2024-2025學年新教材高中物理 第9章 靜電場及其應用 2 庫侖定律教案 新人教版必修第三冊

2024-2025學年新教材高中物理第9章靜電場及其應用2庫侖定律教案新人教版必修第三冊學校授課教師課時授課班級授課地點教具教材分析本節(jié)課選自《2024-2025學年新教材高中物理第9章靜電場及其應用2庫侖定律教案新人教版必修第三冊》，庫侖定律是靜電學的基礎(chǔ)定律，闡述了電荷之間的相互作用力與電荷量的乘積成正比、與距離的平方成反比的規(guī)律。本章節(jié)內(nèi)容緊密聯(lián)系實際，以生活中的靜電現(xiàn)象引入，激發(fā)學生興趣，通過對庫侖定律的學習，使學生掌握電荷間作用力的計算方法，理解靜電場的本質(zhì)，為后續(xù)學習電場、電勢等概念打下堅實基礎(chǔ)。同時，結(jié)合教材實例，培養(yǎng)學生的科學思維和問題解決能力。核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標旨在通過庫侖定律的學習，深化學生對物理概念的理解，發(fā)展科學探究與科學思維能力，同時強化數(shù)學與物理之間的聯(lián)系，提升實踐與創(chuàng)新意識。首先，學生將通過探究電荷間相互作用力的規(guī)律，培養(yǎng)模型建構(gòu)與科學推理的能力，從而深入理解靜電場的本質(zhì)。其次，通過分析庫侖定律的應用實例，學生將學會運用科學方法解決實際問題，提高問題發(fā)現(xiàn)與解決的能力。此外，課程強調(diào)數(shù)理結(jié)合，培養(yǎng)學生運用數(shù)學工具描述物理現(xiàn)象，進行定量計算的能力。在小組合作與討論中，學生還將發(fā)展交流與合作的能力，增強團隊合作意識。通過本節(jié)課的學習，學生不僅掌握了物理知識，而且形成了科學的態(tài)度與價值觀，為成為具有創(chuàng)新精神和實踐能力的社會主義建設者奠定基礎(chǔ)。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了電荷的基本概念、電荷守恒定律以及簡單的電場線分布等基礎(chǔ)知識，這些都為學習庫侖定律提供了必要的預備知識。此外，學生在數(shù)學方面也已經(jīng)學習了三角函數(shù)、解析幾何等，這些是理解和應用庫侖定律進行計算的基礎(chǔ)。

2.在學習興趣方面，高中生通常對探索自然現(xiàn)象的本質(zhì)和科學原理具有較強的興趣，靜電現(xiàn)象作為日常生活中常見的現(xiàn)象，容易引起學生的好奇心。學生在能力上，具備一定的邏輯推理和抽象思維能力，能夠理解和運用定律進行問題分析。學習風格上，學生可能更偏好通過實驗和實例來直觀感受和理解物理定律。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)主要包括：對庫侖定律中涉及的距離平方反比關(guān)系理解不深，導致在具體計算中出錯；對定律適用條件的理解不足，可能會在分析問題時忽視環(huán)境因素；此外，由于庫侖定律的計算往往涉及復雜的數(shù)學運算，學生在數(shù)學應用能力上可能存在一定的挑戰(zhàn)。因此，教學中需要針對這些難點進行重點講解和練習。教學方法與手段教學方法：

1.講授法：通過生動的語言和形象的表達，對庫侖定律的基本概念、原理和適用條件進行講解，使學生建立清晰的知識框架。結(jié)合物理歷史，介紹庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學生的科學探究精神。

2.討論法：針對庫侖定律的應用實例，組織學生進行小組討論，鼓勵學生發(fā)表見解，提高問題分析和解決問題的能力。通過課堂提問，引導學生主動思考，加深對知識點的理解。

3.實驗法：設計靜電實驗，如電荷間的相互作用力實驗，讓學生親自動手操作，觀察實驗現(xiàn)象，從而直觀地理解庫侖定律。實驗過程中，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和動手能力。

教學手段：

1.多媒體設備：利用多媒體課件，展示電荷相互作用力的動態(tài)模擬、電場線分布等圖像，幫助學生形象地理解庫侖定律。通過視頻、動畫等形式，提高學生的學習興趣和注意力。

2.教學軟件：運用物理教學軟件，如PhET等，讓學生在虛擬實驗室中自主探究電荷間相互作用力與距離、電荷量的關(guān)系，培養(yǎng)學生的科學探究能力。

3.網(wǎng)絡資源：充分利用網(wǎng)絡資源，如在線教育平臺、學術(shù)網(wǎng)站等，提供豐富的學習資料，拓展學生的知識視野。同時，引導學生正確使用網(wǎng)絡資源，提高信息篩選和處理能力。教學流程（一）課前準備（預計用時：5分鐘）

學生預習：

發(fā)放預習材料，引導學生提前了解庫侖定律的學習內(nèi)容，標記出有疑問或不懂的地方。設計預習問題，如“電荷間的作用力與哪些因素有關(guān)？”激發(fā)學生思考，為課堂學習庫侖定律內(nèi)容做好準備。

教師備課：

深入研究教材，明確庫侖定律教學目標和重難點。準備教學用具和多媒體資源，確保教學過程的順利進行。設計課堂互動環(huán)節(jié)，提高學生學習庫侖定律的積極性。

（二）課堂導入（預計用時：3分鐘）

激發(fā)興趣：

回顧舊知：

簡要回顧上節(jié)課學習的電荷基本概念等內(nèi)容，幫助學生建立知識之間的聯(lián)系。提出問題，檢查學生對舊知的掌握情況，為學習新課打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預計用時：25分鐘）

知識講解：

清晰、準確地講解庫侖定律的知識點，結(jié)合實例幫助學生理解。突出定律的重點，強調(diào)距離平方反比關(guān)系等難點，通過對比、歸納等方法幫助學生加深記憶。

互動探究：

設計小組討論環(huán)節(jié)，讓學生圍繞電荷間作用力的問題展開討論，培養(yǎng)學生的合作精神和溝通能力。鼓勵學生提出自己的觀點和疑問，引導學生深入思考，拓展思維。

技能訓練：

總結(jié)歸納：

在新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對庫侖定律知識點進行梳理和總結(jié)。強調(diào)定律的重點和難點，幫助學生形成完整的知識體系。

（四）鞏固練習（預計用時：5分鐘）

隨堂練習：

隨堂練習題，讓學生在課堂上完成，檢查學生對庫侖定律知識的掌握情況。鼓勵學生相互討論、互相幫助，共同解決問題。

錯題訂正：

針對學生在隨堂練習中出現(xiàn)的錯誤，進行及時訂正和講解。引導學生分析錯誤原因，避免類似錯誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預計用時：3分鐘）

知識拓展：

介紹與庫侖定律相關(guān)的拓展知識，如庫侖定律在現(xiàn)實生活中的應用。拓寬學生的知識視野。引導學生關(guān)注學科前沿動態(tài)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索精神。

情感升華：

結(jié)合庫侖定律內(nèi)容，引導學生思考學科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學生的社會責任感。鼓勵學生分享學習心得和體會，增進師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預計用時：2分鐘）

簡要回顧本節(jié)課學習的庫侖定律內(nèi)容，強調(diào)重點和難點?？隙▽W生的表現(xiàn)，鼓勵他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學習的庫侖定律內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學習效果。提醒學生注意作業(yè)要求和時間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。教學資源拓展1.拓展資源：

（1）科學史資料：介紹庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程，包括庫侖的生平、實驗方法、對電荷間作用力研究的歷史背景等，讓學生了解科學發(fā)展的歷程，體會科學家的探索精神。

（2）生活實例：收集生活中與靜電現(xiàn)象相關(guān)的實例，如衣物靜電、靜電吸附等，幫助學生理解庫侖定律在實際生活中的應用。

（3）學術(shù)文章：選取與庫侖定律相關(guān)的學術(shù)論文或科普文章，讓學生了解庫侖定律在科學研究中的重要性，拓展學生的學術(shù)視野。

（4）實驗視頻：提供庫侖扭秤實驗等經(jīng)典物理實驗的視頻資源，讓學生直觀地了解實驗原理和操作過程，提高實驗素養(yǎng)。

2.拓展建議：

（1）鼓勵學生閱讀科學史資料，了解庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程，培養(yǎng)學生對科學家的尊重和敬仰之情。

（2）引導學生關(guān)注生活中的靜電現(xiàn)象，讓學生嘗試用所學知識解釋這些現(xiàn)象，提高學生學以致用的能力。

（3）指導學生閱讀學術(shù)文章，培養(yǎng)學生獲取、篩選、整合信息的能力，提高學生的學術(shù)素養(yǎng)。

（4）組織學生觀看實驗視頻，讓學生了解實驗操作細節(jié)，培養(yǎng)學生的實驗技能和觀察能力。

（5）鼓勵學生開展小組合作，對庫侖定律的相關(guān)問題進行深入探討，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。

（6）建議學生利用課余時間，開展庫侖定律相關(guān)的小制作或?qū)嶒?，提高學生的實踐能力。課堂（一）課堂評價

1.提問：通過課堂提問，了解學生對庫侖定律知識點的理解和掌握程度。針對學生的回答，及時發(fā)現(xiàn)問題，引導學生深入思考，糾正錯誤，鞏固知識。

2.觀察：在課堂教學中，觀察學生的反應、參與度和合作情況，了解學生的學習狀態(tài)，判斷教學方法和策略是否得當。

3.測試：定期進行課堂小測試，檢查學生對庫侖定律及相關(guān)知識點的掌握情況，及時發(fā)現(xiàn)學生的薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地進行輔導。

（二）作業(yè)評價

1.批改：對學生的作業(yè)進行認真批改，關(guān)注學生的解題思路、計算過程和結(jié)果，發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤。

2.點評：針對學生的作業(yè)表現(xiàn)，給予積極的評價和鼓勵，指出學生的進步和優(yōu)點，激發(fā)學生的學習興趣和自信心。

3.反饋：及時向?qū)W生反饋作業(yè)評價結(jié)果，讓學生了解自己的學習效果，針對存在的問題進行改進。

（三）課外評價

1.研究性學習：鼓勵學生參與研究性學習，對庫侖定律的相關(guān)問題進行深入探討。評價學生在研究過程中的表現(xiàn)，如資料收集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論得出等，培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)。

2.實踐活動：組織學生參加與庫侖定律相關(guān)的實踐活動，如小制作、實驗等。評價學生的實踐操作能力、創(chuàng)新意識和團隊合作精神。

3.課堂外表現(xiàn)：關(guān)注學生在課堂外的學習表現(xiàn)，如學術(shù)競賽、科普活動等。鼓勵學生積極參與，提升學科素養(yǎng)。教學反思與改進在本次庫侖定律的教學中，我發(fā)現(xiàn)了一些值得反思的地方。首先，我發(fā)現(xiàn)學生在理解庫侖定律中距離平方反比關(guān)系時存在一定的困難。他們往往無法直觀地理解這個關(guān)系，導致在計算中出現(xiàn)錯誤。為了解決這個問題，我計劃在未來的教學中增加一些直觀的演示和實例，幫助學生更好地理解這個概念。

其次，我發(fā)現(xiàn)學生在應用庫侖定律解決實際問題時存在一定的困難。他們往往無法將理論應用到實際問題中，缺乏實踐能力。為了提高學生的實踐能力，我計劃在教學中增加一些實際案例的講解和練習，讓學生有更多的機會將理論應用到實際問題中。

另外，我發(fā)現(xiàn)學生在小組合作中存在一些問題，如溝通不暢、合作不積極等。為了改善這種情況，我計劃在教學中增加一些小組合作的訓練，如角色扮演、小組討論等，幫助學生提高合作能力和溝通技巧。

最后，我發(fā)現(xiàn)自己在教學中也存在一些不足之處，如對學生的關(guān)注度不夠、教學方法單一等。為了改進自己的教學，我計劃參加一些教學培訓，學習更多的教學方法和技巧，提高自己的教學水平。典型例題講解例題1：兩個點電荷分別帶有電量+2C和-2C，它們之間的距離為1m，求它們之間的庫侖力。

解答：根據(jù)庫侖定律，兩個點電荷之間的庫侖力F由公式F=k*q1*q2/r^2計算，其中k為庫侖常數(shù)，q1和q2為兩個電荷的電量，r為它們之間的距離。代入題目給出的數(shù)據(jù)，得到F=k*(2C)*(-2C)/(1m)^2=-4kC^2/m^2。由于k=9*10^9N·m^2/C^2，所以F=-4*9*10^9N=-3.6*10^10N。因此，這兩個點電荷之間的庫侖力為-3.6*10^10N，方向為兩點電荷連線方向。

例題2：一個點電荷帶有電量+4C，距離它2m處有一個平面，求這個電荷在平面上的電場強度。

解答：根據(jù)庫侖定律，一個點電荷在距離r處的電場強度E由公式E=k*q/r^2計算，其中k為庫侖常數(shù)，q為電荷的電量，r為距離。代入題目給出的數(shù)據(jù)，得到E=k*(4C)/(2m)^2=9*10^9N·m^2/C^2*4C/4m^2=9*10^9N/C。因此，這個點電荷在平面上的電場強度為9*10^9N/C，方向為從點電荷指向平面的方向。

例題3：兩個點電荷分別帶有電量+3C和-3C，它們之間的距離為1m，求它們之間的電勢差。

解答：電勢差U由公式U=k*q/r計算，其中k為庫侖常數(shù)，q為電荷的電量，r為距離。由于電勢差是標量，因此兩個點電荷之間的電勢差U=k*(3C)/(1m)=9*10^9N·m^2/C^2*3C/m=2.7*10^10V。因此，這兩個點電荷之間的電勢差為2.7*10^10V。

例題4：一個點電荷帶有電量+5C，距離它3m處有一個點電荷帶有電量-2C，求這兩個點電荷之間的電勢差。

解答：由于電勢差是標量，因此兩個點電荷之間的電勢差U=k*(q1+q2)/r，其中k為庫侖常數(shù)，q1和q2為兩個電荷的電量，r為它們之間的距離。代入題目給出的數(shù)據(jù)，得到U=k*(5C-2C)/3m=9*10^9N·m^2/C^2*3C/3m=9*10^9N/C。因此，這兩個點電荷之間的電勢差為9*10^9V。

例題5：一個點電荷帶有電量+6C，距離它4m處有一個點電荷帶有電量-3C，求這兩個點電荷之間的電場強度。

解答：根據(jù)庫侖定律，一個點電荷在距離r處的電場強度E由公式E=k*q/r^2計算，其中k為庫侖常數(shù)，q為電荷的電量，r為距離。由于兩個點電荷之間存在電場疊加，因此這兩個點電荷之間的電場強度E=k*(q1+q2)/r^2，其中q1和q2為兩個電荷的電量，r為它們之間的距離。代入題目給出的數(shù)據(jù)，得到E=k*(6C-3C)/(4m)^2=9*10^9N·m^2/C^2*3C/16m^2=1.69*10^9N/C。因此，這兩個點電荷之間的電場強度為1.69*10^9N/C，方向為從+6C點電荷指向-3C點電荷的方向。內(nèi)容邏輯關(guān)系①庫侖定律的基本概念與公式

-重點知識點：庫侖定律的定義，庫侖定律的數(shù)學表達式，庫侖常數(shù)的數(shù)值。

②電荷間相互作用力的計算與應用

-重點知識點：庫侖力的計算公式，庫侖力的方向，庫侖力的實際應用。

③電場強度的定義與計算

-重點知識點：電場強度的定義，電場強度的計算公式，電場線及其特點。

④電勢差的概念與計算

-重點知識點：電勢差的定義，電勢差的計算公式，電勢差與電場強度的關(guān)系。

⑤庫侖定律的適用條件與局限性

-重點知識點：庫侖定律適用的條件，庫侖定律的局限性，庫侖定律與量子電動力學的關(guān)系。

板書設計：

一、庫侖定律的基本概念與公式

-庫侖定律定義：電荷之間的相互作用力與電荷量的乘積成正比，與距離的平方成反比。

-庫侖定律公式：F=k*q1*q2/r^2

-庫侖常數(shù)：k=9*10^9N