《库仑定律》教学设计07

《库仑定律》教学设计一学习任务分析认知目标要求分析知道点电荷的概念；理解库仑定律，会计算真空中两个点电荷间的库

1.仑力；初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程学习能力要求分析通过实验演示培养学生的实验、观察、分析和总结能力；通过对实验

2.方案的制定和操作，加深对研究物理问题的一些常用的方法如控制变量法、放大法、测量变换法等实验方法的理解情感态度要求分析通过对库仑定律建立的回顾，以及相关物理史实的介绍，培养学生的

3.科学素养，培养学生勇于探索未知世界的精神二教材分析教材内容分析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

1.强度的基础本节的教学内容的主线有两条，第一条为知识层面上的，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，即如何研究多个变量之间关系的方法，如何间接测量一些不易测量物理量，如何研究物理问题的基本方法教学重点

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.

②让学生初步掌握研究物理问题的一些常用的基本方法教学难点静电实验的操作和对实验现象的分析归纳

3.教材的处理本单元内容可分两节可来处理，本节为第一课时，主要是库仑定律的建立和

4.库仑定律的简单运用，侧重点为体会研究物理的方法和物理规律建立的一般过程第二课时为库仑定律的加深理解与运用三学生特征分析、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1

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一控制变量法、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2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的制定知识与技能目标

1.

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过程与方法目标

2.

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.情感态度与价值观3

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五教学准备多媒体课件、静电力演示器材、有关库仑定律建立的历史背景资料六教学过程＜-*＞教学模式的选择本节作为一堂物理规律课的教学，重点是对概念和规律的建立与理解为了使学生的感性认识真正上升到理性认识，必须使学生参与科学的抽象过程，使他们在这个过程中区别和辨别本质的东西与非本质的东西，在此基础上让他们试作概括，并由他们自己得出结论为此本课采用教师的演示实验，学生在老师的启发和帮助下通过实验操作来发现问题、解决问题来获取新的知识，利用实验来验证结论的探究发展的课堂教学模式在教学过程中，通过抓住知识的产生过程，积极引导学生主动探究，突出学生的课堂教学的主体地位＜二＞教学程序（总体思路）

1.利用多媒体动画显示闪电现象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

2.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

3.让学生在教师的帮助下参与制定定性探究F与r,F与q的实验方案

4.利用演示实验定性探究F与r,F与q的关系

5.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

6.重点介绍库仑扭秤实验和库仑对电荷间相互作用力的探究，得出库仑定律

7.利用已有的实验器材，让学生参与制定验证尸与R2成反比的实验，并进行实验验证

8.课堂练习反馈

9.课堂回顾进行反思评价

10.作业布置＜三＞教学主要环节

1.创设情景，引入新课..

（1）利用多媒体动画显示闪电现象（让学生从最常见的生活现象着手，说明电荷之间是存在相互作用力的）

（2）演示实验1利用手摇静电感应器演示放电现象（教师说明

①这个原理与闪电一样的，将生活中的物理现象拉回到课堂上的物理实验增加学生的学习兴趣；

②转的越快，放电现象越明显，说明摇的越快小球的所带的电荷量越多）

（3）演示实验2将两个大小相同的泡沫导电小球通过很细的导线分别接到手摇静电感应器的两个小球上，使得小球的电荷能传到两个导电小球上（手摇的越快细线偏离竖直方向的夹角越大；若将两球靠的越近，则偏角也越大）

（4）引出本课教学目标通过实验现象的观察，提出本节课的主题是探究电荷间的相互作用力与哪些因素有关，是什么样的关系

2.猜想与假设教师引导通过前面的实验我们发现，电荷间的相互作用力在不同的情况下大小是不同的，你认为带电体间的相互作用力会与哪些因素有关呢？学生猜想小结与两带电体的电荷量、距离、形状、体积、质量等有关

3.设计方案、定性探究I定性探究一探究尸与T之间的定性关系教师引导为了探究尸与T之间的定性关系，对其他因素（如电荷量、带电体的形状）我们应该如何处理？（目的让学生回忆起控制变量法）学生回答可以只改变厂的大小，保持其他条件不变教师小结将学生的回答进行提炼，说明这就是我们在研究物理问题常用的方法控制变量法实验器材实验器材如图1所示其中A、B是两个直径为

1.5cm,外层均匀涂有墨水的泡沫小球,用长为60cm左右的细导线连起来，然后用绝缘棉线悬挂与铁架台上再将导线接到手摇静电感应器的一个小球上图2实验操作摇动手柄，使A、B两球带上等量的同种电荷，发现手摇的越快，两球间的距离越大，即偏角越大（说明由于要保持距离不变，通过改变电荷量的大小比较困难，而前面已经得出了F与R的定性关系，这里学生一般能够看出q越大，F就越大）现象说明师转的越快说明什么？.....生转的越快，说明两小球的带电量越多师两球距离（偏角）越大说明什么？生两球距离（偏角）越大说明两球间的相互作用力越大实验结论若距离不变，改变电荷量，两电荷间的作用力随电量的减小而减小4历史回顾，定量探究利用图片加文字说明的形式展现人类对静电力的探究过程（通过此.可以进行适当的物理史实教育，培养学生热爱科学的兴趣）....片段一1767年，英国物理学家普利斯特利通过实验发现静电力与万有引力的情况非常相似，为此他首先提出了静电力平方成反比定律猜测片段二1772年，英国物理学家卡文笛许遵循普利斯特利的思想以实验验证了电力平方反比定律片段三1785年法国物理学家库仑设计制作了一台精确的扭秤，用扭秤实验证明了同号电荷的斥力遵从平方反比律，用振荡法证明异号电荷的吸引力也遵从平方反比定律5库仑扭秤实验的验证过程（投影加解说）.

（1）结构简介（利用投影显示）

（2）如何解决力的准确测量？

①操作方法，力矩平衡静电力力矩=金属细丝扭转力矩，F-3

②思想方法放大、转化

（3）F与r2关系的验证

①设计思想控制变量法一一控制Q不变

②结果:库仑精确地用他的扭称实验测量了两个带电小球在不同距离下的静电力，证实了自己的猜测基本上验证了F与r之间的平方反比关系

（4）如何解决电量测量问题，验证F与Q的关系？

①库仑将两个完全相同的金属小球，一个带电、一个不带电，两者相互接触后电量被两球等分，各自带有原有总电量的一半这样库仑就巧妙地解决了这个问题，用这个方法依次得到了原来电量的1/2,1/4,1/8,1/16等的电荷，从而顺利的验证得出尸8Q

②思想方法守恒、对称

26.探究结论（库仑定律）学生活动阅读教材内容教师活动点拨归纳，然后投影库仑扭秤实验得到的结论库仑定律板书库仑定律内容在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上公式F=kQQ/r2}2适用条件真空，点电荷点电荷的概念

①点电荷同质点一样也是一个理想化模型一一带电的几何点

②若带电体间的距离比它们自身的尺寸大得多，以至带电体的形状和大小对库仑力的影响可以忽略不计，这样带电体就可以看作点电荷

7.结论验证....师展示刚才探究一时所用的实验器材，让大家利用这些器材设计一个方案验证验证F与R2的反比关系....提示1为了验证尸与R2之间的关系,对其他因素我们应该怎样？一生保持其他变量不变提示2:如何测定两球间距？生读出两球球心的坐标位置（XA、XB）提示3:如何用其他物理量表示F的大小（提示利用F与摆角的关系）=彳,..生利用小球A偏离原来平衡位置的距离％来表示（F=tngtan mg在％较小的情况下，月与％成正比）提示4:所需验证的关系式如何？实验中须测量哪些物理量？生根据尸二%⑸）以即叫⑸7°）—内心o实验中L（以-乙）L⑸-r°=:须测量A球在平衡位置时的坐标期，A球受到作用力时的坐标羽，B球的坐标即

8.课堂巩固与应用分析例1两个带电小球的半径均为R,当两球心间距为50R时，相互间的作用力为F则:

①当两球心间距为100R时，相互间的作用力为多少？A.4F B.F/2C.F/4D.不能确定

②当两球心间距为5R时，相互间的作用力为多少？A.100F B.10F C.F/1000D.不能确定设计说明目的是为了巩固对库仑定律的理解和对点电荷概念的理解例2见课本例题试比较电子和质子间的静电力和万有引力）设计说明正因为例题告诉我们的原因，在研究微观带电粒子相互作用时，经常可以忽略万有引力但对宇宙天体万有引力却是决定性的，决定了它的运动与演化规律同时让学生体会到大自然的和谐与统一

9.课堂回顾（用多媒体显示）一知识小结1库仑定律表达式F=kQQjr2[适用条件真空中、点电荷

2.点电荷二物理方法小结1研究Q、R与F的关系时采用控制变量法、2判断力F时（不易测量的物理量时）可以通过判断偏角来实现，运用的是测量变换的思想、.作业布置:10A教学设计说明高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程，旨在进一步提高学生的科学素养高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学的探究过程，了解科学的研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然，理解自然的兴趣与热情就此对本课设计作如下说明

1.通过闪电现象的重现与静电放电实验有机的将生活中的物理现象与课堂实验中的物理现象结合起来，这样的过度比较自然，让学生体会到物理研究的问题来自与现实生活

2.由于库仑定律定量的实验在中学物理课堂中几乎无法操作，因此本人在此是先通过定量的实验探究，让学生有一个初步的结论，再通过历史回顾得出定量的关系，最后再通过实验粗略的验证得出的结论

3.泡沫导电小球的制作，可以用泡沫削成一个直径为

1.5cm左右的小球，然后将其浸入碳素墨水中，再将其在太阳下晒干，多重复几次即可

4.如果天气潮湿，小球所带电荷容易跑掉，我们可以用一台冬天取暖用的红外取暖器进行去湿附件人类对静电的认识年前左右，古希腊哲学家塔勒斯（）在研究天然磁石的磁性时发现用丝绸、法2500Thales,640-546B.C.兰绒摩擦琥珀（）之后也有类似于磁石能吸引轻小物体的性质所以，塔勒斯成为有历史记载的第一个Amber静电实验者电学之父（英国人，）重复了塔勒斯的实验他用其它的珠宝作实验，结果发现Willian Glbert1540-1603它们摩擦之后也能吸引其它轻小物体的性质，但不像磁石样具有指南北方向的性质，他把这些用摩擦能带电的物质叫为“摩擦起电物体（）为了进一步研究这些物体的吸引能力，还发明了第一个验电Electrics:Gilbert器（）用来检验带电物体被称为是电学之父versorium Gilbert不久，（德国人）发现电的排斥现象如果把带电棒接近金属屑时，它们Otto VonGuericke1602-1686,开始吸引，然后排斥年制造了第一个摩擦静电起电机1678Guericke富兰克林（）做了许多实验后认为有两种电荷存在，即正电荷和负电荷Benjamin Franklin,1706-1790他的一个有名的实验是两个人站在用腊做成的平台上，第三个人站在地面上，用布摩擦玻璃棒后使站在绝缘台上的一个人带上玻璃棒的电，另一个站在绝缘台上的人带上布的电，若这两个人的手指接触时会感到电击若他们两个人的任何一个与站在地面上的人接触后再用手指互相接触，电击就弱些（德国人）于年把玻璃瓶灌入半瓶水，上面塞上塞子，然后从塞子中穿入一钉子Ewald1700-1746,1745直到钉子恰好触及水面，然后他把钉子的一头连到静电起电机上，使电能通过钉子传到水里他发现这瓶能贮电，贮存到一定程度之后它能吸引小物体或产生火花这种能贮电的瓶就是第一个电容器莱顿大学教授（荷兰人）重复了的实验后，他把瓶的内外用金属箔衬托，从瓶口Pieter vonMusschenbroek1672-1761,Ewald的塞子中插入金属线直到它触及瓶内的金属箔而发明了莱顿瓶（）莱顿瓶的发明为电的进一步研Leyden Jar究提供了条件，它对于电学知识的传播起了重要作用最早提出电力平方反比定律的是普利斯特利（英国人）普利斯特利在友好富兰克Priestley,1737-1804,林建议下在年，普利斯特利做了一个实验，他使空腔金属容器带电，发现其内表面没有电荷，而且金属1766容器对放于其内部的电荷明显地没有作用力他立刻想到这一现象与万有引力的情况非常相似因此他猜想电力与万有引力有相同的规律，即两个电荷间的作用力应与他们之间距离的平方成反比在年普利斯特1767利写了一本《电的历史和现状》年，爱丁堡的首先用直接测量方法确定电力的定律，他得到两个同号电荷的排斥力与1769John Robison其距离的次方成反比他推断正确的电力定律是平方反比律，他的研究结果是多年之后（年）发表

2.061801才为人所知年英国物理学家遵循普利斯特利的思想以实验验证了电力平方反比定律他用实验和计1772Cavendish算的方法得出电力与距离成反比的方次与的差值不大于的实验得出的定量结果与十三年后

20.02Cavendish（年）库仑（）用扭秤直接测量所得的结果的准确度相当，但他1785Charle Augustinede Coulomb,1736-1806的研究成果都没有发表是一百年后整理的大量手稿时才将上述结果公诸于世的Maxwell Cavendish最为著名的是法国物理学家库仑的研究工作库仑曾从事毛发和金属丝扭转弹性的研究，这导致他在年发明了后来被称为库仑秤的扭转天平或扭秤年库仑发表论文，介绍他发现的扭转力与线材直径、17771784长度、扭转角度以及与线材物理特性有关的常数之间的关系，还介绍了用扭秤测量各种弱力的方法同年，库仑响应法国科学院有赏征集研究船用罗盘，他的科学生涯开始从工程、建筑转向电、磁的研究年库1785仑设计制作了一台精确的扭秤，用扭秤实验证明了同号电荷的斥力遵从平方反比律，用振荡法证明异号电荷的吸引力也遵从平方反比定律他的实验误差偏离平方为库仑的研究工作得到了普遍的承认，而平4x10—2方反比定律也就以库仑的名字来命名了姓名雷广单位浙江安吉高级中学通讯地址浙江省安吉县高级中学313300电话0572—5306044e-mail:Ig6676@

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