《库仑定律》的优秀教学设计

《库仑定律》的优秀教学设计

　　篇一：《库仑定律》教学设计

　　（一） 教材分析：

　　库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。

　　（二） 学情分析：

　　两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、起电的知识，万有引力定律和卡文迪许扭秤实验这些内容学生都已学过，本节重点是做好定性实验，使学生清楚知道实验探究过程。

　　（三） 教学目标：

　　1、知识与技能：

　　(1)了解定性实验探究与理论探究库伦定律建立的过程。

　　(2)库伦定律的内容及公式及适用条件，掌握库仑定律。

　　2、过程与方法

　　(1)通过定性实验,培养学生观察、总结的能力,了解库伦扭秤实验。

　　(2)通过点电荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

　　3、情感态度与价值观

　　(1)培养与他人交流合作的能力，提高理论与实践相结合的意识。

　　(2)了解人类对电荷间相互作用认识的历史过程,培养学生对科学的好奇心,体验探索自然规律的艰辛和喜悦。

　　（四） 教学重点、难点：

　　教学重点：库仑定律及其理解与应用

　　教学难点：库仑定律的实验探究

　　教学难点的突破措施：定性实验探究与定量实验视频及理论探究相结合。

　　（五） 教学用具：

　　多媒体课件,毛皮，橡胶棒，气球，玻璃棒，丝绸，易拉罐，泡沫小球，铁架台。

　　（六） 教学过程：

　　引入新课

　　演示实验：让橡胶棒、玻璃棒摩擦起电，靠近易拉罐，会发生什么现象？

　　（易拉罐被橡胶棒、玻璃棒吸引滚动起来了。）既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢？

　　新课教学：

　　一、通过实验探究电荷间作用力的决定因素

　　（一）定性实验探究：

　　探究一：影响电荷间相互作用力的因素

　　猜想：电荷间相互作用力可能与距离、 电荷量、带电体的形状等。

　　如何做实验定性探究？

　　(1) 你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？

　　学生：控制变量法。

　　(2) 请阅读教材，如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？学生：比较悬线偏角的大小

　　组织学生根据现有器材，设计出可能的实验方案。

　　(3) 你想选取哪些实验器材？

　　球形导体，两个自制的带细线泡沫小球，铁架台，橡胶棒，毛皮，气球。

　　(4)实验前先思考:可用什么方法改变带电体的电荷量?

　　(5) 实验探究步骤：

　　引导学生得出实验的具体步骤：

　　细线两个泡沫小球A、B，用摩擦起电的橡胶棒接触其中一个小球A，然后把A小球与B小球接触，细线偏离竖直方向一个角度θ。

　　①保持电量q一定，研究相互作用力F与距离r的关系。

　　将泡沫小球B逐渐远离A，观察偏角。

　　②保持距离r一定，研究相互作用力F与电荷量Q的关系。

　　再把橡胶棒与小球A接触，增加小球A电量，观察偏角；

　　（6）学生实验、观察记录并得出结论：

　　先画受力图，如果B对A的力是水平的，则F电=mgtanθ，如果θ越大，则F电越大，这

　　样可以通过θ的变化来判断F电的变化。

　　定性实验结论：

　　电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F越大。

　　距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F越大；

　　实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气

　　（二） 定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律：

　　提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢?

　　根据我们的定性实验，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。这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？

　　事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力。但是仅靠一些定性的实验，不能证明这样的结论。

　　而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难：

　　① 带电体间作用力小，没有足够精密的测量仪器；怎样确定带电体间的作用力的数量关系？

　　② 没有电量的单位，无法比较电荷的多少；怎样确定电荷量的数量关系？

　　③ 带电体上电荷分布不清楚，难测电荷间距离。怎样测定电荷间的距离？

　　同学们，如果是你，你能想到怎样的方法来解决这些困难？

　　引导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，

　　对称性——等分电荷法，

　　质点——点电荷

　　①、放大思想：力很小，但力的作用效果（使悬丝扭转）可以比较明显。

　　②、转化思想：力的大小正比于悬丝扭转角，通过测定悬丝扭转角度倍数关系即可

　　得到力的倍数关系

　　③、均分思想：带电为Q的金属小球与完全相同的不带电金属小球相碰分开，每小球带电Q/2，同理可得Q/4、Q/8、Q/16等等电量的倍数关系（电荷在两个相同金属球之间等量分配）。课件演示电荷在相同的两个金属球间的等量分配。

　　④理想化模型思想：把带电金属小球看作点电荷（理想化模型）利用刻度尺间接测量距离。

　　点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的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做带电的点，叫点电荷。它是一个理想化模型，实际上点电荷不存在。 (与“质点”进行比较)

　　接下来引导学生观看库仑扭秤的实验视频与库仑当时的数据，总结规律。（观看视频）。

　　库伦在艰苦的条件下，联想到万有引力定律和卡文地许扭称实验，利用巧妙的库伦扭秤装置和方法，发现了库伦规律。通过刚才的展示过程让学生了解库仑探究的过程、思路、方法。你能用自己的语言总结出规律吗？

　　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。

　　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。

　　二、 库仑定律：

　　内容：真空中两个点电荷间的作用力大小与两电荷量的乘积成正比，与电荷间的距离平方成反比；方向在它们的连线上。这个规律叫做库仑定律。

　　电荷间这种相互作用的电力叫做静电力或库仑力。

　　公式:

　　说明: F?kQ1Q2r2

　　①k为静电力常量, k=9.0×109N.m2/C2,其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N，Q：C，r：m。.

　　② 库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。

　　让学生回答实际带电体可以看成点电荷的条件。

　　思考：当r趋向于0时，F趋向于无穷大吗？

　　③关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向。

　　④F是Q1与Q2之间的相互作用力，是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

　　⑤库仑力(静电力)是与重力，弹力，摩擦力并列的。

　　任意带电体可以看成是由许多点电荷组成的，所以，知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向。

　　三、 库仑定律与万有引力定律的比较

　　例题1已知氢核（质子）的质量m2=1.67×10-27 kg，电子的质量m1=9.1×10-31kg，电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C，在氢原子内电子与质子间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核和电子之间的库伦力和万有引力。(课件播放解题过程)

　　小结：

　　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，以后在研究微观带电粒子的相互作用力时,

　　通常可以忽略万有引力.

　　讨论:比较库仑定律和万有引力定律（相似点与不同点）,你会有什么样的感想？如何认识自然规律的多样性与统一性?

　　两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。

　　例题2 真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求他们各自所受的库仑力。

　　小结：选择研究对象，画出受力图，由库伦定律和平行四边形定则求解。

　　巩固练习：

　　两个相同的均匀带电小球，分别带Q1=1 C，Q2=－2C，在真空中相距r且静止，相互作用的库伦力为F。

　　（1）今将Q1、Q2、r都加倍，问作用力变化？

　　（2）只改变两电荷的电性，作用力如何？

　　（3）只将r增大两倍，作用力如何？.

　　（4）将两个球接触一下后，仍放回原处，作用力如何？

　　（5）使两球接触后，如果库伦力的大小不变，应如何放置两球？ 课堂小结：

　　今天你学到了什么？让学生总结本节的内容。.

　　作业:课本练习2、3题.

　　（七） 板书设计：

　　第二节 库伦定律

　　1． 库仑定律

　　2． 公式 F

　　?kQ1Q2

　　r2

　　3． 适用条件：真空中点电荷之间的相互作用

　　（1）点电荷

　　（2）k的物理意义

　　篇二：库仑定律教学设计

　　《1.2库仑定律》教学设计方案

　　新疆农七师123团中学蒋磊

　　篇三：库仑定律教学设计 (1)

　　第二节 库仑定律（教案）

　　一、任务分析

　　本节课使用的课本是人民教育出版社出版的高中物理选修3-1。本节课的内容是第一章第二节库仑定律。本节内容的核心是库仑定律，它是静电学的第一个实验定律，是学习电场强度的基础，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，为整个电磁学奠定了基础，因此在本章中具有很重要的地位。

　　在学习本节课的.内容之前，学生已经具有质点的理想化模型的思维方法，知道两轻质小带电体因相互作用而吸引或排斥。

　　育才中学是一所扶贫寄宿制学校，学生大多数来自宁南山区。他们缺乏自主动手能力，合作探究的意识，交流评估的习惯。因此，在教学中教师要适时的鼓励和引导。

　　本节课的教学内容的主线有两条，第一条为知识层面上的，首先通过“演示”栏目中“探究影响电荷间相互作用力的因素”的定性实验导入。在此基础上，展示库仑定律建立的历史背景。掌握真空中点电荷之间相互作用的规律即库仑定律；第二条为方法层面上的，即研究多个量之间关系的方法，间接测量一些不易测量的物理量的方法，及研究物理问题的其他基本方法。体会控制变量法、理想模型法、类比法在物理学中的重要性。

　　二、教学目标

　　1．知识与技能

　　（1）了解电荷间的相互作用力规律，掌握库仑定律的内容及其应用。

　　（2）通过演示实验，先定性了解电荷间的相互作用力，进而明确库仑

　　定律及适用条件。

　　2．过程与方法，情感、态度与价值观 （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）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。 （3）体会研究物理问题的一些常用方法，如控制变量法、理想模型法、类比法等。

　　三、重点和难点

　　重点：电荷间相互作用力与距离、电荷量的关系。

　　难点：库仑定律的内容、适用条件就应用。

　　四、教学资源

　　1．视频片段：库仑扭秤

　　2．演示实验：探究影响电荷间相互作用力的因素的实验

　　3．课件：PPT幻灯片

　　五、设计思路

　　根据新课程改革的理念与目标，要求重视发挥学生学习的主体性，在学习过程中丰富学生的体验，让学生在教师的指导下亲自去观察、实验、分析、归纳、应用等，在参与体验的基础上学习知识与方法，培养科学精神和科学态度。

　　本节课利用《三国志·吴书》中写道“琥珀不取腐芥”和手摇静电感应器演示放电现象引入新课，同时为课堂实验做好必要的准备。

　　让学生通过演示实验现象的观察在教师的引导下猜想影响带电体间的相互作用力的因素有哪些。

　　教师适时的启发和引导学生制定定性探究F与r，F与q的实验方案。 利用演示实验定性探究F与r，F与q的关系。然后对比万有引力，结合类比法及库仑对电荷间相互作用力的探究，介绍库仑扭秤实验，得出库仑定律。

　　回顾历史上人类对电荷间相互作用力的探究，进行适当的人文教育。 利用已有的实验器材，让学生参与制定验证F 与R2成反比的实验，并进行实验验证。

　　六、教学流程

　　1．教学主要环节

　　本节课主要分4个环节：

　　第一个环节 情景引入 两电荷间有力的作用。 第二个环节 定性探究 通过猜想、学生定性实验、归纳得出两电荷间作用力与距离和电荷间的关系。

　　第三个环节 定量探究 通过对比万有引力，结合前人的研究历史背景得出库仑定律以及适用条件。

　　第四个环节应用巩固 通过简单的示例巩固对库仑定律的应用。

　　2．教学流程图

　　3．教学流程说明

　　（1）情景：《三国志·吴书》中写道“琥珀不取腐芥”和手摇静电感应器演示放电现象引入新课

　　（2）活动Ⅰ 通过实验现象，启发学生根据已有的知识猜想两电荷间的作用力与哪些因素有关，并通过讨论，归纳得到两电荷间的作用力与距离和电荷量间有关系。在此基础上引导学生制定研究方案并组织学生分组实验，对上述猜想进行定性探究，通过各组对实验所观察到的现象进行分析、交流。

　　（3）活动Ⅱ 通过前人的研究历史并对比万有引力，应用控制变量的方法，定量研究两电荷间相互作用力与距离和电荷量的关系，通过讨论，归纳得出库仑定律。

　　（4）活动III 通过生活常识和已有的知识讨论库仑定律计算式的适用条件。

　　（5）应用 通过简单的示例巩固对库仑定律的认识，根据库仑力的计算式比较在微观粒子间万有引力和库仑力的大小。

　　4．板书设计

　　第二节 库仑定律

　　1、距离

　　一、影响电荷间相互作用力的因素

　　2、电量

　　二：库仑定律

　　1、内容：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在两个点电荷的连线上。

　　2、公式：

　　（静电力常量（K=9.0×109

　　N·㎡／C2）

　　真空中

　　3

　　点电荷

　　七、教学案例

　　（一）创设情境，引入课题

　　师生活动：《三国志·吴书》中写道“琥珀不取腐芥”，意思是腐烂潮湿的草不被琥珀吸引。但是，当时社会还没有对电力的需求，因此，人们对电的认识一直停留在定性的水平上。直到18世纪中叶人们才开始对电进行定量的研究。今天我们就借用古人的脑袋加上我们的智慧来研究电学的基础—库仑定律。