高中物理《庫侖定律1》優(yōu)質(zhì)課教案、教學(xué)設(shè)計

1、2.庫侖定律sup7（）教材分析1.庫侖定律既是電荷間相互作用的基本規(guī)律，又是學(xué)習(xí)電場強度的基礎(chǔ)不僅要求學(xué)生定性知道，而且 還要求定量了解和應(yīng)用。2、展示庫侖定律的內(nèi)容和庫侖發(fā)現(xiàn)這一定律的過程，并強調(diào)該定律的條件和遠大意義。教學(xué)分析本節(jié)內(nèi)容的核心是庫侖定律，它是靜電學(xué)的第一個實驗定律，是學(xué)習(xí)電場強度的基礎(chǔ)。本節(jié)的教學(xué)內(nèi) 容的主線有兩條，第一條為知識層面上的，掌握真空中點電荷之間相互作用的規(guī)律即庫侖定律；第二條為 方法層面上的，即研究多個變量之間關(guān)系的方法，間接測量一些不易測量的物理量的方法，及研究物理問 題的其他基本方法。教學(xué)目標1 .通過實驗，定性了解電荷之間的作用力大小與電荷量的多少以及電

2、荷之間距離大小的關(guān)系2 .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 .3 . 了解庫侖扭秤實驗.4 .掌握庫侖定律的文字表達及公式表達.教學(xué)重點難點1 .電荷間相互作用力與距離、電荷量的關(guān)系。2 .庫侖定律的內(nèi)容、適用條件及應(yīng)用。教學(xué)方法與手段1 .探究、講授、討論、實驗歸納2 .演示實驗、多媒體課件情感態(tài)度與價值觀1 .培養(yǎng)學(xué)生的觀察和探索能力；2 .使學(xué)生學(xué)到抓住主要因素，忽略次要因素是物理學(xué)中研究問題的常用的科學(xué)方法。課時安排1課時教具準備有機玻璃棒兩根、絲綢一塊、細絲線一條、枕形導(dǎo)體兩個、球形導(dǎo)體（均帶絕緣柄）大小各一個。教學(xué)過程【預(yù)習(xí)導(dǎo)航】1 .自然界中存在正、負兩種電荷

3、 ，同號電荷相斥，異號電荷相吸.2 .質(zhì)點的性質(zhì)：在物體的大小和形狀不起作用，或者所起的作用并不顯著而可以忽略不計時，我們近 似地把該物體看作是一個只具有質(zhì)量而其體積、形狀可以忽略不計的理想物體。3 .點電荷是當一個帶電體本身的大小比它到其他帶電體的距離小很多，以至在研究它與其他帶電體的相互作用時，該帶電體的形狀大小以及電荷在其上的分布狀況均無關(guān)緊要，該帶電體可看做一個帶電的點。點電荷類似力學(xué)中的質(zhì)點，它也是一種理想化模型.4 .（1）庫侖定律內(nèi)容：真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力（斥力或引力）與這兩個電荷所帶電荷量 的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比，作用力的方向沿著這兩個點電荷的

4、連線。（2）庫侖定律的表達式 f =,k qp2其中k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量,k的數(shù)A值為9.0 1092m2優(yōu)2新課導(dǎo)入電荷間存在相互作用，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。人們最早就是通過電荷之間的相互作用來認識電荷的。在牛頓力學(xué)成功地研究了物體的機械運動之后，18世紀的物理學(xué)家們很自然地把帶電物體在相互作用中的表現(xiàn)，與力學(xué)中的作用力聯(lián)系起來了。那么，電荷之間作用力的大小決定于哪些因素呢？本節(jié)課我們一起探究電荷間相互作用的規(guī)律。新課教學(xué)一. 點電荷1 .點電荷實際的帶電體都有一定的大小和形狀，帶電體的大小、形狀及電荷的分布等因素都會影響電荷間的作 用力。在中學(xué)物理中，在一定條件下，可

5、不考慮這些因素的影響，這時將帶電體看作點電荷。(1)點電荷將帶電體看做帶電的點，叫做點電荷。點電荷將實際的帶電體抽象成一個帶電的點，是一種理想模型，實際上是不存在的。點電荷的概念類 似質(zhì)點的概念，也是一種理想化的模型。(2)把帶電體處理為點電荷的條件在實際情況中，帶電體能否看作點電荷須具體問題具體分析，不能只從帶電體本身的大小或帶電量的 多少來判斷。當帶電體的大小、形狀及電荷的分布對相互作用力沒有影響或影響可忽略時，可將帶電體看作點電 荷。當帶電體的線度比起相互作用的距離小很多，不考慮大小和電荷的具體分布時，帶電體可視為點電 荷。任一帶電體都可看成是由許多點電荷組成的。二、探究影響電荷間相互作

6、用力的因素電荷之間的相互作用力跟什么因素有關(guān)？下面我們通過實驗來探究這個問題。【演示】探究影響電荷間相互作用力的因素O是一個帶正電的物體。把系在絲線上的帶正電的小球先后掛在圖中P1、P2、P3等位置，比較小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小。這個力的大小可以通過絲線偏離豎直方向的角度顯示出來。使小球處于同一位置，增大或減少小球所帶的電荷量，比較小球所受作用力的大小。哪些因素影響電荷間的相互作用力？這些因此對作用力的大小有什么影 響？在兩帶電物體所帶的電荷量不變的情況下，兩帶電物體的位置不同，懸 掛小球的絲線與豎直方向的偏角不同，且距離越近，偏角越大。偏角越大， 說明小球所受電力越大，即兩球距

7、離越小，電荷間的作用力越大。在兩帶電物體的距離不變的情況下，增大或減少小球所帶的電荷量，帶 電量越大，偏角越大。說明帶電量越大，電荷間的作用力越大。實驗表明：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。這隱約使我們猜想：電荷之間的作用力會不會與萬有引力具有相似的形式呢？也就是說，帶電物體之間的相互作用力，會不會與它們的電荷量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比？事實上，電荷之間的作用力與引力的相似性早已引起當年一些研究者的注意，卡文迪許和普里斯特利 等人都確信 平方反比”規(guī)律適用于電荷間的力。然而，他們也發(fā)現(xiàn)，引力與電荷間的力并非完全一樣，而且我們上面的實驗也僅僅是定性

8、的，并不能 證實我們的猜想。這一科學(xué)問題早在我國東漢時期已經(jīng)掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律，定量討論電荷 間相互作用，則是兩千年之后的法國物理學(xué)家?guī)靵?。庫侖做了大量實驗，?785年得出了庫侖定律。三、庫侖的實驗A,另一端有一個不帶電1 .庫侖扭秤如圖所示，細銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個帶電的金屬小球的球B , B與A所受的重力平衡。當把另一個帶電的金屬球C插入容器并使它靠近 A時，A和C之間的作庫書桓拜個金用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。改變A和C之間泊距離r,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找到力F與距離r的關(guān)系，結(jié)果是力F與距離r的二次方成反比，即1丁 .一

9、一r的電荷量，甚至連電荷量的單位都它們對相隔同樣距離的第三Foe在庫侖那個年代，還不知道怎樣測量物體所帶 沒有。庫侖發(fā)現(xiàn)，兩個相同的帶電金屬小球互相接觸后, 帶電小球的作用力相等，所以他斷定這兩個小球所帶的電荷量相等。如果把一個帶電 屬小球與另一個不帶電的完全相同的金屬小球接觸，前者的電荷量就會分給后者一半。庫侖就用這個方法，把帶電小球的電荷量q分為2關(guān)系：力F與qi和q2的乘積成正比，即qiq22- rr表示它們之間的距離，用 F表示它們之間的相互作用? ? ?這樣庫侖又發(fā)現(xiàn)了電荷間的作用力與電荷量的F0cqiq2綜合上面的兩個方面，有Foe2 .庫侖定律公式如果用qi和q2表示兩個點電荷的

10、電荷量，用 力，庫侖定律的公式為：F=?式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量。在國際單位制中，電荷量的單位是C,力的單位是 N,距離的單位是 m,上述公式中各物理量的單位都已確定，k的數(shù)值就要由實驗來測定，結(jié)果是k=9.0 109N m2/C2。（二重九”）這就是說，兩個電荷量為1C的點電荷在真空中相距 1m,相互作用力是 9.0 XI09N,差不多相當于一百萬噸的物體所受的重力！由此可見，庫侖是一個非常魘電荷量單位，我們幾乎不可能做到使相距1m的兩個物體都帶1C的電荷量。通常，一把梳子和衣服摩擦后所帶的電量不到百萬分之一庫侖，但天空中發(fā)生 閃電之前，巨大的云層中積累的電荷可達幾百庫侖。、庫侖定

11、律1 .庫侖定律真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與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。再根據(jù)同性相斥，異性相吸進一步確定。2 .如果用qi和q2表示兩個點電荷的電荷量，用r表示它們之間的距離，用 F表示它們之間的相互作用力，庫侖定律的公式為：F=?式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量。這個規(guī)律叫做庫侖定律。電荷間這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力。3 .關(guān)于庫侖定律的說明(2)(3)(4)適用條件：真空（干燥的空氣）、靜止點電荷；計算時qi、q2僅取電荷量的絕對值，方向再判斷。各物理量均取國際制單位。兩個電荷間的靜電力是作用力和反作用力。如果點

12、電荷不止兩個，點電荷受到的靜電力等于各點電荷獨立作用時所受各力的矢量和。庫侖定律給出的雖然是點電荷間的靜電力，但是，任何一個帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的 所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫侖定律和平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力的大 小和方向。(5)在庫侖定律中，當一0時，兩個電荷間的作用力 F一這是沒有物理意義的。因為這時的兩個帶電體已不能看作點電荷，不能直接用庫侖定律來計算它們之間的相互作用力。(6)庫侖定律和萬有引力定律都遵從二次平方反比規(guī)律，但仍是性質(zhì)不同的兩種力。萬有引力只能是相互吸引的力，絕沒有相排斥的力。人們至今還不能說明它們的這種相似性，物理學(xué)家還在繼續(xù)研

13、究，希 望大家能學(xué)有所成，以后在這方面的研究有所突破。但兩者是有的。兩物體間的萬有引力總是引力，兩帶電 體的庫侖力既有引力，也有斥力。對于微觀的帶電粒子，它們間的庫侖力要比萬有引力大得多。小試身手1、下列說法中正確的是：A、點電荷是一種理想模型，真正的點電荷是不存在的B、點電荷就是體積和帶電量都很小的帶電體C、根據(jù)庫侖定律可知，當 r - 0時,F - 00D、一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計【例題1】在真空中，一個電荷量為2.0 10 C C的點電荷q ,受到另一個點電荷 Q的吸引力為8.1 10-324511006C 0

14、.12N, q與Q間的距離為0.1 m ,求Q的電荷量?Fr解:Q 9 Ckq 9.0 109 2.0 10 9【例題2】真空中有三個點電荷,它們固定在邊長 50cm的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是T 2X10 6C,求它們各自所受的庫侖力。解析：按題意作圖。每個點電荷都受到其他兩個點電荷的斥力，情況相同，只要求出一個點電荷(例如q3)所受的力即可。q3共受Fi和F2兩個力的作用，q1 = q2=q3=q,相互距離同，所以= 0.144N根據(jù)平行四邊形定則，合力是F = 2F1 cos30o =0.25N合力方向沿q1與q2連線的垂直平分線向外?！眷柟叹毩?xí)】1 .兩個相同的均勻帶電小球

15、，分別帶Q1=1C, Q2=2C,在真空中相距r且靜止，相互作用的靜電力為F。今將Q1、Q2、r都加倍，問作用力變化？只改變兩電荷的電性，作用力如何？只將r增大兩倍，作用力如何？將兩個球接觸一下后，仍放回原處，作用力如何？接題，為使兩球接觸后，靜電力的大小不變，應(yīng)如何放置兩球？答：作用力不變；作用力不變；作用力變?yōu)镕/9 ,方向不變；靜電力的大小變?yōu)?F/8 ,方向由原來的相吸變?yōu)橄喑?；將兩帶電體間的距離變?yōu)椤? .兩個相同的金屬小球，一個帶電q1 兩球相距50cm時，它們之間的靜電力？ 把兩球接觸，分開后使它們?nèi)韵嗑?0cm解：兩球相距 50cm 時靜電力大小：F = = 8.6 X10 1

16、1N兩球帶異種電荷而相吸。兩球接觸后，部分電荷被中和，凈電荷為一 11C的電荷量，故它們之間的靜電力大?。簉=J8 4.0 MO佇C,另一個帶電 q2 = - 6.0 M0它們之間的靜電力?k q1q2r 22.0 10 11C,因兩球相同，分開后各帶一 1.0T1C.M0= 3.6 X1012N兩球帶同種電荷而相斥。A、B兩點固定有電荷量分別為+ 4Q和一Q的點電荷。求:3.在真空中同一條直線上的(1)將另一個點電荷C放在該直線上的哪個位置，可以使它在電場力作用下保持靜止？(2)若要求這三個點電荷都只在電場力作用下保持靜止，那么引入的這個點電荷應(yīng)是正電荷還是負 電荷？電荷量是多大？解：(1)

17、先判定第三個點電荷所在的區(qū)間：因A的電荷量大于B的電荷量，從力的大小考慮,可能在A的外側(cè)平衡；從力的方向考慮，不論 外側(cè)才能達到平衡。由？，F(xiàn)、k、q相同時，？C帶何種電荷，C不可能在A、B之間平衡；C只能在B點的所以：rA ： rB = 2 ： 1即C在AB延長線上B的外側(cè)，且 AB = BC。(2) C處的點電荷在電場力作用下平衡了，只要kQq V2-rA、B兩個點電荷中的一個處于平衡，另一個必然也7平衡。欲使三個電荷均能在庫侖力作用下平衡,C必須是正電荷。對 A平衡有4Q Qc 4Q Q工=k工-解得：QC = +4Q。課堂小結(jié)kq生道真空中兩個靜止的點電荷間的相互作用力與它r 2成反比

18、，兩個正電荷的作用力大小F =,方向在本節(jié)課學(xué)習(xí)了電荷間相互作用力的規(guī)律，知 們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方 兩點電荷的連線上，同種相斥、異種相吸。知道電荷間相互作用力的規(guī)律，就能運用這一規(guī)律解決相關(guān)的問題。小組評價 本節(jié)課各個小組表現(xiàn)都很活躍，各組得分是一組3分，二組3分，三組2分，四組0分,五組1分，六組0分，本節(jié)冠軍組為一組和二組，希望四組和六組下節(jié)課繼續(xù)努力。布置作業(yè)教材第9頁“問題與練習(xí)”。閱讀科學(xué)漫步 一靜電復(fù)印。 板書設(shè)計2.庫侖定律一、探究影響電荷間相互作用力的因素電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。二、庫侖定律1 .點電荷(1)點電荷將帶電體看做帶電的點，叫做點電荷。(2)把帶電體處理為點電荷的條件當帶電體的大小、形狀及電荷的分布對相互作用力沒有影響或影響可忽略時，可將帶電體看作點電 荷。當帶電體的線度比起相互作用的距離小很多，不考慮大小和電荷的具體分布時，帶電體可視為點電 荷。2 .庫侖定律真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與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。三、庫侖的實驗1 .庫侖扭秤2 .庫侖定律公式F=k = 9.0 X109N m2/C2k qQ3 .關(guān)于庫侖定律的說明L(1)適用條件：真空(干燥的空氣)、靜止點電荷；(2)計算時qi、q