9.2 库仑定律 教案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

9.2库仑定律 【教材分析】 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第9章第2节的内容，本节内容的核心是库仑定律，它不仅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。 教科书在库仑定律教学的处理上，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。一方面突现类比的方法在该定律建立过程中所起的重要作用；另一方面，库仑的实验是建立该定律的重要基础，该实验结果有力地证实了多位科学家的猜想。所以，本节的教学要特别注意实验教学。 【教学目标】 目标与素养 1.理解并熟记库仑定律的内容，知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量。 2.会用库仑定律的公式进行有关的计算。 3.知道库仑扭秤的实验原理。 情境与问题 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、概括的能力。 2.通过设置物体在静电力作用下的平衡问题，让学生体会静电力和重力、弹力、摩擦力一样，是一种性质力。 3.通过静电力的合成，体会力的合成的平行四边形定则。 过程与方法 1.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、类比法等。 2.渗透物理方法的教育，运用理想化模型的研究方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——点电荷，研究真空中静止点电荷的相互作用力问题。 3.通过设置物体在静电力作用下的平衡问题，复习解决力学问题的一般思路。 4.体会力的合成的平行四边形定则。 【教学重难点】 重点 1.电荷之间的相互作用力与距离、电荷量的关系。 2.库仑定律的内容、适用条件及应用。 难点 会用库仑定律的公式进行有关静电力的计算。 【新课导入】 教师做演示实验：让橡胶棒、玻璃棒摩擦起电，再分别靠近易拉罐。 学生观察实验，并描述实验现象：易拉罐被橡胶棒、玻璃棒吸引而滚动起来。 教师提出问题：既然电荷之间存在相互作用力，那么，电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢? 【教学过程】 1. 电荷之间的作用力 教师做演示实验：如图所示，C是一个带正电的带电体，把系在丝线上的带等量正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。 问题1：观客小球县线偏高坚直方向的角度，你发现了什么？这说明了什么? 电荷之间的作用力随着距离的增大而减小。 教师指导学生画出小球的三力平衡示意图并用mg和a表示电荷之间的作用力。 学生作出小球的受力示意图。 由平衡条件可得小球所受的电荷之间的作用力。 问题2：从计算结果看，电荷之间的作用力F与带电体与小球间的距离有什么关系？ 带电体与小球间的距离越远，偏角越小，表示电荷之间的作用力越小。 设计意图：渗透力学综合观念，提高学生利用所学知识分析、解决问题的能力。 教师做演示实验：固定带电体的位置，增大悬挂小球的带电量，观察偏角a的变化情况。 问题3：偏角a如何变化？这个现象说明了什么？ 偏角增大，这说明电荷之间的作用力随着电量的增大而增大。 问题4：电荷之间的相互作用力的大小与哪些因素有关呢? 电荷之间的相互作用力与电荷的电量有关，相互作用的两个电荷，任意一个的电量增大，作用力都将变大；电荷间的相互作用力还与带电体之间的距离有关，距离变大，作用力变小。 比较电荷之间的相互作用力与物体之间的万有引力，可以看出它们有相似性，那么，它们的计算方法会不会有相同的形式呢？即带电物体之间的相互作用力，会不会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呢？ 库仑经过精密细致的实验，最后终于得到了电荷之间的相互作用力与两带电体的电量及两带电体的距离的关系，后来被称为库仑定律。 学生阅读教材第6页库仑定律的相关内容：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。这个规律叫作库仑定律。 问题5：运用库仑定律的条件是什么? 学生阅读教材第6~7页的相关内容，找出库仑定律的使用条件：真空中静止的点电荷。 教师进一步讲述点电荷的特点。 问题6：那么，什么样的带电体才是点电荷？是否存在真正的点电荷？它与以前我们学过的哪个物理模型最相似？ 只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷。严格来说，点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的。点电荷与我们以前学过的质点最相似。 问题7：是否只要带电体的体积足够小就能看成点电荷？ 不是。带电体是否能被看成点电荷要看带电体本身的大小是否跟它们之间的距离相比可以忽略。设计意图：让学生认真阅读教材，找出库仑定律的内容，分析定律内容，找出库仑定律的成立条件。再让学生回忆万有引力和质点的内容，对比万有引力定律学习记忆库仑定律，对比质点记忆点电荷的意义，加深对库仑定