庫侖定律的內容與公式表達,能用庫侖定律計算真空中兩個點電荷之間的作用力。
③了解庫侖扭秤實驗和庫侖對電荷間相互作用的探究
④初步了解人類對電荷間相互作用的探究過程。
(2).過程與方法目標
①通過對庫侖定律建立過程的探究與學習,初步了解研究物理問
題的一般程序,認識物理實驗在物理學發展過程中的作用與地
位
②體會研究物理問題的一些常用的方法如:控制變量法,理想模型法、測量變換法等
(3).情感態度與價值觀
①培養學生“發現問題,提出假設,并用實驗來驗證”的探究物理規律的科學方法與思路
②通過靜電力與萬有引力的對比,體會自然規律的多樣性與統一
性。
4.教學重點:①學生會用庫侖定律計算真空中點電荷間的相互
作用力。
②讓學生初步掌握研究物理問題的一些常用的基本方
法。
5.教學難點:靜電實驗的操作和對實驗現象的分析歸納
二、說教法、學法
在教學中為讓學生經歷知識的形成過程,整個教學中始終利用導學案圍繞教學目標展開,通過學生的小組合作學習力求做到層次清楚,環節緊湊,并注意引導學生通過觀察、實驗和操作,突出體現學生對知識的獲取和能力的培養。
三:說學生
學生已經了解了電荷之間存在相互作用力:同種電荷相斥,異種電荷相互吸引;知道了電荷守恒定律,并會簡單的運用;初步掌握了研究多個變量之間關系的常用方法—控制變量法。同時具備一定的實驗觀察和歸納的能力。
四、說教學程序
1.創設情景,引入新課
(1)利用多媒體動畫顯示閃電現象(讓學生從最常見的生活 現象著手,說明電荷之間是存在相互作用力的)
(2)演示實驗1:利用手搖靜電感應器演示放電現象(教師
說明:①這個原理與閃電一樣的,將生活中的物理現象拉回到課
堂上的物理實驗,讓學生體會到物理研究的問題來自與現實生
活。增加學生的學習興趣;)
(3)演示實驗2:將兩個大小相同的泡沫導電小球通過很細的導線分別接到手搖靜電感應器的兩個小球上,使得小
球的電荷能傳到兩個導電小球上。(手搖的越快細線偏
離豎直方向的夾角越大;若將兩球靠的越近,則偏角也
越大。)
(4)引出本課教學目標:通過實驗現象的觀察,提出本節課的主題是探究電荷間的相互作用力與哪些因素有關,是
什么樣的關系。
2.猜想與假設
教師引導:通過前面的實驗我們發現,電荷間的相互作用力
在不同的情況下大小是不同的,你認為帶電體間的相互作用力會與哪些因素有關呢?
學生猜想小結:與兩帶電體的電荷量、距離、形狀、體積、質量等有關。
3.設計方案、定性探究
Ⅰ:定性探究一:探究 F與r 之間的定性關系
演示實演示實驗3 讓帶電小球靠近懸掛在絲線上的的帶同種電荷的泡沫小球,觀察在不同距離時小球偏轉角度。
現象說明:師:大家是如何判斷小球A所受的庫侖力F大小的變化的?
生:通過偏離豎直方向的角度的大小,角度越大A所受的庫侖力就越大。
師:偏轉角θ與小球A所受的庫侖力F的大小關系如
何?
生: F=mg tgα。帶電體間距離越小,偏角α越大,這
表明電荷間作用力越大。
師:由于在這里我們沒法直接測量出力F的大小,而是通過偏
轉角θ的變化來判斷F的變化,這種方法就是測量變換
法(間接測量法)。
實驗結論:電量不變時,改變帶電體間距離r,兩電荷間的作用力F隨距離r的減小而增大。
Ⅱ:定性探究二:F與q之間的定性關系演示實驗4帶電
量不同的小球靠近懸掛絲線的帶電泡沫小球,觀察小球的偏角的變化關系。
討論得到:帶電體間作用力還跟帶電體所帶電量有關。
實驗結論:若距離不變,改變電荷量,兩電荷間的作用力隨電量的減小而減小。
4.歷史回顧,定量探究: 利用圖片加文字說明的形式展現人類對靜電力的探究過程:根據類比由萬有引力與靜電力的相似之處推測這兩種力的其它特性也可能相似,由此猜測靜電力數學表達式。培養學生熱愛科學的興趣
5.庫侖扭秤實驗的驗證過程(flash加解說)(1)結構簡介(flash課件展示)。
(2)如何解決力的準確測量?
①操作方法,力矩平衡:靜電力力矩=金屬細絲扭轉力
矩,②思想方法:放大、轉化
(3)F與r2關系的驗證。
①設計思想:控制變量法——控制Q不變
②結果:庫侖精確地用他的扭稱實驗測量了兩個帶電小球在不同距離下的靜電力,證實了自己的猜測。基本上驗證了F與r之間的平方反比關系。
(4)如何解決電量測量問題,驗證F與Q的關系?
①庫侖將兩個完全相同的金屬小球,一個帶電、一個不帶電,兩者相互接觸后電量被兩球等分,各自帶有原有總電量的一半。這樣庫侖就巧妙地解決了這個問題,用這個方法依次得到了原來電量的 等的電荷,從而順利的驗證得出
②思想方法:守恒、對稱。
6、探究結論(庫侖定律)
學生活動:閱讀教材內容完成學案
教師活動:巡視后提問歸納庫侖定律并
板書: 庫侖定律
1內容:在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比 , 跟它們間距離的平方成反比 , 作用力的方
向在它們的連線上。
2公式:
3適用條件:真空,點電荷
4點電荷的概念:(學生自學并類比質點)
①點電荷同質點一樣也是一個理想化模型——帶電的幾何點。
②若帶電體間的距離比它們自身的尺寸大得多,以至帶電體的形狀和大小對庫侖力的影響可以忽略不計,這樣帶電體就可以看作點
6.課堂鞏固與應用分析(學案)
例1:兩個帶電小球的半徑均為R,當兩球心間距為50R時,相互間的作用力為F。則:①當兩球心間距為100R時,相互間的作用力為多少?
A.4FB.F/2 C.F/4 D.不能確定
②當兩球心間距為5R時,相互間的作用力為多少?
A.100FB.10F C.F/1000D.不能確定
設計說明:目的是為了鞏固對庫侖定律的理解和對點電荷概念的理解
例2:課本例題1:試比較電子和質子間的靜電力和萬有引力。設計說明:正因為例題告訴我們的原因,在研究微觀帶電粒子相互作用時,經常可以忽略萬有引力。但對宇宙天體萬有引力卻是決定性的,決定了它的運動與演化規律。同時讓學生體會到大自然的和諧與統一。
例3:課本例題2:多個點電荷對同一點電荷作用力的疊加問題 篇二:庫侖定律說課稿
庫侖定律
尊敬的各位評委,今天我說課的內容是庫侖定律,本節教材是人教版高中新課標物理選修3-1第一章第2節的內容。我將從學習任務分析、學習者分析、教學目標、教學過程和教學評價等方面闡述教學設計。庫倫定律闡明了帶電體相互作用的規律,它為整個電磁學奠定了基礎。教科書在庫侖定律教學的處理上首先通過演示欄目中探究影響電荷間相互作用里的因素的定性實驗導入,在此基礎上展示庫侖定律建立的歷史背景,一方面突出類比的方法在該實驗建立過程中所起的重要作用;另一方面,庫侖的實驗是建立該定律的重要基礎,該實驗結果有力地證實了多位科學家的猜想。庫侖扭秤實驗的設計思想在物理學史中具有重要地位,本節課不僅應重視定律內容的理解與應用,更要讓學生理解轉化放大、對稱守恒的實驗思想在物理實驗中的重要性。
教學的對象是高二的學生,這一時期的學生處在好奇善問,創新意識強烈的青少年時期,對于物理實驗與教學媒體所展現的各種現象具有濃厚的興趣,并有探究其本質的愿望。學生在此之前已經了解卡文迪許扭秤實驗,知道使微小物理量放大的方法,同時學生已有一定的探究、合作學習的能力。
本節課的重點是理解庫侖定律及其應用條件,而本節課的難點在于庫侖扭秤的設計思路。
根據三維教學目標及新課程標準對本節課的要求,結合當前學生的心理特點以及現有的知識水平,通過課本的學習來實現以下教學目標:
(1)知識與技能
1能分析庫侖定律的含義與應用條件,知道靜電力常量
2.理解點電荷是個理想模型,知道帶電體簡化為點電荷的條件。
3.會用庫侖定律進行簡單的計算。
(2)過程與方法
1經歷對電荷之間的相互作用力大小的相關因素的問題探究過程,體會猜想假設、定性分析、定量研究、數據分析、總結結論這種物理規律探究的學習思路。
2.認識物理實驗、物理模型和數學在物理學習過程中的作用。
3.通過對庫侖定律與萬有引力定律的相似點與不同點的比較,體會類比推理這一物理學的重要研究方法。
(3)情感態度與價值觀
1領略控制變量法與轉化、放大、對稱、守恒等物理實驗思想方法的重要意義。
2.通過靖電力與萬有引力的對比,體會自然規律的多樣性和統一性。
1、探究影響電荷間相互作用里的因素
首先復習上一節電荷的知識,強調同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的事實,并提問,既然存在排斥和吸引,那么兩個帶電體之間的相互作用力又將遵循怎樣的規律呢?他們的作用力又與哪些因素有關呢?
教師通過演示起電機與小球在不同距離下和用接觸法減少起點機帶電量的情況下,小球擺開角度。讓學生展開討論,引導學生分析歸納出影響帶電體之間的相互作用力的因素。并進一步分析實驗現象,定性的得出作用力隨距離的增大而減少,隨電量的減少而減少的規律。
在這一個環節中,要做到一邊實驗操作一邊引導學生思考,體會物理實驗在物理發展中的作用。同時指出這還只是定性的結果。要想定量研究,我們應該設計更為精確的實驗。
2、庫侖扭秤:
介紹歷史上最早定量研究這個問題的物理學家庫侖,以及他設計的扭秤實驗。引導學生沿著庫侖當年的設計思路,了解庫侖扭秤的操作過程。
介紹庫侖堅信電荷之間的相互作用力的大小與萬有引力一樣與距離的平方成反比的關系,讓學生體會指出類比的思想方法在這里起了極大的作用。指出庫侖確定電量的定量變化的方法,引導分析學生回答用一個相同的不帶電小球接觸帶電小球這一方法的基礎上,指出這是一種對稱、守恒的思想。
3、庫侖定律
教師通過介紹庫倫扭秤實驗,以及之前的定性探究,引出庫侖定律。進一步介紹點電荷理想模型,體會物理模型的重要作用。
4、鞏固提高
讓學生比較庫侖力和萬有引力,引導學生進行討論交流,讓學生回答討論結果,使學生明確在研究微觀帶電粒子的相互作用力時,為什么可以忽略萬有引力。讓學生體會到兩種作用力雖形式相似,但仍有很大的區別。
結合教科書中的科學漫步欄目,介紹靜電噴漆、靜電復印,了解靜電技術的原理都是基于靜電力的作用。介紹一些課外科技讀物,讓學生拓寬知識面。
板書設計
一、相關因素
1.距離:r越大,F越小
2.帶電量 :Q越大,F越大
二、庫侖定律
F?Kq1q2 2r
三、與萬有引力的關系 篇三:庫侖定律說課稿(1)1 [庫侖定律]探究式教學設計案例
一、[教學目標]
1、知識與技能:
(1)了解規律的定性與定量探究過程。
(2)定律的內容及公式并說明庫侖定律描述的客觀規律和使用條件。
2、過程與方法:
運用庫侖定律并結合力學規律求解有關問題。
3、情感、態度與價值觀:
培養與他人交流合作的能力,提高理論與實踐相結合的意識。
[重點]庫侖定律的內容及公式的理解。[難點]庫侖定律的靈活應用。
二、設計過程
1、首先通過多媒體課件展示,激發學生興趣,并且提出問題引導學生思考,引入課題。
2、通過觀察實驗現象探究電荷之間的相互作用力與哪些因素有關。
3、引導學生感受定律得出的過程
4、學生自己得出結論
本節課整個過程的設計,滲透著研究性學習的思想,能夠使三維目標結合學生的實際情況,很好的實施,讓學生通過所設計的教學活動中感受到人文教育和情感教育,關注學習的過程,感受學習物理的樂趣
四、新課教學
復習第一節的有關內容:
1.自然界存在幾種電荷?它們之間的相互作用是怎么樣的?
2.引導學生看多媒體演示。
既然電荷之間存在相互作用,那么電荷之間相互作用力的大小決定于那些因素呢?
下面我們利用科學的研究思想,分定性與定量兩個方面來探究一下。
一.定性探究
1.問:我們是為了探究電荷之間的相互作用力與哪些因素有關,首先請同學們猜想一下,你認為這個力可能與哪些因素有關呢?展示多媒體課件,提問讓學生提出猜想
2.問: 提出猜想,然后就需要用具體的實驗去探究我們的猜想是否正確。同學們的猜想涉及到了兩個物理量,那么用什么方法去進行實驗探究呢?(控制變量法)3.下面我們就用控制變量法進行探究。
學生觀察實驗現象,并回答問題:(1).在帶電物體靠近小球過程中,你看到了什么現象?(2)細線的偏角增大,說明了什么呢? 多媒體演示小球的受力分析,分析偏角與電荷間作用力的關系.(3)在起電機給物體充電的過程中,你觀察到了什么現象? 下面請同學們根據你看到的實驗現象,總結一下,電荷之間的相互作用力與電荷量有什么樣的定性關系。
4.得出結論:①兩電荷間的作用力,隨距離增大而減小;
②兩電荷間的作用力,隨電量增大而增大。
早在我國東漢時期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規律,定量討論電荷間相互作用則是兩千年后的法國物理學家庫侖.庫侖通過大量的實驗來探究三者的定量關系。
二.定量探究
剛才我們得到的結論是:間距增大,作用力減小;電荷量增大,作用力增大, 請同學們回憶一下,我們以前有沒有遇到過類似的物理情景呢? 多面體提示:如果把上面結論中的電荷量換成質量呢? 1.分析問題:萬有引力的變化規律與電荷間的作用力變化規律具有一定的類似性.這就使我們隱約想到,既然在變化規律上具有一定的類似,那么表達公式也應該是類似的, 下面請同學們根據萬有引力的公式,大膽地猜想一下電荷間作用力的公式.2.提出猜想(類比):
那么我們這樣猜想的公式是否正確呢?要想驗證我們的想法,需要進行實驗探究,我們仍然用控制變量法進行探究。
3.定量探究三者的關系:
庫侖當時在探究三者之間的定量關系時,遇到了很多的困難,下面我們了解一下庫侖當時的有關情況.(1)探究F與r的關系
問題1:“電力”非常小,如何解決力的準確測量?
用扭絲的轉角間接測量。
思想方法:放大、轉化
問題2: 如何確定電荷之間的距離呢?
把金屬球理想成為點電荷,利用刻度尺間接測量距離。
思想方法:理想模型化.沒有大小的帶電體——點電荷
提問有關質點的相關問題。
(1)點電荷是一個理想化的物理模型,實際上是不存在的.
(2)實際的帶電體在本身的大小跟帶電體間的距離相比小得多時可看作是點電荷.注意:是否可將帶電體看作點電荷不是看它本身的尺寸大小.
(2).探究F與q的關系:
問題:如何確定兩球電荷量呢?
電荷均分原理:電荷在兩個相同金屬球之間等量分配。
多面體演示電荷在相同的兩個金屬球間的等量分配.解決了探究思路中的問題,就可以進行具體的實驗了,庫侖設計了一種非常完美、精巧的扭秤,進行實驗操作。
4.引導學生觀看庫侖扭秤的實驗視頻與庫侖當時的數據,總結規律。通過剛才的展示過程讓學生了解庫侖當時探究的過程、思路、方法。
三.庫侖定律
內容:真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,跟它們的電荷量的乘積成 正比,跟它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。
1.公式:
庫侖力或靜電力
靜電力常量: K=9.0×109N.m2/C2 2.方向:作用力的方向在它們的連線上
教師表述同種電荷間作用力的方向,讓學生表述異種電荷間作用力的方向。
3.條件:真空中的點電荷
讓學生回答實際帶電體可以看成點電荷的條件。
四.引導學生分析課本中的例
1、例2。
小結:回顧本節課的重點內容,使學生對所學知識有整體把握。
布置作業:
課外作業;自己設計實驗探究探究電荷之間的相互作用力與哪些因素有關
庫侖定律說課稿
高中的學習方法、學習習慣、學習心理以及物理這一學科對學生的思維能力、抽象能力、運用數學的解題能力都比初中有更高的要求,學生能否在盡量短的時間適應高中的學習,順利地跨過這個學習臺階,是影響學生提高學習成績的主要因素。如何使學生盡快適應高中物理教學特點和學習特點,渡過學習物理的難關,就成為高一物理教師的首要任務。為了使學生容易接受、更好、更快的適應高中物理的教學特點,提高學生的物理學習興趣。下面我從說教材、說教法和學法、說教學程序、說板書、時間安排五方面來說說這節課。
一、說教材
1、說課內容:高中物理第二冊第一章第一節庫侖定律
2、本節課在教材中的地位、作用和意義:
本單元教材的核心是庫侖定律,它既是電荷間相互作用的基本規律,又是學習電場強度的基礎。因此,在本單元教學中對電荷間的相互作,不僅要求學生定性知道,而且通過庫侖定律的教學還要求定量了解,但對庫侖定律的解題應用,則只限于真空中兩個點電荷間相互作用的一些簡單計算。
3、本節課的教學目標:
⑴點電荷的物理意義.
⑵理解庫侖定律及其適用條件,并能應用解決簡單問題。
⑶知道靜電力常量k的物理意義和數值、單位。
⑷培養學生分析問題、解決問題的的能力。
4、教學重點、難點和關鍵:
教學重點:庫侖定律及適用條件。教學難點:庫侖定律的實驗。
二、說教法、學法
在教學中貫徹讓學生經歷知識的形成過程為原則,整個教學過程始終圍繞教學目標展開,力求做到層次清楚,環節緊湊,并注意引導學生通過觀察、實驗和操作,突出體現了學生對知識的獲取和能力的培養。教學方法:啟發講練式
學習目的及達標方法選擇:
三、說教學程序
研究教法和學法是搞好教學的前提和基礎,而合理安排教學程序,則是教學成功的關鍵一環。以求達到事半功倍之效,使學生學有所獲,我根據本課教材的特點以及我班學生的實際水平,將本課劃分成三大部分: ㈠復習準備、引入新知
在課的開始讓學生先觀察2組演示實驗,并通過學生對舊知識的回顧,進一步了解電學的基本知識,為學生對庫侖定律及應用的學習做好知識和思路方面的準備。
[演示1]摩擦起電
提出問題:摩擦起電的原因?如何判斷物體是否帶電?
[演示2] 電荷間的相互作用
1.兩種電荷:自然界只存在正、負兩種電荷
①正電荷:用絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷叫正電荷。
②負電荷:用毛皮摩擦過的硬橡膠棒上帶的電荷叫負電荷。
③電量:帶電體上所帶電荷的多少叫電量。
2.物體的帶電方式有三種:(1)摩擦起電
(2)接觸起電
(3)感應起電
3.電荷守恒定律:電荷既不能創造,也不能消滅,任何起電方式都是電荷的轉移,它只能從一個物體轉移到另一個物體或從物體的一部分轉移到另一部分。在同一隔離系統中正、負電量代數和不變。
4.電荷間的相互作用規律:電荷間有相互作用力。同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。
兩電荷間的相互作用力大小相等,方向相反,作用在同一直線上。
㈡積極主動,探究新知
1、點電荷
⑴點電荷:帶電體的形狀、大小對相互作用力的大小可以忽略,那么帶電體可以看作一個點,所帶電荷稱為點電荷。
點電荷是一種理想化帶電體模型,當帶電體間的距離比帶電體本身的大小大得多,以致于帶電體的形狀和大小對作用力的影響可以忽略時,此帶電體可以看作點電荷。
⑵元電荷:任何帶電粒子,所帶的電荷等于電子或質子的電量的整數倍,或者與它們相等,因此一個電子或質子所帶電量的絕對值稱為元電荷,大小為1e=1.60×10-19C。
2、庫侖定律
[演示3]讓帶電小球*近懸掛在絲線的帶電小球,觀察在不同距離時小球偏轉角度。這說明什么?
啟發學生回答:帶電體之間的作用力的大小用跟帶電體間的距離有關。
問:若以懸掛的小球作為研究對象,它受到幾個力?平衡時它受到電荷間作用力跟那些因素有關?
啟發學生回答:F=mg tgα。,帶電體間距離越小,偏角α越大,這表明電荷間作用力越大。
[演示4]帶電量不同的小球*近懸掛絲線的帶電小球,觀察小球的偏角的變化關系。討論得到:帶電體間作用力還跟帶電體所帶電量有關。
⑴庫侖扭秤實驗:
出示庫侖扭秤掛圖,簡單介紹法國物理學家庫侖利用扭秤研究電荷間相互作用力的大小跟電量和距離的關系所用控制變量的科學方法。設計的扭秤成功的解決了用普通測力計無法測量微小作用方法。
實驗結論,真空中的庫侖定律。
⑵庫侖定律:在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比,跟它們間的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。
庫侖定律的表達式:F:庫侖力Q1Q2:點電荷的電量
r:點電荷間的距離靜電力恒量:
⑶適用條件:庫侖定律只適用于真空(或特定的空氣)中的兩個點電荷之間的相互作用。⑷注意:1)使用庫侖定律計算時,電量用絕對值代入,作用力的方向根據“同種電荷相斥,異種電荷相吸”的規律定性判定。
2)研究微觀帶電粒子(電子、質子、α粒子、各種離子)相互作用時,萬有引力或重力可以忽略不計。
3)庫侖分取電量的方法:兩個大小、形狀完全相同的帶電金屬球相碰后,帶電量一定相等。(原帶異種電荷的先中和后平分,原帶同種電荷的總量平分。)
4)系統中有多個點電荷時,任意兩點電荷之間的作用力都遵從庫侖定律,計算多個點電荷對某一電荷的作用力應分別計算每個電荷對它庫侖力,再求其矢量和。
5)運用庫侖定律要統一使用國際單位。在國際單位制中,靜電力恒量:。
例題:
1、已知m電=0.91×10-30Kg,m質=1.67×10-27Kg電子和質子的電量都是1.60×10-19C,試比較電子和質子間的靜電引力和萬有引力。
2、在真空中有兩個相距0.18m的點電荷,Q1電量為十1.8×10-12C。兩個點電荷間的靜電力F=1.0×10-12N,求Q2所帶的電量及帶電性質?
3、帶電小球A和B的電量分別為+Q和+4Q,它們之間的距離為1.5米,如果引進另一帶電小球C,恰好使三個小球都處于平衡狀態。
問:⑴C球所帶的電荷應當與A、B同號還是反號?⑵C球應放在何處?⑶C球所帶電量應為多少?
課后思考:如果A、B兩球帶異種電荷時,C的可能情況?
㈢綜合練習,鞏固新知
在前面講解基本例題的基礎上,進行綜合練習的目的是進一步培養學生運用新知識解決問題的能力。判斷、選擇練習由淺入深,并注意從不同角度來強化知識。最后的練習激發學生運用所學知識解決實際問題的興趣,將課堂教學推向高潮。
課堂練習:
l、真空中兩個點電荷Q1Q2,距離為R,當Q1增大到2倍時,Q2減為原來的1/3,而距離增大到原來的3倍,電荷間的庫侖力變為原來的:(D)
A、4/9 B、4/27C、8/27 D、2/27
2、兩個完全相同的金屬球,分別帶有-3×10-6C和+1×10-6C的電量,它們相距為0.1m,其相互作用力為,若它們相互接觸后分開,并使它們距離用為原來的兩倍,這時相互作用力為。
3、兩個點電荷所帶的電量分別為q和2q,相距為S,問第三個電荷放在何處時受力平衡? 解:設第三個電荷距q為x,電量為Q,據平衡條件和庫侖定律
kqQ/x=k2qQ/(s-x)2即 x2+3sx=s2(x+s)=2s2 ∴x=0.41s ㈣精練小結、布置作業:
小結:
1、點電荷是理想模型。
2、庫侖定律的應用:
(1)適用條件:真空中的兩個點電荷
(2)用公式計算庫侖力的大小,再用同種電荷相斥,異種電荷相吸確定作用力的方向。
(3)注意單位的統一。
作業:
四、說板書:
板書,是文章結構的簡縮。通過板書,能使學生直觀地抓住線索,理清思路,體會中心,知道選材。因此,我的板書力求體現這些,以達到事半功倍的效果。
五、時間安排
1、舊知識復習、新課引入5分鐘,2、新課教學20分鐘,3、舉例分析10分鐘,4、小結練習10分鐘。
第二篇:庫侖定律說課稿
《庫侖定律》說課稿
一、說教材
1、說課內容:高中物理第選修3-1第一章第二節庫侖定律
2、本節課在教材中的地位、作用和意義:
本單元教材的核心是庫侖定律,它既是電荷間相互作用的基本規律,又是學習電場強度的基礎。因此,在本單元教學中對電荷間的相互作用,不僅要求學生定性知道,而且通過庫侖定律的教學還要求定量了解,但對庫侖定律的解題應用,則只限于真空中兩個點電荷間相互作用的一些簡單計算。
3、本節課的教學目標:(1).知識與技能目標
①明確點電荷是個理想模型,知道帶電體簡化為點電荷的條件。
②會用文字描述庫侖定律的內容與公式表達,能用庫侖定律計算真空中兩個點電荷之間的作用力。
③了解庫侖扭秤實驗和庫侖對電荷間相互作用的探究 ④初步了解人類對電荷間相互作用的探究過程。
(2).過程與方法目標ww.k@s@5@u.com
高#考#資#源#網
①通過對庫侖定律建立過程的探究與學習,初步了解研究物理問題的一般程序,認識物理實驗在物理學發展過程中的作用與地位
②體會研究物理問題的一些常用的方法如:控制變量法,理想模型法、測量變換法等(3).情感態度與價值觀
①培養學生“發現問題,提出假設,并用實驗來驗證”的探究物理規律的科學方法與思路 ②通過靜電力與萬有引力的對比,體會自然規律的多樣性與統一性。4.教學重點:①學生會用庫侖定律計算真空中點電荷間的相互作用力。
②讓學生初步掌握研究物理問題的一些常用的基本方法。
5.教學難點:靜電實驗的操作和對實驗現象的分析歸納
二、說教法、學法
在教學中為讓學生經歷知識的形成過程,整個教學中始終利用導學案圍繞教學目標展開,通過學生的小組合作學習力求做到層次清楚,環節緊湊,并注意引導學生通過觀察、實驗和操作,突出體現學生對知識的獲取和能力的培養。
三:說學生
學生已經了解了電荷之間存在相互作用力:同種電荷相斥,異種電荷相互吸引;知道了電荷守恒定律,并會簡單的運用;初步掌握了研究多個變量之間關系的常用方法—控制變量法。同時具備一定的實驗觀察和歸納的能力。
四、說教學程序 ww.k@s@5@u.com
高#考#資#源#網
1.創設情景,引入新課
(1)利用多媒體動畫顯示閃電現象(讓學生從最常見的生活現象著手,說明電荷之間是存在相互作用力的)
(2)演示實驗1:利用手搖靜電感應器演示放電現象(教師說明:①這個原理與閃電一樣的,將生活中的物理現象拉回到課堂上的物理實驗,讓學生體會到物理研究的問題來自與現實生活。增加學生的學習興趣;)
(3)演示實驗2:將兩個大小相同的泡沫導電小球通過很細的導線分別接到手搖靜電感應器的兩個小球上,使得小球的電荷能傳到兩個導電小球上。(手搖的越快細線偏離豎直方向的夾角越大;若將兩球靠的越近,則偏角也越大。)
(4)引出本課教學目標:通過實驗現象的觀察,提出本節課的主題是探究電荷間的相互作用力與哪些因素有關,是什么樣的關系。
2.猜想與假設
教師引導:通過前面的實驗我們發現,電荷間的相互作用力在不同的情況下大小是不同的,你認為帶電體間的相互作用力會與哪些因素有關呢?
學生猜想小結:與兩帶電體的電荷量、距離、形狀、體積、質量等有關。
3.設計方案、定性探究
Ⅰ:定性探究一:探究 F與r 之間的定性關系
演示實驗3 讓帶電小球靠近懸掛在絲線上的的帶同種電荷的泡沫小球,觀察在不同距離時小球偏轉角度。
現象說明:師:大家是如何判斷小球A所受的庫侖力F大小的變化的?
生:通過偏離豎直方向的角度的大小,角度越大A所受的庫侖力就越大。
師:偏轉角θ與小球A所受的庫侖力F的大小關系如何?
生: F=mg tgα。帶電體間距離越小,偏角α越大,這表明電荷間作用力越大。
師:由于在這里我們沒法直接測量出力F的大小,而是通過偏轉角θ的變化來判斷F的變化,這種方法就是測量變換法(間接測量法)。
實驗結論:電量不變時,改變帶電體間距離r,兩電荷間的作用力F隨距離r的減小而增大。
Ⅱ:定性探究二:F與q之間的定性關系演示實驗4
帶電量不同的小球靠近懸掛絲線的帶電泡沫小球,觀察小球的偏角的變化關系。
討論得到:帶電體間作用力還跟帶電體所帶電量有關。
實驗結論:若距離不變,改變電荷量,兩電荷間的作用力隨電量的減小而減小。
ww.k@s@5@u.com 高#考#資#源#網
4.歷史回顧,定量探究: 利用圖片加文字說明的形式展現人類對靜電力的探究過程:根據類比由萬有引力與靜電力的相似之處推測這兩種力的其它特性也可能相似,由此猜測靜電力數學表達式。培養學生熱愛科學的興趣
5.庫侖扭秤實驗的驗證過程(flash加解說)
(1)結構簡介(flash課件展示)。
(2)如何解決力的準確測量?
①操作方法,力矩平衡:靜電力力矩=金屬細絲扭轉力矩,②思想方法:放大、轉化(3)F與r2關系的驗證。
①設計思想:控制變量法——控制Q不變
②結果:庫侖精確地用他的扭稱實驗測量了兩個帶電小球在不同距離下的靜電力,證實了自己的猜測。基本上驗證了F與r之間的平方反比關系。
(4)如何解決電量測量問題,驗證F與Q的關系?
①庫侖將兩個完全相同的金屬小球,一個帶電、一個不帶電,兩者相互接觸后電量被兩球等分,各自帶有原有總電量的一半。這樣庫侖就巧妙地解決了這個問題,用這個方法依次得到了原來電量的 等的電荷,從而順利的驗證得出
②思想方法:守恒、對稱。
6、探究結論(庫侖定律)
學生活動:閱讀教材內容完成學案
教師活動:巡視后提問歸納庫侖定律并
板書:
庫侖定律
1內容:在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比 , 跟它們間距離的平方成反比 , 作用力的方向在它們的連線上。
2公式:
3適用條件:真空,點電荷
4點電荷的概念:(學生自學并類比質點)
①點電荷同質點一樣也是一個理想化模型——帶電的幾何點。
②若帶電體間的距離比它們自身的尺寸大得多,以至帶電體的形狀和大小對庫侖力的影響可以忽略不計,這樣帶電體就可以看作點
6.課堂鞏固與應用分析(學案)
例1:兩個帶電小球的半徑均為R,當兩球心間距為50R時,相互間的作用力為F。則:①當兩球心間距為100R時,相互間的作用力為多少?
A.4F B.F/2
C.F/4
D.不能確定 ②當兩球心間距為5R時,相互間的作用力為多少?
A.100F B.10F
C.F/1000 D.不能確定
設計說明:目的是為了鞏固對庫侖定律的理解和對點電荷概念的理解
例2:課本例題1:試比較電子和質子間的靜電力和萬有引力。
設計說明:正因為例題告訴我們的原因,在研究微觀帶電粒子相互作用時,經常可以忽略萬有引力。但對宇宙天體萬有引力卻是決定性的,決定了它的運動與演化規律。同時讓學生體會到大自然的和諧與統一。
例3:課本例題2:多個點電荷對同一點電荷作用力的疊加問題
設計說明:此題一方面鞏固對電荷在電場中受力的分析,另一方面也為下一節電場強度的疊加做了鋪墊
7.課堂回顧(用多媒體顯示)一:知識小結
1:庫侖定律 表達式:
適用條件:真空中、點電荷 2.點電荷:
二:物理方法小結
1:研究Q、R與F的關系時采用控制變量法、2:判斷力F時(不易測量的物理量時)可以通過判斷偏角來實現,運用的是測量變換的思想、8、作業布置: 完成學案
第三篇:1.2庫侖定律說課稿
庫侖定律
各位老師:大家好!我的說課題目是庫侖定律,它是高中物理選修3-1第一章第二節的內容。我將從以下五個環節進行說課。
一、說教材
1本節課在教材中的地位、作用和意義:
本單元教材的核心是庫侖定律,它既是電荷間相互作用的基本規律,又是學習電場強度的基礎。因此,在本單元教學中對電荷間的相互作用,不僅要求學生定性知道,而且通過庫侖定律的教學還要求定量了解,但對庫侖定律的解題應用,則只限于真空中兩個點電荷間相互作用的一些簡單計算。2本節課的教學目標:(1)知識與技能目標
①明確點電荷是個理想模型,知道帶電體簡化為點電荷的條件。
②會用文字描述庫侖定律的內容與公式表達,能用庫侖定律計算真空中兩個點電荷之間的作用力。③了解庫侖扭秤實驗和庫侖對電荷間相互作用的探究 ④初步了解人類對電荷間相互作用的探究過程。(2)過程與方法目標
通過演示讓學生探究影響電荷間相互作用力的因素,再得出庫侖定律。(3).情感態度與價值觀
①培養學生“發現問題,提出假設,并用實驗來驗證”的探究物理規律的科學方法與思路 ②通過靜電力與萬有引力的對比,體會自然規律的多樣性與統一性。3.教學重點和難點
教學重點: 庫侖定律及適用條件。用庫侖定律的公式進行有關的計算。教學難點:庫倫定律的實驗。4.授課時間:1課時
二、說教法和學法
教法:在教學中貫徹讓學生經歷知識的形成過程為原則,整個教學過程始終圍繞教學目標展開,力求做到層次清楚,環節緊湊,并注意引導學生通過觀察、實驗和操作,突出體現了學生對知識的獲取和能力的培養。采用的教學方法:啟發講練式
學法:讓學生獨立思考,協商討論,突出主體性。因為學生不是被動接受知識的容器,而是學習的主人。促進學生自主學習,合作探究,形成個性化的知識結構同時變學會為會學,是改革傳統教學的重大課題。
三、說教學過程
研究教法和學法是搞好教學的前提和基礎,而合理安排教學程序,則是教學成功的關鍵一環。以求達到事半功倍之效,使學生學有所獲,我根據本課教材的特點,將本課劃分成三大部分: 1.創設情景,引入新課 演示實驗:
(1)利用多媒體動畫顯示閃電現象(讓學生從最常見的生活現象著手,說明電荷之間是存在相互作用力的)
(2)演示實驗1:利用手搖靜電感應器演示放電現象。(演示結束后教師說明:①這個原理與閃電一樣的,將生活中的物理現象拉回到課堂上的物理實驗,讓學生體會到物理研究的問題來自與現實生活。增加學生的學習興趣)
(3)演示實驗2: 將兩個大小相同的泡沫導電小球通過很細的導線分別接到手搖靜電感應器的兩個小球上,使得小球的電荷能傳到兩個導電小球上。(手搖的越快細線偏離豎直方向的夾角越大;若將兩球靠的越近,則偏角也越大。)引出本課教學目標:通過實驗現象的觀察,提出本節課的主題是探究電荷間的相互作用力與哪些因素有關,是什么樣的關系。猜想與假設
教師引導:通過前面的實驗我們發現,電荷間的相互作用力在不同的情況下大小是不同的,你認為帶電體間的相互作用力會與哪些因素有關呢?
學生猜想小結:與兩帶電體的電荷量、距離、形狀、體積、質量等有關。2積極主動,探究新知 定性實驗的探究
Ⅰ:定性探究一:探力F與距離r之間的定性關系
演示實驗3 讓帶電小球靠近懸掛在絲線上的的帶同種電荷的泡沫小球,觀察在不同距離時小球偏轉角度。讓學生觀察完現象后問學生:大家是如何判斷小球A所受的力F大小的變化的?學生回答:通過偏離豎直方向的角度的大小,角度越大A所受的力就越大。再問學生:偏轉角θ與小球A所受的力F是什么樣的關系?學生回答: F=mg tgα。帶電體間距離越小,偏角α越大,這表明電荷間作用力越大。接下來說:由于在這里我們沒法直接測量出力F的大小,而是通過偏轉角θ的變化來判斷F的變化,這種方法就是測量變換法(間接測量法)。我們有此得出實驗結論:電量不變時,改變帶電體間距離r,兩電荷間的作用力F隨距離r的減小而增大。
Ⅱ:定性探究二:F與q之間的定性關系
演示實驗4 帶電量不同的小球靠近懸掛絲線的帶電泡沫小球,觀察小球的偏角的變化關系。演示完實驗讓學生分成三組討論,再選出代表回答。討論得到:帶電體間作用力還跟帶電體所帶電量有關。得到實驗結論:若距離不變,改變電荷量,兩電荷間的作用力隨電量的減小而減小。再次猜想::由以上實驗,引導學生根據類比由萬有引力與靜電力的相似之處推測這兩種力的其它特性也可能相似,由此猜測靜電力數學表達式。定量式實驗探究
庫侖扭秤實驗的驗證過程(flash加解說)這個實驗要分4部分來講解。(1)結構簡介(用flash課件將實驗展示出來)。(2)如何解決力的準確測量?
①操作方法,力矩平衡:靜電力力矩=金屬細絲扭轉力矩
②思想方法:放大、轉化
(3)庫侖力F與r2關系的驗證。
①設計思想:控制變量法——即控制電荷Q不變
②結果:庫侖精確地用他的扭稱實驗測量了兩個帶電小球在不同距離下的靜電力,證實了自己的猜測。基本上驗證了F與r之間的平方反比關系。
(4)如何解決電量測量問題,驗證F與Q的關系?
①庫侖將兩個完全相同的金屬小球,一個帶電、一個不帶電,兩者相互接觸后電量被兩球等分,各自帶有原有總電量的一半。這樣庫侖就巧妙地解決了這個問題,用這個方法依次得到了原來電量的1/2,1/4,1/8 等的電荷,從而順利的驗證得出庫侖定律。②思想方法:守恒、對稱。(出示庫侖扭秤掛圖,介紹法國物理學家庫侖利用扭秤研究電荷間相互作用力的大小跟電量和距離的關系所用控制變量的科學方法。設計的扭秤成功的解決了用普通測力計無法測量微小作用方法。)
得出庫侖定律:在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比,跟它們間的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。并帶領學生總結運用庫侖定律所應注意的問題
3例題練習,鞏固新知
在前面講解庫侖定律的基礎上,進行例題練習,目的是培養學生運用新知識解決問題的能力。練習題的難度由淺入深,并注意從不同角度來強化知識。最后的練習激發學生運用所學知識解決實際問題的興趣,將課堂教學推向高潮。4精練小結、布置作業:【10分鐘】
學生閱讀教材內容,我巡視后提問歸納庫侖定律然后布置課后作業。板書設計: 庫侖定律 1內容:在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比 , 跟它們間距離的平方成反比 , 作用力的方向在它們的連線上。2公式:
3適用條件:真空,點電荷 4點電荷的概念:(學生自學并類比質點)
①點電荷同質點一樣也是一個理想化模型——帶電的幾何點。
②若帶電體間的距離比它們自身的尺寸大得多,以至帶電體的形狀和大小對庫侖力的影響可以忽略不計,這樣帶電體就可以看作點
6.課堂鞏固與應用分析(學案)
例1:兩個帶電小球的半徑均為R,當兩球心間距為50R時,相互間的作用力為F。則:①當兩球心間距為100R時,相互間的作用力為多少?
A.4F
B.F/2
C.F/4
D.不能確定
②當兩球心間距為5R時,相互間的作用力為多少?
A.100F
B.10F
C.F/1000
D.不能確定
設計說明:目的是為了鞏固對庫侖定律的理解和對點電荷概念的理解 例2:課本例題1:試比較電子和質子間的靜電力和萬有引力。
設計說明:正因為例題告訴我們的原因,在研究微觀帶電粒子相互作用時,經常可以忽略萬有引力。但對宇宙天體萬有引力卻是決定性的,決定了它的運動與演化規律。同時讓學生體會到大自然的和諧與統一。例3:課本例題2:多個點電荷對同一點電荷作用力的疊加問題
設計說明:此題一方面鞏固對電荷在電場中受力的分析,另一方面也為下一節電場強度的疊加做了鋪墊 一:知識小結
1:庫侖定律 表達式:適用條件:真空中、點電荷 2.點電荷:
二:物理方法小結
1:研究電荷Q、距離R與庫侖力F的關系時采用控制變量法
2:判斷力F時(不易測量的物理量時)可以通過判斷偏角來實現,運用的是測量變換的思想
第四篇:1.2 庫侖定律教案
教學目標:
(一)知識與技能
1.掌握庫侖定律,要求知道點電荷的概念,理解庫侖定律的含義及其公式表達,知道靜電力常量.
2.會用庫侖定律的公式進行有關的計算. 3.知道庫侖扭秤的實驗原理.
(二)過程與方法
通過演示讓學生探究影響電荷間相互作用力的因素,再得出庫侖定律
(三)情感態度與價值觀 培養學生的觀察和探索能力
【板書】:
1、影響兩電荷之間相互作用力的因素:1.距離.2.電量.
2、庫侖定律
內容表述:力的大小跟兩個點電荷的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比.作用力的方向在兩個點電荷的連線上
公式:F?kq1q2 2r靜電力常量k = 9.0×109N·m2/C2 適用條件:真空中,點電荷——理想化模型
介紹:(1).關于“點電荷”,應讓學生理解這是相對而言的,只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略,帶電體就可以看作點電荷.嚴格地說點電荷是一個理想模型,實際上是不存在的.這里可以引導學生回顧力學中的質點的概念.容易出現的錯誤是:只要體積小就能當點電荷,這一點在教學中應結合實例予以糾正.
m1=9.10×10-31kg,質子的質量m2=1.67×10-27kg.電子和質子的電荷量都是1.60×10-19C.
分析:這個問題不用分別計算電子和質子間的靜電引力和萬有引力,而是列公式,化簡之后,再求解.
解:電子和質子間的靜電引力和萬有引力分別是
F1=kQ1Q2m1m2F1kQ1Q2,F=G,=2F2Gm1·m2r2r2F19.0×109×160.×10?19×160.×10?1939=?11?31?27=2.3×10F26.67×10×9.10×10×167.×10
可以看出,萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似,表述的都是力,這是
第五篇:庫侖定律教案
庫侖定律
教學目標:掌握庫侖定律的內容,學會用庫侖定理解題,了解生活中的靜電現象。
教學重點:定性與定量的描述力與距離和電量的關系,庫倫定理的內容及適用條件。
教學難點:庫侖定理的適用條件,探究力與電量和距離關系的實驗。教師:上一節課,我們探究一種新的性質力的產生條件,并對這一條件進行了認識,就是物體必須帶有電荷。電荷的種類有哪些?起電方式?它們有什么樣的相互作用規律?請同學們一起回顧以上所涉及到的知識。學生:回答
1、探究庫侖定理
老師:我們研究一種性質的力,除了研究產生的條件,有時更關心的是它的大小,那么它的大小與哪些因素有關呢?這就是本節課所要學習的內容。
復習了相關知識,我們看幾張圖片更直觀的了解帶電體相互作用的性質。看到第一張圖片我們可以想到語文中的一個成語,是什么呀?怒發沖冠對不對?只不過這里沖冠的原因是因為受到靜電的作用,由于人與帶電體都帶上了同種電荷,在斥力的作用下,使人的頭發豎起來了!我們再來看下一張圖片,這是帶電的塑料勺子,當靠近細流時,因為同種電荷相吸,使水流的方向發生偏轉。我們看一下視頻。……神奇吧,靜電居然有這樣的魔力。那想想,改變水流運動狀態的原因是什么? 學生:力
老師:嗯,非常正確。看了以上兩張圖,結合你們現有的知識,請同學們猜想一下兩帶電體之間的作用力與哪些因素有關呢?
同學:猜想電量、大小、形狀,兩電荷間的距離……探究實驗好像就只針對電荷量與距離,沒有考慮其他因素若他們猜想與質量有關 老師:同學們的猜想各有各的道理,但是其實實驗已經以證明,當兩個點電荷相距較遠時,改變它的質量或體積都不會改變他們之間作用力的大小。那與距離以及電荷量對他們的作用力有何關系呢?
我們看一個動畫(FLASH)。注意課本將這個內容的目的大家要認真觀察,注意老師是怎么演示的!這是帶電的固定小球A,金屬小球通過細線懸掛在鐵架臺上,先后懸掛于P1、P2、P3位置,為了方便我們比較不同位置的偏轉角度的大小關系,我們將小球在不同位置的三種狀態呈現在同一張圖上。同學們觀察,此時三個位置的偏轉角的變化情況是怎樣的? 學生:依次變小。
老師:嗯,對!那我們現在對小球進行受力分析。可以知道,F= 說明了偏轉角度越大,它受到的力越(大)。那造成這個小球在不同位置受力大小不同原因是什么呢? 學生:因為他們距帶電體的距離不同。
老師:嗯,那是不是說明距離越小,力就越大。現在當老師將帶電體靠近金屬小球時,大家注意,偏轉角度如何變化?學生:越來越小 老師:嗯,對,根據這個式子,說明力也是越來越(小)的!現在我們有一次說明了距離越小力越大,距離越大力越小!
老師:現在我們控制距離不變而去改變帶電體的電量,看看會有什么現象?(改變小球電量)同學們,小球是不是在原來的偏轉角下變得更(大)了。
老師:同學們,我們同樣可以得到隨著電荷量的增大力也會變得更大!
老師:我們定性地得出了力的大小的影響因素,是帶電體之間的距離以及它們的電量。但是怎樣得到他們之間的定量關系呢?關于這個問題,科學家們剛開始也不是很快明白的。其實對于任何一個物理規律探索的過程中,都不是一蹴而就的!是有很多物理學家不斷地做實驗,然后總結歸納,最后才走到成功的!同樣庫侖定理的發現亦如此!對庫侖定理有貢獻的首先是富蘭克林。他做了一個空罐實驗,有一個帶電的金屬桶,當以用細線懸掛的金屬軟木球靠近在金屬外表面,會受到引力作用。但若將軟木球放在桶內,不管軟木球置于何處,都不受到電的吸引作用。當時,富蘭克林百思不得其解。大約過了十年,富蘭克林寫信告訴他英國的朋友普利斯特里。普利斯特里核實了富蘭克林的實驗,并以非凡的洞察力領悟到通過這個實驗可以得到電力反平方定律,因為當軟木球放在很深的帶電金屬桶內時,沒有電力作用在這個球上,這個事實是與沒有萬有引力作用于物質球殼內部的質點上這個事實相類似的。由于萬有引力服從反平方定律,也許電力也服從反平方定律。
在上述實驗事實和推測的啟發下,庫侖通過實驗定量的測出電荷間作用力與距離、電荷量的關系,并最終得到庫侖定律。
從庫侖定律的發現歷程中,我們可以看到,類比推理在科學研究中所起的作用是很大的。如果不是先有萬有引力定律的發現,并利用類比推理進行合理猜想,單靠具體實驗數據的積累,不知何年才能得到嚴格的庫侖定律表達式。那同學們此時應該會問:庫侖當年是如何定量的得出力與距離和電荷量的關系的呢?我們一起來看一下當年庫侖做實驗的裝置——庫侖扭秤。這個裝置與當年卡文迪許測量引力常量的裝置十分類似。
2、庫侖的實驗(學生自學,觀看相關實驗教學視頻)
老師:首先我們來介紹庫侖扭秤裝置。紐秤的結構如圖。在細銀絲下懸掛一根絕緣棒,棒的一端是一個帶電的小球A,另一端是一個不帶電的球B,B與A所受的重力平衡,現在從容器正上方放入一固定小球C。為了研究帶電體之間的作用力,先使A、C各帶同種電荷,這時秤桿會因A端受力而偏轉。此時銀絲就會產生一個扭轉力矩。那么懸絲的扭力矩等于施于小球A上電力的力矩。根據力矩平衡原理,可以知道在此距離下A、C之間的作用力。這就是扭秤裝置的原理。那現在如果老師讓同學們自己利用已有的知識來設計一個實驗,你們又該如何得出力與距離以及電荷量的關系呢?設計實驗,首先要確定的是用什么研究方法!那有多個變量影響的情況下,用什么方法?是不是與我們之前探究加速度與力和質量的關系所用的方法是一樣的,是(控制變量法)。現在給大家兩分鐘思考一下。大家應該都有了自己的想法,只要合理就是可以的。現在我們給出一種方案,大家在看在看這個視頻的時候,與自己的設計進行對比。如果有更好的,下課后和老師同學分享。這個視頻中的實驗在庫困扭秤的基礎上,對裝置進行了改進,用杠桿平衡的方法,最終也定量的測出了力與距離、半徑的關系。(我們先一起來認識一下這個實驗裝置。這是微量天平,這是滑道,滑道的右側有一標尺,有兩個完全相等的帶電小球,一個裝在微量天平的右側,另一個裝在滑道上,他可以在滑道上上下移動來改變兩球的距離,距離的大小從標尺上讀出。微量天平的左側有一游碼,可以左右移動,來維持衡量的水平。這個實驗員操作是相當規范的,他將絕緣小球通過與人體接觸,是之不帶電。再讓它和與它相同的小球相碰,從而使帶電小球的電量減半。)看了這個視頻,我們一起來回憶一下。先保持電量不變,改變兩球之間的距離r,得出力與距離的平方成正比;然后控制距離不變,改變兩球的帶電量,得出力與電量的乘積成反比。而庫侖當年也得到了這樣的結論。
3、分析庫侖定律內容 老師:閱讀教材,庫侖定律的內容是怎樣敘述的。大家一起來閱讀一遍。根據庫侖定理內容,我們得出了其表達式。我們要明確每個字母所代表的物理意義。K值是靜電力常量,大小為……請問K常量有沒有單位?如果有,又給如何得出它的單位?通過表達式得出。我們來看一下應用庫侖定律時應該注意哪些問題。同學們都知道電荷具有正負,但在計算力的大小時,為了避免出錯,我們一般只帶電荷的絕對值進行計算。至于力的方向,就直接通過同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引來判斷。
從庫侖定律內容的表述中,我們看到該定理成立是有條件的。請你們畫出庫侖定理的條件。學生:閱讀并畫關鍵詞。
老師:你們畫出的關鍵詞匯有哪些?***,你起來回答一下。學生:真空、靜止、點電荷。
老師:嗯,也善于把握定理的條件。我們一起來理解一下。真空:庫侖定律的適用條件是在真空,為什么其他介質不行呢?因為放在任何一個介質,在電荷的作用下都會被極化,產生的極化電荷會對我們帶電物質的作用力產生影響。同學們也可以這樣理解,不同的介質具有不同的k值,前面K的大小是在真空中的大小,對于其他介質,比如玻璃,K值就已經不是那么大了。所以不能用真空中的庫侖定律公式來求其他介質中的靜電力。現在觀察庫侖扭秤裝置,他將帶電體放在圓柱體的容器中,我們應該發現,庫侖已經注意到減小空氣方面的影響。前面看的那個視頻,實驗是在空氣中做的。所以在空氣中,高中階段我們依然使用庫侖定律的近似處理。
靜止:當同學們深入學習就會明白,如果帶電體具有相對運動,那運動的電荷會產生磁場,那他不僅會受到電場力,還會受到磁場力,所以庫侖定律不再使用。
點電荷:這個請同學們自己來分析,怎樣的帶電體可以看做點電荷?點電荷類似力學中的質點,那怎樣的物體可以看成質點呢? 學生:當物體的形狀大小相對于所研究的問題可以忽略是就可以看成質點。
老師:同樣的道理,通過類比,我們知道在研究帶電體間的相互作用時,如果帶電體自身的大小遠小于它們之間的距離.以至帶電體自身的大小、形狀及電荷分布狀況對我們所討論的問題影響甚小,相對來說可把帶電體看作一帶電的點,叫做點電荷。也就是說,點電荷和質點一樣也是一種理想化的物理模型。
分析了庫倫定理的的適用條件,應該對該定理有了更深的理解。其實任何規律的成立,都有其成立的特定條件。所以,在以后使用這些規律分析問題時,千萬要注意:所研究問題是否與所使用規律的條件相符。同學們,如果有兩個帶點的小球不斷靠近,力會不會變得無窮大呢?若學生說不會,那我應該問為什么呢?因為此時已經不能再看做點電荷了……對,也就是說不滿足庫倫定理的適用條件,所以不能再用表達式計算庫侖力的大小。問題提問方式,不要自己不斷解釋(當他們的大小與兩者間的距離相比不能忽略時,是不是此時就不滿足庫倫定理的適用條件了,因為此時在力的作用下改變了帶點球體上的電荷分布,電荷不再均勻分布在帶電體表面。在這種情況下,電荷就不能看成是集中在球心的點電荷。所以不能用公式計算力的大小。)刪掉這段內容
下面我們來看一個例題,檢驗同學們掌握的情況……()通過這道例題,同學們在應用庫侖定律時應該會小心很多。同學們,普利斯特利從空罐實驗的現象,受到了萬有引力平方反 比定理的啟發,進而猜想到庫侖力的影響因素。物理學家們在探究的過程就一直認為庫侖定律與萬有引力定律有相似之處。而自然規律既具有多樣性,又具有統一性,我們一起總結一下它們兩者的不同點與相同點。你們覺得有哪些地方不同點呢?
學生:回答(公式、適用范圍、影響力大小的因素、不同點)我們一起比較了萬有引力定律與庫侖定律,同學們在學習過程中,也要對各個知識點進行總結歸納以及對比。這樣我們可以加深對所學知識的理解。我們知道任何有質量的兩個物體之間都存在萬有引力,那想想電荷間是不是既受到萬有引力也受到靜電力呢?那在研究微觀帶點力的相互作用力時,是否兩者都要算呢?
下面我們來看一道題。左邊的一組同學算萬有引力,右邊的同學算庫侖力。告訴老師你們計算的結果。萬有引力的大小?庫侖力的大小?那我們將這兩個力比一下,得出了庫侖力比萬有引力大得多!所以在研究微觀帶電粒子(電子、質子、離子、原子核等等)的相互作用時,由于微觀粒子間的萬有引力遠小于庫侖力,通常可以忽略微觀粒子間的萬有引力。
庫侖定律內容中描述的是兩個點電荷,那如果換成三個及三個以上的點電荷,庫侖定律是否還適用?那又如何求力的大小呢?我們知道,兩個點電荷之間的作用力不因第三個點電荷的存在而有所改變。因此三個或三個以上點電荷之間的靜電力,可以先分別求出各個點電荷的作用力大小,利用平行四邊行法則進行矢量合成,就可以所受到的合力了。那我們來看書本上的一個例題。