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1、高中物理精品教案课 题必修第三册 第九章 第二节库仑定律1课型1 新授课11教学目标1 .了解点电荷模型。2 .掌握库仑定律及应用，明确库仑定律的适用条件。3 .通过静电力与力有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。4 .会用矢量叠加原理的方法计算多个点电荷的静电力。教学重点1 .通过观察演示实验，概括出电荷间的作用规律。培养学生观察、分析、概括能力。2 .体会研究物理问题的常用方法控制变量、理想模型、微小量放大、类比法等。3 .理解库仑定律的内涵和适用条件。教学难点利用矢量叠加原理的方法计算多个点电荷的静电力。_ _教学方式讲授法、启发式教学、体验式教学、探究式教学教具学具多媒体、静电力
2、演示仪、库仑扭秤实验装置教学过程设计教师活动预设学生活动预设设计意图一、新课导入【复习回顾】演示ppt3教师带领学生复习回顾：电荷间的相互作用规律：同种电荷 相互排斥，异种电荷相互吸引。教师引入本次课的内容：那么电荷 之间相互作用力的大小取决于哪些 因素呢？今天我们就来学习电荷间 的相互作用规律一一库仑定律二、知识讲解【猜想与假设】演示ppt4教师提问：同学们结合上节课学习 内容以及生活中的经验，首先猜想 一下影响带电体间相互作用力的因【听讲、思考】【思考、小组讨论、回答】 学生可能回答：电荷量、距 离、介质、带电体形状、大 小、电荷分布等通过复习，巩固上节 课所学内容。同时通 过提出新问题，
3、激发 学生探索知识的欲 望，培养科学探索的 精神。通过猜想与假设，锻 炼学生科学思维方 式以及对自然现象 的观察能力和概括 能力。荷之间的距离为八先引入电荷饮， 使其处于静止状态。试确定电荷q2 的位置、电性和它的电荷量。教师总结：(1)同内，近小(2)异外，近小教师提问并展示：演示ppt22、23 情形二：如果两个点电荷间引入第 三个点电荷，如何使三个点电荷均 处于静止状态呢？_/O_Q_(11。2(1371q2/QQQ71牡。3教师在学生回答的基础上总结：两同夹异，两大夹小、近小远大【讨论、推理、计算】【听讲、记录】解决物理学相关问 题，提升学生的综合 应用能力以及分析 能力。教师展示例题
4、：演示ppt24【例4】两个可自由移动的点电荷分 别放在A、B两处，A处电荷带正电 Q,B处电荷带负电。2,且Q=4Q, 另取一个可以自由移动的点电荷 Q，放在直线AB上，欲使整个系统 处于平衡状态，则()A. Q为负电荷，且放于A左方 B.。3为负电荷，且放于B右方 C. Q为正电荷，且放于A与B之 间D.。3为正电荷，且放于B右方【思考、解答】学生自己计算推理例4的设计，旨在深 化学生对于库仑定 律的掌握，并能够结 合之前所学的力学 知识推理分析相关 物理学问题，提升学 生的综合应用能力。三、随堂练习演示ppt25、26、27教师展示课堂练习：【练习1关于库仑定律，下列说法 中正确的是（）
5、A.库仑定律适用于点电荷，点电荷 其实就是体积很小的球体。B.根据/=号芈，当两电荷的距离 趋近于零时，静电力将趋向无穷大。 C.若点电荷药的电荷量大于尖的 电荷量，则/对尖的静电力大于发 对切的静电力。D.库仑定律和万有引力定律的表达 式相似，都是平方反比定律。【练习2真空中两个完全相同、带 等量同种电荷的金属小球A和B（可 视为点电荷），分别固定在两处，它 们之间的静电力为凡用一个不带 电的同样的金属球C先后与A、B球 接触，然后移开球C,此时A、B球 间的静电力为（）【练习3】如图甲所示，半径为R的 绝缘球壳上均匀地带有电荷量为十 Q的电荷，另一电荷量为+q的点电 荷放在球心。上，由于对
6、称性，点【思考、解答】【思考、解答】【思考、解答】随堂练习的设置，主 要是为了巩固学生 学习基础、拓展提升 学生对知识的掌握 程度。电荷受力为零，现在球壳上挖去半 径为r(rR)的一个小圆孔，则此时 置于球心的点电荷所受力的大小为 多少？方向如何？(已知静电力常量k)【听讲、记录】学生通过前面的学 习，对于库仑这个单 位的理解还比较浅 薄。通过拓展延伸， 让学生深刻理解库 仑是一个非常大的 单位，培养学生的科 学思维能力。四、拓展延伸演示ppt28根据库仑定律，两个电荷量为1C 的点电荷在真空中相距1 m时， 相互作用力是9.0X109No差不多 相当于一百万吨的物体所受的重 力！可见，库仑是
7、一个非常大的电 荷量单位，我们几乎不可能做到使 相距1 m的两个物体都带1 C的 电荷量。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。五、课堂小结演示ppt29教师提出问题：下面请同学们自己 总结一下本节课所学的主要内容。六、布置作业 演示 ppt30【小组交流、总结、回答】通过学生自己总结， 让学生全面掌握本 节内容，并形成完整 的知识结构，利于学 生的学习以及应用。 同时锻炼学生的语 言表达能力以及概 括能力。作业的设计以培养 学生核心素养为目 标，注重分层训练, 强化学生解决问题 的能力。库仑定律一、点电荷
8、（理想化物理模型）二、探究影响电荷间相互作用力的因素1、定性探究：（控制变量、类比）2、定量探究：库仑扭称实验（控制变量、微小量放大）三、库仑定律板书设计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、表达式：F库=2管3、适用条件：真空、静止、点电荷4、说明：（1）式中的左是比例系数，叫做静电常量，9.0x109N.m2/C2o（2）计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。四、库仑定律的应用1、库仑力的叠加：平行四边形定则2、三个电荷的平衡问题素有哪些？教师结合学生的回答，展示课件中 的有关影响因素。教师提问
9、：这些影响因素中，介质的 影响我们可以通过将小球放在真空 环境来减小影响，其实通过实验证 实，空气对于相互作用的影响都很 小，基本可以不考虑。但是如何减小 大小和形状对实验的影响呢？大家 可以结合以前在学习万有引力的时 候，如何减小物体大小和形状对万 有引力的影响来思考这个问题。教师结合学生的回答总结并板书：（一）点电荷当带电体之间的距离比自身的大小 大得多，以致形状、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，叫做点电荷。点电荷类似 于力学中的质点，也是一种理想化 模型。下面通过一道例题加深一下对于点 电荷的理解教师展示例题：演示ppt5【例1】
10、下面关于点电荷的说法正确 的是（）A.只有体积很小的带电体才能看成【思考、回答】学生可能回答：计算万有 引力的时候，是将物体看 成质点的。所以在研究带 电体之间的相互作用的时 候，可以将带电体也看成 一个点，但前提是距离足 够远，形状大小可以忽略。【听讲、思考并记录】【思考、解答】问题的设计旨在用 类比的思想提出点 电荷的概念,加深学 生对于模型构建的 理解。让学生掌握点 电荷是理想化的物 理模型。例1的设计旨在增 加学生对于点电荷 概念的理解，知道带 电体能够被看成点是点电荷B.体积很大的带电体一定不能看成 是点电荷C.当两个带电体的大小远小于它们 间的距离时，可将这两个带电体看 成是点电荷
11、D. 一切带电体都可以看成是点电荷【实验探究】演示ppt6 教师：接下来我们来探究一下点电 荷之间的相互作用规律教师提问：实验探究中，当有多个 因素影响的时候，采用什么方法研 究？【思考、回答】学生可能回答：利用控制 变量法。保持保持电荷量q 不变，改变距离，探究距离 和力的关系；距离一不变， 改变电荷量，探究电荷量 和力的关系。电荷的条件。掌握控制变量法在 实验探究中的应用。 提升学生的科学探 究能力。教师演示实验：（或播放模拟视频）教师同时进行实验过程描述：（1）分别让球形导体A和通电球B 带上同种电荷，并使其处于同一水 平面上。（2）保持球形导体A和通草球B上 电荷量不变，改变球形导体A
12、与通 草球B之间的距离，观察悬线与竖【观察、思考、记录实验现象】通过实验展示，引导 学生归纳总结两个 带电体之间的相互 作用力与电荷量和 距离的关系。直方向偏角的变化。（3）减小球形导体A的电荷量，观 察悬线与竖直方向偏角的变化。教师提问：根据以上实验现象，分析 两个带电体之间的相互作用力与电 荷量大小、距离之间有什么样的关 系呢？结合学生的回答教师总结：演示ppt7L带电量保持不变时，距离越近，偏 角越大，静电力越大；距离越远，偏 角越小，静电力越小；2.距离保持不变时，带电量越大，偏 角越大，静电力越大；带电量越小, 偏角越小，静电力越小；教师提问：以上是定性分析，那么两 个带电体之间的静
13、电力与它们的带 电量、距离之间存在怎样的定量关 系呢？我们大家来看看库仑当年是 如何研究这个问题的。【实验探究】库仑扭秤实验视频 （或者演示实验展示）演示ppt8教师展示图片、视频素材：1 .实验装置：库仑扭秤【思考、回答】学生回答：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。锻炼学生对于实验 现象的观察能力以 及概括能力。【听讲、记录】【听讲、思考】旨在让学生体验物 理规律都是从定性 分析最终要过渡到 定量计算。【听讲、观察、记录】教师讲解：主要部件有细银丝、带电 的金属小球A和C （C固定）、不带 电的小球B等。2.实验原理：（视频展示）演示ppt9【听讲、思考、记
14、录】【听讲、观察并思考】通过视频展示，让学 生知道库仑扭称的 结构，并感受库仑扭 秤设计的精妙，特别 是其中涉及到的微 小量放大的方法，培 养学生的科学思维 能力。A和C之间的作用力使悬丝扭转， 扭转的角度和力的大小有一定的对 应关系。【听讲、思考】教师总结：该实验使用到的物理方 法有控制变量法、微小量放大。【听讲、阅读课本、回答】 学生的回答：描述电荷量 平分原理。教师提问：在库仑那个时代，还不知 道怎么样测量物体所带的电荷量， 甚至连电荷量的单位都没有，库仑 又是怎么样做到改变A和C的电荷 量呢？大家可以阅读课本，然后说 说其中的原理。教师提问：电荷量平分原理有什么【思考、回答】条件吗？教
15、师结合学生的回答并总结：电荷量平分原理：形状、大小、材料 完全相同的两个小球，在接触过程 中他们他们所带的电荷量才满足平 分原理。教师展示：电荷量平分的原理图演示 pptio3.实验步骤：演示pptll教师讲解实验步骤:(1)探究静电力厂与距离尸的关系：把带电小球C插入容器并使它靠 近A,记录扭转的角度用以比较力的 大小改变A和C之间的距离匕记录 每次悬丝扭转的角度，便可找出尸与 尸的关系。学生回答：形状、大小、材 料完全相同的两个小球【听讲、思考、记录】【听讲、思考】通过实验过程的展 示，培养学生科学思 维与科学探究的能 力。(2)探究静电力/与电荷量q的关系: 改变A和C的电量即、qz，记
16、录每 次悬丝扭转的角度，便可找出F与 qi、2的关系。演示pptl24.实验结论：演示pptl3教师总结：通过库仑钮秤实验最终 得到：电荷之间的作用力/与归和 发的乘积成正比；与距离的二次方【听讲、记录】成反比。在此基本上，总结出了库仑定律。 下面我们就来了解一下库仑定律的 具体内容：教师展示课件内容并板书：演示 pptl4(二)库仑定律.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。1 .公式：尸=理詈.特别说明：(1) A为静电力常量,A=9.0X10一9 N m2/C2o(2)计算大小时只需将电荷
17、量的绝 对值代入。(3)适用条件：真空中、静止、点 电荷。(4)作用力的方向：在它们的连线 上教师提问：演示pptl5大家发现，根据库仑定律的表达式产 =号要就能得出当r一。时Fg,【听讲、记录】【思考与讨论】学生可能回答：/趋近于0通过讨论与交流，让学生深刻理解库仑这个结论成立吗？为什么？定律的适用条件，加 强对点电荷概念的 理解。时，两个带电体已经不能 看做点电荷，库仑定律不 再适用教师：大家有没有发现，库仑定律表 达式与之前学习的万有引力表达式 很相似，他们之间有没有什么关系 呢？我们通过一道例题来了解一 下。教师展示例题：演示pptl6【例2】在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为
18、5.3X10-m。 试比较氢原子核与电子之间的静电 力和万有引力？教师讲解并展示： 演示pptl7 万有引力与库仑力之间的区别与联 系（三）库仑定律的应用（板书）1.静电力的计算教师提问：演示ppt18库仑定律给出了两个点电荷之间的 相互作用规律，如果空间存在两个 以上的点电荷，其中一个电荷所受 的静电力如何计算呢？【思考、解答】【思考、小组讨论交流、回答】学生可能回答：可以根据 矢量叠加原理进行计算。例2的设计，旨在让 学生感受库仑力与 万有引力的相似点， 了解自然界中物理 规律的统一性。同时 通过定量计算，使学 生进一步明确在微 观带电粒子（电子、 质子、原子核和失去 外层电子的离子等）
19、的相互作用中，静电 力远大于万有引力旨在加深学生对矢 量叠加原理的应用。 加强学生对已有知 识的掌握和理解，学 会利用所学知识解 决实际问题。 0教师展示例题：演示pptl9【例3真空中三个带正电的点电 荷，它们固定在边长为50cm的等边 三角形的三个顶点上，每个点电荷 的电荷量都是2.0x10-6。求它们各 自所受的静电力。【思考、解答】例3的设计，旨在加 强学生对于静电力 叠加原理的理解和 掌握。2 .三个电荷平衡问题教师讲解：通过学习我们已经掌握了库仑力的 特点，并能进行相关的计算，下面我 们将静电力力与力的平衡问题进行 结合，来看看此类问题的分析思路。 教师提问：演示ppt20、21 情形一：两个固定的点电荷间引入 第三个点电荷，如何使第三个点电 荷处于静止状态呢？大家来分析一 下以下两种情形：(1)电荷91、力带同种电荷，两电 荷之间的距离为心引入电荷夕2,使 其处于静止状态。试确定电荷0的 位置、电性和它的电荷量特点。(2)电荷q、q3带异种电荷，两电【讨论、推理、计算】【讨论、推理、计算】此处的设计旨在让 学生在掌握库仑定 律的基础上，同时掌 握利用库仑定律以 及相关的力学知识