《探究静电力》教学设计

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1、《探究静电力》教学设计大埔县家炳第一中学杨圣钦课题：《探究静电力》环节一：明确本课学习目标一、知识目标1、了解库仑定律的建立过程和相关的物理学史。2、知道点电荷的物理意义。3、理解真空中的库仑定律以及适用条件。4、知道静电力常量k的物理意义、数值和单位。5、会用库仑定律解决涉及点电荷静电力计算的简单问题。二、能力目标经丿力静电力的学习，得到：1、分析问题方法：“捉出问题——猜想与假设——实验验证——得出结论——反思评价”。2、控制变量的科学研究方法，理想化模型、放大、转化、类比、以及对称、守恒的思想方法。三、情感目标利

2、用库仑定律建立的过程以及相关的物理学史培养学牛的科学素养。环节二：自主学习全体学生阅读课文，并思考：什么是点电荷、库仑定律的适用条件、公式的理解等。环节三：合作探究（一）、创设情景，提出问题我们已经学习了电荷、静电感应、屯荷守恒的初步知识，现在再来看一个演水实验。演示实验：用毛皮摩擦过的橡胶棒使验电器张开。设问一：这个想彖说明什么？验电器的工作原理是什么？学生：电荷Z间存在相互作用，同种电荷相斥、异种电荷相吸。动画演示：电荷间的相互作用。设问二：那么带电体相互吸引和排斥的力有多大？猜想一下带电体间的作用力与哪些因素有关

3、呢？（二）、猜想假设，设计方案，定性探究学生猜想：电荷量、距离、形状、体积、质量等。设问：到底是怎样的关系呢？如何验证你的想法？交流对话：指导学生得出验证实验的设计思想一一控制变量法，研究作用力跟某一因素的关系吋，要先控制其它因素不变。这是实验设计的精髓。动画演示一：电量不变，改变带电体间距离，观察小球悬线偏离竖直方向的夹角a随距离的变化情况。实验分析与思考：偏角大小与电荷间作用力大小有何关系？分析得出F二加即a越大，F就越大。F随间距r的增大而减小。动画演示二：保持距离不变，观察偏角a随电荷量变化的情况。学生活动，归

4、纳得出：①两电荷间的作用力随距离增大而减小；%1两电荷间的作用力随电量的增人而增人。（三）、库仑的猜想和库仑扭秤实验设问：以上研究的还只是定性的关系，两电荷的相互作用力与电荷量Q、间距「到底冇怎样的定量关系呢？请你猜测一下。学生讨论、猜想：最好是最简单的止比和反比关系。启发与设问：18世纪法国物理学家库仑也研究了这个问题，他的猜想是你知道他为什么会这样猜想的？请根据相关资料说明你的观点。设问：是否只有库仑首先有这种猜想？学生：其实这一点在他以前已冇科学家猜到了，比如爱皮努斯、伯努利、普利斯利、卡文迪许等，库仑的重耍贡献

5、在于，用他制作的十分糟细灵敏的扭秤装置验证了这个猜想。库仑扭秤实验的验证过程：（投影与解说）1、结构简介。2、如何解决力的准确测量？%1操作方法，力矩平衡：静电力力矩=金屈细丝扭转力矩，F-0%1思想方法：放大、传化3、F与I•关系的验证。%1设计思想：控制变量法——控制Q不变%1结果：库仑精确地用他的扭称实验测量了两个带电小球在不同距离下的静电力，证实了自己的猜测。若用平方反比关系表示，指数偏差可达土0.04,即Foc1，基本上验证了F与rZ间的平方反比关系。r2±0.04库仑的实验又带有直观性和定量性质，发表Z后就

6、广泛流传并为科学界所接受，称之为库仑定律。%1后续研究：鉴于库仑总结出二次方反比定律所依据的实验精确度不高，而库仑定律是电磁学的基本定律，是否精确地满足二次方反比关系，乂至关重要,所以从1785年库仑定律发表以后直到现代，科学家一直设法检验距离r的方次与“2”Z间究竞有多大偏差，1971年的实验表明，这个偏差如果有，也不会大于3X10”，可见，库仑定律是一个经过实验检验的精确度极高的物理定律。4、如何解决电量测量问题？设问：该实验的精髓在于控制，库仑先控制电量不变，研究了F与「的关系;再控制I•不变，耍研究F与电量Q的

7、关系，又遇到了困难，因为在当时电量单位还未确定还无法测量电量，那么库仑又该如何定量的比较一个带电体所带的电量呢？原来库仑己认识到，两个完全相同的金属小球，一个带电、一个不带电，两者相互接触后电量被两球等分，各自带冇原冇总电量的一半。这样库仑就巧妙地解决了这个问题，用这个方法依次得到了原來电量的1/2,1/4,1/8,1/16等的电荷，从而顺利的验证得出FxQ「Q2思想方法：守恒、对称。（四）、理解库仑定律投影库仑扭秤实验得到的结论：库仑定律在真空屮两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比，

8、作用力的方向在它们的连线上。公式：F=kQ}Qjr2学牛活动，阅读教材，教师点拨归纳:1、QlQ2是电荷量的绝对值；库仑力的方向：沿连线，同性相斥，异性相吸。2、库仑力同样具有力的共性，比如遵守牛顿第三定律。3、k为静电力常量,后来测得A:=9.0xl09^-m2/C24、适用条件：真空，点电荷%1点电荷同质点一样也是一个理想化模