《库仑定律》教学设计
一、教学目标
1．知识与技能目标
①明确点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件。 ②会用文字描述库仑定律的内容与公式表达，能用库仑定律计算真空中两个点电荷之间的作用力。
③了解库仑扭秤实验和库仑对电荷间相互作用的探究 ④初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程。 2．过程与方法目标
①通过对库仑定律建立过程的探究与学习，初步了解研究物理问题的一般程序，认识物理实验在物理学发展过程中的作用与地位
②体会研究物理问题的一些常用的方法如：控制变量法，理想模型法、测量变换法等 3．情感态度与价值观
①体验探究自然规律的艰辛与喜悦；培养学生热爱科学的，探究物理的兴趣
②培养学生“发现问题，提出假设，并用实验来验证”的探究物理规律的科学方法与思路 ③通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。 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 二、教学过程
（一）创设情景，引入新课
Mini游戏 ：由老师演示泡沫摩擦起电，让泡沫靠近易拉罐，吸引易拉罐。再请另外两名同学再用一泡沫摩擦起电，从相反的方向靠近易拉罐，比赛看谁的力量大。 同时提出问题：泡沫为什么能吸引易拉罐？ 并提出问题：取胜的技巧是什么？
学生回答。老师分析：摩擦起电，感应起电。即然易拉罐的两侧带有不同的电荷，为什么泡沫板对易拉罐能吸引呢? 电量越多，距离越小，吸引力越大，电荷间的相互作用力的与带电体电量、距离成怎样的定量关系呢？带电体间的相互作用力还与其他因素有关吗？ 本节课我们就探究电荷间相互作用力的定量规律。 一、猜想与假设
教师引导猜想：通过这个实验，你认为带电体间的相互作用力会与哪些因素有关呢？ 学生猜想小结：与两带电体的电荷量、距离、形状大小、电荷分布、质量等有关。
教师分析;1、与质量的关系，物体有质量，物体间存在万有引力；不是我们这里要讨论的。2、带电体的形状、电荷分布情况千变万化很难研究。我们为了简化问题的研究，捉住电量、距离这两个主要矛盾，我们需要建立最简单的物理模型。什么样的带电体是最简单的呢？ 点电荷：没有形状大小，带电荷的点 条件：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷， 这是一种理想化模型的思想。
教师引导：从力与距离的关系上，这里我们要研究的电荷间的相互作用力，与前面我们学习的力中哪个力有相似之处？
学生分析：在这一点上电荷间的相互作用力与万有引力相似。 教师引导:两个物体间的万有引力大小怎样计算?
教师：书写公式，它们都是距离越大，力越小。 我们如果再进一步猜想，电荷间相互作
用力与距离可能有什么定量关系？ 我们这里采用了类比的思想。
类比是我最可靠的老师，因为它们给我们揭开了自然界的各种秘密 ——开普勒
下面我们在点电荷模型基础上，类比思想的指导些，通过实验探究的方式，研究电荷间相互作用力与距离和电量的关系。 二、设计探究方案，验证猜想 1、测量方法
要研究这三个量的关系，首先就要知道怎么测量这三个量，设计出合适的实验装置。 教师分析：一般力的测量，可用弹簧称。但实际一般情况下，带电体间的相互作用力非常小。一般弹簧秤难有示数。
我们需要把这个微小力的作用效果放大。我们这里设计了这样一套装置（展示）。
介绍：我们用摩擦带电后的泡沫板、接触带电后的金属圆盘，他们间的作用来探究带电体间相互作用力F和带电体间距离r及带电体的电量q间的关系。泡沫板受力后，推动指针旋转。指针可绕阻力很小转轴转动，，转轴上还有一微小螺旋弹簧产生扭力，扭力大小与表针转动角度成正比。当外力与弹簧扭力相等时，表针静止在某个角度。我们从表盘上读出刻度，即可表示外力大小。这是一种将力效果转化放大的思想
距离：从泡沫板的带电面到圆盘面的距离表示带电体间距离。 带电体上的电量不容易测量，我们没有测量电量的仪器。 教师：我这里还有个同样的圆盘，对你有什么启发？
帮助学生分析：将不带电圆盘与带电圆盘接触后，原来带电盘上的电量有什么变化？; 总结：通过相同圆盘接触，平分电量的方法，（每次接触时用手接触另一圆盘，将其电量全部导走）得到电量分别为q、q/2、q/4、q/8的圆盘。这利用了转化、守恒的思想。实际在历史上，科学家探究这个问题时就是这样解决电量测量问题的。 2、实验设计：
分组讨论:探究电荷间作用力F与电荷间距r，电荷量q关系的实验方法和步骤。
讨论后，小组汇报。 3、实验结论
分组讨论： 我们能得到什么实验结论？
实验结论：在忽略误差时，电荷间相互作用力，与电荷间距平方成反比，与电量成正比。 （6）误差分析：
力的测量：读数误差、摩擦力影响
距离测量;不是所有的电荷间的距离都是泡沫板面和圆盘面。不能看做点电荷 电量测量：向空气中漏电等环境影响 在真空中不会漏电，
所以结论成立的条件是真空中静止的点电荷。
几个数据、一两次实验，并不能得出一个规律，且我们这个实验也是粗糙的，一个规律的得出是许多物理学家经过长期的精确的实验研究得出的。
我们循着历史的轨迹，体验先辈物理学家的卓越工作和伟大智慧。
展示： 片段一： 1767年，英国物理学家普利斯特利通过实验，与我们一样发现了电荷间相互作用力，与万有引力的情况非常相似，为此他首先提出了静电力平方成反比定律猜测。 片段二：1772年，英国物理学家卡文笛许遵循普利斯特利的思想以实验验证了电力平方反比定律。
片段三：1785年法国物理学家库仑设计制作了一台精确的扭秤, 用扭秤实验证明了同号电荷的斥力遵从平方反比律, 用振荡法证明异号电荷的吸引 力也遵从平方反比定律。 展示：库仑扭秤实验的验证过程（投影加解说） （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＝金属细丝扭转力矩， ②思想方法：这是放大、转化的思想 （3）如何解决电量测量问题，①库仑将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，各自带有原有总电量的一半。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来电量的q、q/2、q/4、q/8等的电荷。 ②思想方法：守恒、对称。
（4）距离测量：用金属球的球心距作为带电体间的距离。若金属球的电荷均匀分布，可以看做集中在球心的点电荷。
库仑利用这套精确的装置。经过大量的实验得出我们刚才的结论。 三、 库仑定律
1、 内容：在真空中两个静止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。 从内容上我们得到那些信息？ 2、公式：
F?k122
3、适用条件：真空，点电荷
库仑定律是电磁学的第一个定量的关系，使电磁学真正成为一门科学。 4、思考：库仑定律与万有引力定律相比较，有什么异同点？ 共同点: 适用条件、公式形式、常数、大小相关量 不同点：库仑力有吸引与排斥
体现了自然界的既有统一性，又有多样性
与万有引力相比较，自然界既具有统一性的简单美。也具有多样性。 四、学以致用
利用库仑定律，解释刚开始的实验。
例1、见课本例题：试比较电子和质子间的静电力和万有引力）。
设计说明：正因为例题告诉我们的原因，在研究微观带电粒子相互作用时，经常可以忽略万有引力。
例2：多个点电荷同时存在的问题
实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。 五、当堂检测
1、运用所学知识解释： 在本节课开始的实验中，
1）泡沫为什么能拉动易拉罐？ 2）取胜的关键是什么？ 2、关于点电荷的下列说法中正确的是： A .真正的点电荷是不存在的． B .点电荷是一种理想模型．
qqr C .足够小的电荷就是点电荷．
D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计． 板书设计
一、假设与猜想
F q r 点电荷 二、实验探究 1、测量方法 2、实验设计 3、结论： 4、误差分析： 三、库仑定律
1、 知识基础分析：
①掌握了电荷之间存在相互作用力，且同种电荷相斥，异种电荷相吸。知道了起电的几种方式。
②掌握了电荷守恒定律，并会简单的运用。 ③会处理共点力作用下物体的平衡。
④初步掌握了研究多个变量之间关系的常用方法—控制变量法 2、 学习能力分析：
①学生的观察水平不断的提高，能够初步地、独立发现事物的本质及各个主要细节，发现事物的因果关系。
②具有初步的归纳重点，抓住问题本质的能力。 ③已经初步具备了基本地实验操作和实验观察能力。
qqF?kr122《库仑定律》学情分析
《库仑定律》效果分析
通过引导学生对电荷间作用力大小的猜想，与学生一起分析，总结。并通过自制的定量库仑定律演示器与学生一起得到了探究的的结果。学生学会了探究物理问题的方法，体会了科学家研究问题的思路，培养了科学精神。
通过库仑定律的学习，学生能够理解点电荷间作用力规律，能够计算点电荷间作用力大小。掌握了这一科学知识。
通过本节课的猜想，讨论，实验，归纳总结，学生体会了物理思想，学习了物理知识，形成了物理观念。达到了教学目标。教学效果良好。
《库仑定律》教材分析
1．教材内容分析：本节内容的核心是库仑定律，它是静电学的第一个实验定律，是学习电场强度的基础。本节的教学内容的主线有两条，第一条为知识层面上的，掌握真空中点电荷之间相互作用的规律即库仑定律；第二条为方法层面上的，即如何研究多个变量之间关系的方法，如何间接测量一些不易测量物理量，如何研究物理问题的基本方法。 2．教学重点：
①让学生初步掌握研究物理问题的一些常用的基本方法。 ②学生会用库仑定律计算真空中点电荷间的相互作用力。
3．教学难点：静电实验的操作和对实验现象的分析归纳。
4．教材的处理：本单元内容可分两节可来处理，本节为第一课时，主要是库仑定律的建立和库仑定律的简单运用，侧重点为体会研究物理的方法和物理规律建立的一般过程。第二课时为库仑定律的加深理解与运用。
《库仑定律》评测练习
【基础知识训练】
1.三个相同的金属小球a、b和c，原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，a、b之间的静电力为F 。现将c球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的静电力将变为 （ ） A．F/2 B．F/4 C．F/8 D．3F/8
2.两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×10?5C的正电时，相互作用力为F1 ，当它们分别带+1.5×10?5C和?1.5×10?5C的电量时，相互作用力为F2 , 则 （ ）
A．F1 = F2 B．F1 ＜F2 C．F1 ＞ F2 D．无法判断 【能力技巧训练】
3.在真空中有三个点电荷a、b和c ，依次放在同一条直线上，都处于平衡状态。若三个点电荷的电量、电性以及相互间距都不清楚，但我们仍然可以判断 （ ）。 A．三者的电性 B．哪几个电性相同、哪几个相反
高中物理_人教版选修3-1第一章静电场第二节《库仑定律》教学设计学情分析教材分析课后反思
