9.2 库仑定律 教案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

课题 9.2 库仑定律 课型 新授课 课时 2 主备人 授课教师 学习目 标 1.通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。 2.通过与质点模型类比，知道点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件，进一步体会科学研究中的理想模型方法。 3. 体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法。 4.理解库仑定律的内涵和适用条件，对比库仑定律和万有引力定律的形式，体会物理学的和谐统一之美，提高物理学习兴趣。 5. 能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力，会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题。 学习重 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、微量变换放大、类比法等 学习难 点 理解库仑定律内容、适用条件及应用。 学情分 析 通过以前的学习，学生已经理解电荷及其守恒定律，知道了使物体起电的三种方法——摩擦起电、接触起电、感应起电。同时，学生明确知道电荷之间是有相互作用的——同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，所以我们今天来研究电荷之间的作用力的大小和方向这个问题，引入是很容易的。而对于研究电荷之间的相互作用力的分析和研究方法，对于学生来说是很重要的。如构建模型法得出点电荷，类比万用引力定律公式的形式推理得出库仑定律的公式，由卡文迪什的扭秤实验设计，联想体会库仑扭秤的设计原理和思想。 核心知 识 会用库伦定律进行计算 教学内容及教师活动设计 学生活动 二次备课 环节一：导入新课 视频引入 环节二：问题探究 一、问题的提出 如图，带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、 P2、P3等位置。带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？ （1）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？ （2）电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 二、视频演示 三、实验现象 （1）带电体C与小球间的作用力会随距离的减小而增大； （2）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力也会增大或减小； 电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式呢？是否也满足“平方反比”的规律呢？最终解决这一问题的是法国科学家库仑。 环节三、库仑定律 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。 电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。 那么，什么是点电荷呢？ 环节四、点电荷 如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电体自身的大小、形状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一个带电的点，叫作点电荷。 （1）点电荷是一个理想化的模型，类似于力学中的质点，实际上是不存在的。 （2）均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。 点电荷与元电荷 （1）元电荷是电荷量，点电荷是带电体的理想模型 ； （2）电子的带电量等于元电荷，研究宏观问题时，电子、质子可看做点电荷。点电荷的带电量可能较大也可能较小，但一定是元电荷的整数倍。 库仑是通过什么样的实验方法找到电荷间作用力的关系的呢？ 环节五：库仑的实验 1. 实验装置 法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。 2. 实验原理 观看视频 3.实验方法 探究F与r的关系： 1)把另一个带电小球C插入容器并使它靠近A时，记录扭转的角度可以比较力的大小。 2)改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与r的关系。 探究F与q的关系： 改变A和C的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与q1、q2的关系 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，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？ 4.电量分配原则 5.实验演示 6.实验结论 比例系数 k 叫静电力常量，国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2 1） 适用条件 1 真空中 ②静止的 ③点电荷 （2）相互作用力的方向 ：在它们的连线上（如图）。 （3）注意 ①计算时只代电荷量的绝对值； ②通过同种电荷相斥、异种电荷相吸来判断库仑力的方向。 思考：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适用于r=0的情况? 环节六：静电力计算 1.静电力的大小 2.静电力的理解 3.静电力与万有引力比较 4.静电力的计算 5.三个自由点电荷的平衡问题 观察、思考、回答 思考讨论 思考，讨论 知道库仑定律的内容 认识点电荷 概念区分 了解库伦扭秤实验 理解