1.2 库仑定律 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

2．库仑定律 一、教学内容分析 库仑定律是电学学习的定量规律，它阐明了两个可以视为点电荷的带电体之间的相互作用规律，为整个电磁学奠定了基础。库仑定律的建立标志着电学研究从定性阶段转入定量阶段。本节课也是科学思想和方法教育的重要载体。本节课中，点电荷物理模型以及类比、控制变量等科学方法都体现了科学思维。另外，本节课通过实验定性探究库仑定律可以培养学生的科学探究能力。 二、学生分析 学生在初中阶段对电学知识已经有一定的基础，但只是停留在认知层面上，即只知道电荷间作用“同性相斥，异性相吸”。高中阶段，通过演示实验，结合物理学史理清库仑定律的来龙去脉，在学习知识的同时，使学生经历一个动态和积极的学习过程，以增强思维的灵活性和学习物理的信心。深化对点电荷模型的理解，以实验为基础、以物理学史为主的教学设计，可以突出科学思维的落实，强化这部分内容的科学研究方法。 三、学习目标 1．物理观念。 （1）了解点电荷的概念，知道点电荷是一种理想模型。 （2）理解库仑定律和静电力常量；会用库仑定律计算点电荷之间的作用力，培养学生的作用观念。 2．科学思维。 （1）通过点电荷概念的建立体会物理学建构理想模型进行研究的方法和意义。 （2）通过应用类比、控制变量方法研究电荷之间的作用规律，培养学生的科学思维能力。 3．科学探究。 通过探究库仑定律的建立过程，体会“提出问题——猜想和假设——设计实验与制订方案——获取和处理信息——基于证据得出结论”的探究历程，学习发现物理规律的一般方法。 4．科学态度与责任。 通过库仑定律建立过程的历史回顾，感受科学研究的艰辛，领略科学家坚韧不拔的研究精神。 四、教学重难点 重点：库仑定律。 难点：库仑定律的定量关系。 五、学习评价设计 知识：涉及点电荷理想模型和库仑定律规律——通过活动、回答、应用进行评价。 能力：注重理解能力和推理能力的落实，培养学生的思维能力——理解能力通过提问和讨论进行评价，推理能力通过分析、应用等进行评价。 态度：注重调动学习积极性，严谨认真、实事求是地学习——通过参与活动的积极性、交流发言的积极态度、课堂表现等方面进行评价。 方法：落实科学思维的分析、理解、推理、判断等——通过活动、检查进行评价。 价值观：能够积极动手操作和联系实际学习——通过活动参与程度和课堂表现进行评价。 六、教学资源 定性演示库仑力装置。 库仑扭秤实物及挂图。 七、教学方法 本节课主要采用实验探究法和分析、讨论法。 八、教学流程图 九、教学活动设计 环节一：点电荷理想模型的建立 师：力学给我们提供了丰富的科学方法，学习电的知识，我们也借鉴力学的研究方法。上一节课，我们知道了电荷间有相互作用力，这个力的大小与什么有关、方向有什么特点？这就是我们今天要研究的内容。 师：两个带电物体之间存在相互作用力，力的大小可能和哪些因素有关呢？ 生：可能跟带电物体的形状、距离、所带电荷量的多少以及电荷的分布等都有关系。 师：面对如此复杂的问题，我们该怎么研究呢？ ( r )实际问题一般比较复杂。物理学研究问题时，往往抓住主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，这是物理学的重要研究方法。在力学中，我们已经建立了质点这个理想模型，用质点研究物体的运动就很方便。在电学中是否也可以建立类似的理想模型呢？ 看这样的问题：如图所示，两个球形导体一样大，相距同样的距离，带上电荷量相同的电荷。第一次，两个导体带等量异种电荷；第二次，两个导体带等量同种电荷。比较，它们作用力的大小相等吗？为什么？你从中能够感悟到什么？ 怎样排除带电体的大小因素呢？ 如果带电体的大小可以忽略，这个问题中作用力大小是什么关系？ 当一个带电体本身的大小比它到其他带电体的距离小很多，以至于在研究它与其他带电体的相互作用力时，该带电体的形状、大小以及电荷在其上的分布状况均可忽略，可将它看作一个带电的点，这样的电荷称为点电荷。 师：点电荷这个模型突出的主要因素是什么？忽略的次要因素是什么？ 生：突出的主要因素是带电体带有的电荷量q，忽略的次要因素是带电体的形状、大小。 明确理想模型是突出主要因素忽略次要因素而建立起来的。这样，研究带电体间相互作用力，便可以从研究两个点电荷的相互作用力开始。 环节二：定性探究影响点电荷之间相互作用力的因素 师：我们要探究影响点电荷之间作用力的因素，要采用什么方法？ 生：控制变量的实验方法。 演示实验。 如图所示，把一个带正电荷QA的球体A放在可以水平移动的绝缘支座上，再把一个带正电荷QB的小球B用绝缘丝线悬挂在玻璃棒上的C点（使两个球心在同一水平线上）。让绝缘支座载着带电球A由左边较远处逐渐向右移动，慢慢靠近带电小球B。 师：球A向右移动的过程中，小球B的悬线逐渐偏离竖直方向，这说明小球B所受作用力的大小在逐渐变化。你观察到的A、B间距与悬线偏离