探究静电力[教学目标]

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1、第二节探究静电力【教学目标】1、知识与技能：%1、了解库仑定律的建立过程和相关的物理学史。%1、知道点电荷的物理意义。%1、理解真空屮的库仑定律以及适用条件。%1、知道静电力常量k的物理意义、数值和单位。%1、会用库仑定律解决涉及点电荷静电力计算的简单问题。2、过程与方法%1、提出问题——猜想•假设——实验验证——得II!结论——反思评价%1、控制变量的科学研究方法，理想化模型、放人、转化、类比、以及对称、守恒的思想方法。3、情感态度少价值观利用库仑定律建立的过程以及相关的物理学史培养学生的科学素养。【重点】库仑定律的建立过程对库仑定律的理解和应用。【难点】探究库仑定

2、律的定性演示和库仑扭秤实验的验证过程。【教学准备】多媒体课件、静电力演示器材、有关库仑定律建立的历史背景资料【教学流程】【教学过程设计】（一）、创设情景,提出问题我们已经学习了电荷、静电感应、电荷守恒的初步知识，现在再来看一个演示实验。演示实验：用毛皮摩擦过的橡胶棒使验电器张开。设问一：这个想象说明什么？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、杲种电荷相吸。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人？猜想一下带电体间的作用力与哪些因素有关呢？（二）、猜想假设，设计方案，定性探究学生猜想：电荷聚、距离、形状、体积、质

3、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——控制变量法，研究作用力跟某一因素的关系时，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c（随距离的变化情况。实验分析与思考：偏角人小与电荷间作用力人小有何关系？分析得\F=mg-tSa.即a越人，F就越人。F随间距！•的增人而减小。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，归纳得出：①两电荷间的作用力随距离增人而减小；②两电荷间的作用力随电量的增大而增大。（三）、库仑的猜想和库仑扭

4、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最Q、间距「到底侑怎样的定量关系呢？请你猜测一下。学生讨论、猜想：最好是最简单的正比和反比关系。]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—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。r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，库仑的重要贡献在于，用他制作的十分精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

5、力力矩=金属细丝扭转力矩，F-0%1思想方法：放大、转化3、F与1•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最了两个帯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，指数偏差可达土沁&,创质,基本上验证了F与「之间的平方反比关系。r2±0°4库仑的实验又帯冇氏观性和定最性质，发表之后就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粹确度不高，而库仑定律是电磁学的基木定律，是否精确地满足二次方反比关系，又至关重要，所以从1785年库仑定律发表以后直到现代，

6、科学家一直设法检验距离r的方次与“2”Z间究竟冇多大偏差，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Hi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r不变，要研究F与电最Q的关系，又遇到了困难，因为在当时电最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？原來库仑已认识到，两个完全相同的金属小球，一个带电、一个不带电，两者相互接触后电最被两球等分，各自带冇原有总电最的一半。这样库仑就巧妙地解决了这个问题，用这个方

7、法依次得到了原来电量的1/2,1/4,1/8,1/16等的电荷，从而顺利的验证得出思想方法: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，作用力的方向在它们的连线上。公式：F=kQ{Q2/r2学生活动，阅读教材，教师点拨归纳：1、Q】、Q2是电荷最的绝对值；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,后來测得*=9.OxlO92V-m2/C24、适用条件：真空，点电荷%1点电荷同质点