高一物理《库仑定律》课件

时间：2017-09-20 编辑：阳炎手机版

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　　【教学目标】

　　知识与技能：

　　1.知道点电荷的概念，理解并掌握库仑定律的含义及其表达式;

　　2.会用库仑定律进行有关的计算;

　　3.知道库仑扭称的原理。

　　过程与方法：

　　1.通过学习库仑定律得出的过程，体验从猜想到验证、从定性到定量的科学探究过程，学会通过间接手段测量微小力的方法;

　　2.通过探究活动培养学生观察现象、分析结果及结合数学知识解决物理问题的研究方法。

　　情感、态度和价值观：

　　1.通过对点电荷的研究，让学生感受物理学研究中建立理想模型的重要意义;

　　2.通过静电力和万有引力的类比，让学生体会到自然规律有其统一性和多样性。

　　【教学重点】

　　1.建立库仑定律的过程;

　　2.库仑定律的应用。

　　【教学难点】

　　库仑定律的实验验证过程。

　　【教学方法】

　　实验探究法、交流讨论法。

　　【教学过程和内容】

　　<引入新课>同学们，通过前面的学习，我们知道“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”，这让我们对电荷间作用力的方向有了一定的认识。我们把电荷间的作用力叫做静电力，那么静电力的大小满足什么规律呢?让我们一起进入本章第二节《库仑定律》的学习。

　　<库仑定律的发现>

　　活动一：思考与猜想

　　同学们，电荷间的作用力是通过带电体间的相互作用来表现的，

　　因此，我们应该研究带电体间的相互作用。可是，生活中带电体的大小和形状是多种多样的，这就给我们寻找静电力的规律带来了麻烦。

　　早在300多年以前，伟大的牛顿在研究万有引力的同时，就曾对带电纸片的运动进行研究，可是由于带电纸片太不规则，牛顿对静电力的研究并未成功。

　　(问题1)大家对研究对象的选择有什么好的建议吗?

　　在静电学的研究中，我们经常使用的带电体是球体。

　　(问题2)带电体间的作用力(静电力)的大小与哪些因素有关呢?

　　请学生根据自己的生活经验大胆猜想。

　　<定性探究>电荷间的作用力与影响因素的关系

　　实验表明：电荷间的作用力F随电荷量q的增大而增大;随距离r的增大而减小。

　　(提示)我们的研究到这里是否可以结束了?为什么?

　　这只是定性研究，应该进一步深入得到更准确的定量关系。

　　(问题3)静电力F与r，q之间可能存在什么样的定量关系?

　　你觉得哪种可能更大?为什么?(引导学生与万有引力类比)

　　活动二:设计与验证

　　<实验方法>

　　(问题4)研究F与r、q的定量关系应该采用什么方法?

　　控制变量法——(1)保持q不变，验证F与r2的反比关系;

　　(2)保持r不变，验证F与q的正比关系。

　　<实验可行性讨论>.

　　困难一：F的测量(在这里F是一个很小的力，不能用弹簧测力计直接测量，你有什么办法可以实现对F大小的间接测量吗?)

　　困难二:q的测量(我们现在并不知道准确测定带电小球所带的电量的方法，要研究F与q的定量关系，你有什么好的想法吗?)

　　(思维启发)有这样一个事实：两个相同的金属小球，一个带电、一个不带电，互相接触后，它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等。

　　——这说明了什么?(说明球接触后等分了电荷)

　　(追问)现在，你有什么想法了吗?

　　<实验具体操作>定量验证

　　实验结论：两个点电荷间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比。

　　<得出库仑定律>同学们，我们一起用了大约20分钟得到的这个结论，其实在物理学发展史上，数位伟大的科学家用了近30年的时间得到的并以法国物理学家库仑的名字来命名的库仑定律。

　　启示一:类比猜想的价值

　　读过牛顿著作的人都可能推想到：凡是表现这种特性的相互作用都应服从平方反比定律。这似乎用类比推理的方法就可以得到电荷间作用力的规律。正是这样的类比，让电磁学少走了许多弯路，形成了严密的定量规律。马克·吐温曾说“科学真是迷人，根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多的收获!”。科学家以广博的知识和深刻的洞察力为基础进行的猜想，才是最具有创造力的思维活动。然而，英国物理史学家丹皮尔也说“自然如不能被目证那就不能被征服!”

　　启示二：实验的精妙

　　1785年库仑在前人工作的基础上，用自己设计的扭称精确验证得到了库仑定律。(库仑扭称实验的介绍：这个实验的设计相当巧妙。把微小力放大为力矩，将直接测量转换为间接测量，从而得到静电力的作用规律——库仑定律。)

　　<讲解库仑定律>

　　1.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。

　　2.数学表达式：

　　(说明)，叫做静电力常量。

　　3.适用条件：(1)真空中(一般情况下，在空气中也近似适用);

　　(2)静止的;

　　(3)点电荷。

　　(强调)库仑定律的公式与万有引力的公式在形式上尽管很相似，但仍是性质不同的两种力。我们来看下面的题目：

　　<达标训练>

　　例题1：(通过定量计算，让学生明确对于微观带电粒子，因为静电力远远大于万有引力，所以我们往往忽略万有引力。)