9.2库仑定律 教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

 

库仑定律

【教学目标】

物理观念：理解库仑定律的内涵和适用条件，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。

科学思维：通过对“质点”与“点电荷”的类比，“万有引力”和“库仑力”的对比，理解类比思想方法的重要意义，进一步体会科学研究中的理想模型方法。

科学探究：通过实验探究静电力的影响因素，并对实验现象进行定性分析和定量计算；体会实验探究在定律的建立过程中发挥的重要作用。

科学态度和价值观：对比万有引力定律和库仑定律的形式，从中感悟物理学的和谐统一之美，提升对物理学科的学习兴趣。

【教学重难点】

理解库仑定律的内涵和适用条件。会用库仑定律的公式进行有关计算，通过静电力的叠加原理计算点电荷受多个点电荷作用力。

【教学用具】

1.学生活动：毛皮，橡胶棒，易拉罐。

2.演示实验：起电机，铝箔小球，铁架台，细线，库仑扭称。

【教学过程】

一．新课引入

组织学生活动，利用毛皮摩擦过的橡胶棒对易拉罐进行争夺，引发学生兴趣，进而提出问题：电荷间相互作用力大小和那些因素相关呢？如何简化这些因素以方便进行实验探究？

二.观察定性实验，总结规律

1.观察与思考：请参照如图装置，按如下步骤进行实验：

(1)分别让球形导体C和锡纸小球带上同种电荷，并使其处于同一水平面上。

(2)保持球形导体C和锡纸小球上电荷量不变，改变球形导体C与锡纸小球之间的距离，观察悬线与竖直方向偏角的变化。

(3)保持球形导体C和锡纸小球距离不变，增加球形导体C的电荷量，观察悬线与竖直方向偏角的变化。

通过以上实验现象，分析两个带电体之间的相互作用力可能与什么因素有关？

2.实验结论：

(1)带电量保持不变时，距离越近，偏角越大，静电力越大；

(2)距离保持不变时，带电量越大，偏角越大，静电力越大；

即电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。

猜想：电荷之间的作用力与你之前学过的哪种力具有相似的变化规律？

思考：两个带电体之间的静电力与它们的带电量、距离之间存在怎样的定量关系呢？

三.了解库仑定律的发现历程，体会库仑扭秤的巧妙之处

1.人类对电力的研究经历了漫长的过程，发现电现象的2000多年的时间内，对电现象的了解一直处于定性的初级阶段。其中，普利斯特里，卡文迪什等科学家类比的猜想认为电力与万有引力具有相同的特性，这些猜想都在呼唤着实验的直接测量，法国科学家库仑则是通过直接测量寻找电力规律的第一人。

2.介绍库仑扭称实验

(1)实验装置：库仑扭秤。

(2)主要部件：细银丝、带电的金属小球A和C(C固定)、不带电的小球B。

思考：B球的作用是什么呢？答：使A球在水平面内平衡。

(3)实验原理：A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系。

(4)实验步骤

①探究静电力F与距离r的关系：