《库仑定律》名师教案.docVIP

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《库仑定律》教学设计

陈志梅

江苏省苏州中学

一．核心素养

通过《库仑定律》的类比学习过程，让学生认识“类比”的科学方法，并感受提出假设，实验验证，得出结论等科学探究的基本过程，认识研究物理规律的一般方法。让学生领略科学家以坚韧不拔的毅力完成科学的艰辛，感悟科学研究的长期性，连续性和艰巨性。

二．教学目标

(1)知道点电荷的概念

(2)理解真空中的库仑定律，知道静电力恒量

(3)根据探究实验目的，学会观察，实验数据分析，归纳得出结论等物理学基本方法。

三．教学重点和难点

重点：应用类比的方法推测出静电力的数学表达式。

难点：分析在电荷量一定的条件下，静电力的大小与距离之间的定量关系。

四．设计思路

1.通过静电小实验回顾电荷间存在静电力的事实，引导学生定性猜测静电力的大小与哪些因素有关；

2.通过比较静电力与万有引力之间的相似点，应用类比的方法猜测静电力大小的数学表达式；

3.通过回顾库仑对静电力的研究历史，并应用库仑当年实验所得到的数据进行分析，归纳得出库仑定律。

五．教学过程

课前：登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）

（一）引入：通过小实验：起电棒使金属箔带点后相互排斥，回顾电荷间相互作用的规律。

（优教提示：请打开素材“动画演示：库仑定律的探索实验”）

（二）定性探究

1.猜想：影响静电力大小的因素可能有哪些？

在学生猜测的基础上归纳影响静电力大小的因素。

2.设计实验

（1）如何测量两带电体的间距？

建立点电荷的模型；

（2）如何改变电荷量？

增加电荷量--可用起电棒多次接触带电，减少带电量--用不带点的金属球与带电的金属球接触。

（3）如何体现静电力F的变化？

用细线悬挂金属箔，悬线与竖直方向的偏角大小可体现静电力的大小。

3.实验演示

用控制变量法，分别演示静电力与距离，电荷量的关系。

实验装置的改进：为了观察到悬线张角的变化，可在背景上画上等间距的数值线，并标上刻度。

4.实验结论

距离r增大，静电力F减小；电荷量q减小，静电力F减小。

（优教提示：请打开素材“动画演示：库仑定律的验证”）

（三）定量探究

1.猜想

设问：电荷间静电力的表达式？

启发：静电力与同学熟悉的哪个力有相似的特点？

通过静电力与万有引力相似之处的类比，猜想静电力的数学表达式；

2.介绍历史上对静电力的研究也是通过也万有引力的类比提出猜想；

3.回顾库仑对静电力研究的历史，并分析库仑的实验数据，得出静电力的大小与距离的平方成反比。

（1）实验困难

a.电荷量的测量

当时处于电学发展的初期，连电荷量的单位都没有，更不用说测量电荷量了。

b.微小静电力的测量

静电力非常小，难以精确测量。

（2）如何解决测量困难？

利用类比的思想启发：通过与《探究功和速度的关系》中表示橡皮筋做功方法的类比，可以不测量具体物理量的大小，而通过比值的方法确定各物理量之间的定量关系。

a.库仑的巧妙方法之一：利用电荷守恒定律和电量均分原理，让不带电的金属小球去接触完全相同的带电小球，可使带电小球电量减半；

b.库仑的巧妙方法之二：用扭秤的扭角变化简洁测量静电力的变化。扭力与扭角的正比关系是实验原理的关键，而学生对这一关系从来没有接触过，为了解决这一难点，设计一个实验让学生体会金属丝的扭力与扭转角度成正比的关系。

然后通过库仑扭秤的动画，展示库仑扭秤的基本原理与操作方法。

（3）库仑的实验数据

让学生通过实验数据分析得出：电荷间静电力与距离的平方成反比。

再介绍，在历史上，库仑通过扭秤实验研究了同种电荷间相互作用的规律，而异种电荷间的作用，用扭秤研究还存在困难：电荷相互吸引会是两球相碰，电荷重新分布，导致无法研究。库仑又发明了电摆装置，研究了异种电荷间相互作用遵循平方反比规律。

这样，既让学生体会库仑精妙的物理思想，又体验了科学研究的艰辛。

六．课堂训练

（优教提示：打开优教配套习题，使用互动答题卡，更快更便捷地掌握学生的学习情况）