高中物理《庫(kù)侖定律1》優(yōu)質(zhì)課教案、教學(xué)設(shè)計(jì)

1、2.庫(kù)侖定律sup7（）教材分析1.庫(kù)侖定律既是電荷間相互作用的基本規(guī)律，又是學(xué)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)不僅要求學(xué)生定性知道，而且 還要求定量了解和應(yīng)用。2、展示庫(kù)侖定律的內(nèi)容和庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)這一定律的過(guò)程，并強(qiáng)調(diào)該定律的條件和遠(yuǎn)大意義。教學(xué)分析本節(jié)內(nèi)容的核心是庫(kù)侖定律，它是靜電學(xué)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，是學(xué)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)。本節(jié)的教學(xué)內(nèi) 容的主線(xiàn)有兩條，第一條為知識(shí)層面上的，掌握真空中點(diǎn)電荷之間相互作用的規(guī)律即庫(kù)侖定律；第二條為 方法層面上的，即研究多個(gè)變量之間關(guān)系的方法，間接測(cè)量一些不易測(cè)量的物理量的方法，及研究物理問(wèn) 題的其他基本方法。教學(xué)目標(biāo)1 .通過(guò)實(shí)驗(yàn)，定性了解電荷之間的作用力大小與電荷量的多少以及電

2、荷之間距離大小的關(guān)系2 .明確點(diǎn)電荷是個(gè)理想模型，知道帶電體簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷的條件 .3 . 了解庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn).4 .掌握庫(kù)侖定律的文字表達(dá)及公式表達(dá).教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)1 .電荷間相互作用力與距離、電荷量的關(guān)系。2 .庫(kù)侖定律的內(nèi)容、適用條件及應(yīng)用。教學(xué)方法與手段1 .探究、講授、討論、實(shí)驗(yàn)歸納2 .演示實(shí)驗(yàn)、多媒體課件情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)1 .培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察和探索能力；2 .使學(xué)生學(xué)到抓住主要因素，忽略次要因素是物理學(xué)中研究問(wèn)題的常用的科學(xué)方法。課時(shí)安排1課時(shí)教具準(zhǔn)備有機(jī)玻璃棒兩根、絲綢一塊、細(xì)絲線(xiàn)一條、枕形導(dǎo)體兩個(gè)、球形導(dǎo)體（均帶絕緣柄）大小各一個(gè)。教學(xué)過(guò)程【預(yù)習(xí)導(dǎo)航】1 .自然界中存在正、負(fù)兩種電荷

3、 ，同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸.2 .質(zhì)點(diǎn)的性質(zhì)：在物體的大小和形狀不起作用，或者所起的作用并不顯著而可以忽略不計(jì)時(shí)，我們近 似地把該物體看作是一個(gè)只具有質(zhì)量而其體積、形狀可以忽略不計(jì)的理想物體。3 .點(diǎn)電荷是當(dāng)一個(gè)帶電體本身的大小比它到其他帶電體的距離小很多，以至在研究它與其他帶電體的相互作用時(shí)，該帶電體的形狀大小以及電荷在其上的分布狀況均無(wú)關(guān)緊要，該帶電體可看做一個(gè)帶電的點(diǎn)。點(diǎn)電荷類(lèi)似力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，它也是一種理想化模型.4 .（1）庫(kù)侖定律內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力（斥力或引力）與這兩個(gè)電荷所帶電荷量 的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比，作用力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的

4、連線(xiàn)。（2）庫(kù)侖定律的表達(dá)式 f =,k qp2其中k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量,k的數(shù)A值為9.0 1092m2優(yōu)2新課導(dǎo)入電荷間存在相互作用，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。人們最早就是通過(guò)電荷之間的相互作用來(lái)認(rèn)識(shí)電荷的。在牛頓力學(xué)成功地研究了物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)之后，18世紀(jì)的物理學(xué)家們很自然地把帶電物體在相互作用中的表現(xiàn)，與力學(xué)中的作用力聯(lián)系起來(lái)了。那么，電荷之間作用力的大小決定于哪些因素呢？本節(jié)課我們一起探究電荷間相互作用的規(guī)律。新課教學(xué)一. 點(diǎn)電荷1 .點(diǎn)電荷實(shí)際的帶電體都有一定的大小和形狀，帶電體的大小、形狀及電荷的分布等因素都會(huì)影響電荷間的作 用力。在中學(xué)物理中，在一定條件下，可

5、不考慮這些因素的影響，這時(shí)將帶電體看作點(diǎn)電荷。(1)點(diǎn)電荷將帶電體看做帶電的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷將實(shí)際的帶電體抽象成一個(gè)帶電的點(diǎn)，是一種理想模型，實(shí)際上是不存在的。點(diǎn)電荷的概念類(lèi) 似質(zhì)點(diǎn)的概念，也是一種理想化的模型。(2)把帶電體處理為點(diǎn)電荷的條件在實(shí)際情況中，帶電體能否看作點(diǎn)電荷須具體問(wèn)題具體分析，不能只從帶電體本身的大小或帶電量的 多少來(lái)判斷。當(dāng)帶電體的大小、形狀及電荷的分布對(duì)相互作用力沒(méi)有影響或影響可忽略時(shí)，可將帶電體看作點(diǎn)電 荷。當(dāng)帶電體的線(xiàn)度比起相互作用的距離小很多，不考慮大小和電荷的具體分布時(shí)，帶電體可視為點(diǎn)電 荷。任一帶電體都可看成是由許多點(diǎn)電荷組成的。二、探究影響電荷間相互作

6、用力的因素電荷之間的相互作用力跟什么因素有關(guān)？下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題?！狙菔尽刻骄坑绊戨姾砷g相互作用力的因素O是一個(gè)帶正電的物體。把系在絲線(xiàn)上的帶正電的小球先后掛在圖中P1、P2、P3等位置，比較小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小。這個(gè)力的大小可以通過(guò)絲線(xiàn)偏離豎直方向的角度顯示出來(lái)。使小球處于同一位置，增大或減少小球所帶的電荷量，比較小球所受作用力的大小。哪些因素影響電荷間的相互作用力？這些因此對(duì)作用力的大小有什么影 響？在兩帶電物體所帶的電荷量不變的情況下，兩帶電物體的位置不同，懸 掛小球的絲線(xiàn)與豎直方向的偏角不同，且距離越近，偏角越大。偏角越大， 說(shuō)明小球所受電力越大，即兩球距

7、離越小，電荷間的作用力越大。在兩帶電物體的距離不變的情況下，增大或減少小球所帶的電荷量，帶 電量越大，偏角越大。說(shuō)明帶電量越大，電荷間的作用力越大。實(shí)驗(yàn)表明：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。這隱約使我們猜想：電荷之間的作用力會(huì)不會(huì)與萬(wàn)有引力具有相似的形式呢？也就是說(shuō)，帶電物體之間的相互作用力，會(huì)不會(huì)與它們的電荷量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比？事實(shí)上，電荷之間的作用力與引力的相似性早已引起當(dāng)年一些研究者的注意，卡文迪許和普里斯特利 等人都確信 平方反比”規(guī)律適用于電荷間的力。然而，他們也發(fā)現(xiàn)，引力與電荷間的力并非完全一樣，而且我們上面的實(shí)驗(yàn)也僅僅是定性

8、的，并不能 證實(shí)我們的猜想。這一科學(xué)問(wèn)題早在我國(guó)東漢時(shí)期已經(jīng)掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律，定量討論電荷 間相互作用，則是兩千年之后的法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵?。?kù)侖做了大量實(shí)驗(yàn)，于1785年得出了庫(kù)侖定律。三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)A,另一端有一個(gè)不帶電1 .庫(kù)侖扭秤如圖所示，細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球的球B , B與A所受的重力平衡。當(dāng)把另一個(gè)帶電的金屬球C插入容器并使它靠近 A時(shí)，A和C之間的作庫(kù)書(shū)桓拜個(gè)金用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，通過(guò)懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。改變A和C之間泊距離r,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找到力F與距離r的關(guān)系，結(jié)果是力F與距離r的二次方成反比，即1丁 .一

9、一r的電荷量，甚至連電荷量的單位都它們對(duì)相隔同樣距離的第三Foe在庫(kù)侖那個(gè)年代，還不知道怎樣測(cè)量物體所帶 沒(méi)有。庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)相同的帶電金屬小球互相接觸后, 帶電小球的作用力相等，所以他斷定這兩個(gè)小球所帶的電荷量相等。如果把一個(gè)帶電 屬小球與另一個(gè)不帶電的完全相同的金屬小球接觸，前者的電荷量就會(huì)分給后者一半。庫(kù)侖就用這個(gè)方法，把帶電小球的電荷量q分為2關(guān)系：力F與qi和q2的乘積成正比，即qiq22- rr表示它們之間的距離，用 F表示它們之間的相互作用? ? ?這樣庫(kù)侖又發(fā)現(xiàn)了電荷間的作用力與電荷量的F0cqiq2綜合上面的兩個(gè)方面，有Foe2 .庫(kù)侖定律公式如果用qi和q2表示兩個(gè)點(diǎn)電荷的

10、電荷量，用 力，庫(kù)侖定律的公式為：F=?式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量。在國(guó)際單位制中，電荷量的單位是C,力的單位是 N,距離的單位是 m,上述公式中各物理量的單位都已確定，k的數(shù)值就要由實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定，結(jié)果是k=9.0 109N m2/C2。（二重九”）這就是說(shuō)，兩個(gè)電荷量為1C的點(diǎn)電荷在真空中相距 1m,相互作用力是 9.0 XI09N,差不多相當(dāng)于一百萬(wàn)噸的物體所受的重力！由此可見(jiàn)，庫(kù)侖是一個(gè)非常魘電荷量單位，我們幾乎不可能做到使相距1m的兩個(gè)物體都帶1C的電荷量。通常，一把梳子和衣服摩擦后所帶的電量不到百萬(wàn)分之一庫(kù)侖，但天空中發(fā)生 閃電之前，巨大的云層中積累的電荷可達(dá)幾百庫(kù)侖。、庫(kù)侖定

11、律1 .庫(kù)侖定律真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成 反比，作用力的方向在它們的連線(xiàn)上。再根據(jù)同性相斥，異性相吸進(jìn)一步確定。2 .如果用qi和q2表示兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量，用r表示它們之間的距離，用 F表示它們之間的相互作用力，庫(kù)侖定律的公式為：F=?式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量。這個(gè)規(guī)律叫做庫(kù)侖定律。電荷間這種相互作用力叫做靜電力或庫(kù)侖力。3 .關(guān)于庫(kù)侖定律的說(shuō)明(2)(3)(4)適用條件：真空（干燥的空氣）、靜止點(diǎn)電荷；計(jì)算時(shí)qi、q2僅取電荷量的絕對(duì)值，方向再判斷。各物理量均取國(guó)際制單位。兩個(gè)電荷間的靜電力是作用力和反作用力。如果點(diǎn)

12、電荷不止兩個(gè)，點(diǎn)電荷受到的靜電力等于各點(diǎn)電荷獨(dú)立作用時(shí)所受各力的矢量和。庫(kù)侖定律給出的雖然是點(diǎn)電荷間的靜電力，但是，任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的 所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫(kù)侖定律和平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力的大 小和方向。(5)在庫(kù)侖定律中，當(dāng)一0時(shí)，兩個(gè)電荷間的作用力 F一這是沒(méi)有物理意義的。因?yàn)檫@時(shí)的兩個(gè)帶電體已不能看作點(diǎn)電荷，不能直接用庫(kù)侖定律來(lái)計(jì)算它們之間的相互作用力。(6)庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律都遵從二次平方反比規(guī)律，但仍是性質(zhì)不同的兩種力。萬(wàn)有引力只能是相互吸引的力，絕沒(méi)有相排斥的力。人們至今還不能說(shuō)明它們的這種相似性，物理學(xué)家還在繼續(xù)研

13、究，希 望大家能學(xué)有所成，以后在這方面的研究有所突破。但兩者是有的。兩物體間的萬(wàn)有引力總是引力，兩帶電 體的庫(kù)侖力既有引力，也有斥力。對(duì)于微觀(guān)的帶電粒子，它們間的庫(kù)侖力要比萬(wàn)有引力大得多。小試身手1、下列說(shuō)法中正確的是：A、點(diǎn)電荷是一種理想模型，真正的點(diǎn)電荷是不存在的B、點(diǎn)電荷就是體積和帶電量都很小的帶電體C、根據(jù)庫(kù)侖定律可知，當(dāng) r - 0時(shí),F - 00D、一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對(duì)所研究的問(wèn)題的影響是否可以忽略不計(jì)【例題1】在真空中，一個(gè)電荷量為2.0 10 C C的點(diǎn)電荷q ,受到另一個(gè)點(diǎn)電荷 Q的吸引力為8.1 10-324511006C 0

14、.12N, q與Q間的距離為0.1 m ,求Q的電荷量?Fr解:Q 9 Ckq 9.0 109 2.0 10 9【例題2】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷,它們固定在邊長(zhǎng) 50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是T 2X10 6C,求它們各自所受的庫(kù)侖力。解析：按題意作圖。每個(gè)點(diǎn)電荷都受到其他兩個(gè)點(diǎn)電荷的斥力，情況相同，只要求出一個(gè)點(diǎn)電荷(例如q3)所受的力即可。q3共受Fi和F2兩個(gè)力的作用，q1 = q2=q3=q,相互距離同，所以= 0.144N根據(jù)平行四邊形定則，合力是F = 2F1 cos30o =0.25N合力方向沿q1與q2連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)向外。【鞏固練習(xí)】1 .兩個(gè)相同的均勻帶電小球

15、，分別帶Q1=1C, Q2=2C,在真空中相距r且靜止，相互作用的靜電力為F。今將Q1、Q2、r都加倍，問(wèn)作用力變化？只改變兩電荷的電性，作用力如何？只將r增大兩倍，作用力如何？將兩個(gè)球接觸一下后，仍放回原處，作用力如何？接題，為使兩球接觸后，靜電力的大小不變，應(yīng)如何放置兩球？答：作用力不變；作用力不變；作用力變?yōu)镕/9 ,方向不變；靜電力的大小變?yōu)?F/8 ,方向由原來(lái)的相吸變?yōu)橄喑猓粚蓭щ婓w間的距離變?yōu)椤? .兩個(gè)相同的金屬小球，一個(gè)帶電q1 兩球相距50cm時(shí)，它們之間的靜電力？ 把兩球接觸，分開(kāi)后使它們?nèi)韵嗑?0cm解：兩球相距 50cm 時(shí)靜電力大?。篎 = = 8.6 X10 1

16、1N兩球帶異種電荷而相吸。兩球接觸后，部分電荷被中和，凈電荷為一 11C的電荷量，故它們之間的靜電力大?。簉=J8 4.0 MO佇C,另一個(gè)帶電 q2 = - 6.0 M0它們之間的靜電力?k q1q2r 22.0 10 11C,因兩球相同，分開(kāi)后各帶一 1.0T1C.M0= 3.6 X1012N兩球帶同種電荷而相斥。A、B兩點(diǎn)固定有電荷量分別為+ 4Q和一Q的點(diǎn)電荷。求:3.在真空中同一條直線(xiàn)上的(1)將另一個(gè)點(diǎn)電荷C放在該直線(xiàn)上的哪個(gè)位置，可以使它在電場(chǎng)力作用下保持靜止？(2)若要求這三個(gè)點(diǎn)電荷都只在電場(chǎng)力作用下保持靜止，那么引入的這個(gè)點(diǎn)電荷應(yīng)是正電荷還是負(fù) 電荷？電荷量是多大？解：(1)

17、先判定第三個(gè)點(diǎn)電荷所在的區(qū)間：因A的電荷量大于B的電荷量，從力的大小考慮,可能在A(yíng)的外側(cè)平衡；從力的方向考慮，不論 外側(cè)才能達(dá)到平衡。由？，F(xiàn)、k、q相同時(shí)，？C帶何種電荷，C不可能在A(yíng)、B之間平衡；C只能在B點(diǎn)的所以：rA ： rB = 2 ： 1即C在A(yíng)B延長(zhǎng)線(xiàn)上B的外側(cè)，且 AB = BC。(2) C處的點(diǎn)電荷在電場(chǎng)力作用下平衡了，只要kQq V2-rA、B兩個(gè)點(diǎn)電荷中的一個(gè)處于平衡，另一個(gè)必然也7平衡。欲使三個(gè)電荷均能在庫(kù)侖力作用下平衡,C必須是正電荷。對(duì) A平衡有4Q Qc 4Q Q工=k工-解得：QC = +4Q。課堂小結(jié)kq生道真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷間的相互作用力與它r 2成反比

18、，兩個(gè)正電荷的作用力大小F =,方向在本節(jié)課學(xué)習(xí)了電荷間相互作用力的規(guī)律，知 們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方 兩點(diǎn)電荷的連線(xiàn)上，同種相斥、異種相吸。知道電荷間相互作用力的規(guī)律，就能運(yùn)用這一規(guī)律解決相關(guān)的問(wèn)題。小組評(píng)價(jià) 本節(jié)課各個(gè)小組表現(xiàn)都很活躍，各組得分是一組3分，二組3分，三組2分，四組0分,五組1分，六組0分，本節(jié)冠軍組為一組和二組，希望四組和六組下節(jié)課繼續(xù)努力。布置作業(yè)教材第9頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”。閱讀科學(xué)漫步 一靜電復(fù)印。 板書(shū)設(shè)計(jì)2.庫(kù)侖定律一、探究影響電荷間相互作用力的因素電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。二、庫(kù)侖定律1 .點(diǎn)電荷(1)點(diǎn)電荷將帶電體看做帶電的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷。(2)把帶電體處理為點(diǎn)電荷的條件當(dāng)帶電體的大小、形狀及電荷的分布對(duì)相互作用力沒(méi)有影響或影響可忽略時(shí)，可將帶電體看作點(diǎn)電 荷。當(dāng)帶電體的線(xiàn)度比起相互作用的距離小很多，不考慮大小和電荷的具體分布時(shí)，帶電體可視為點(diǎn)電 荷。2 .庫(kù)侖定律真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成 反比，作用力的方向在它們的連線(xiàn)上。三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)1 .庫(kù)侖扭秤2 .庫(kù)侖定律公式F=k = 9.0 X109N m2/C2k qQ3 .關(guān)于庫(kù)侖定律的說(shuō)明L(1)適用條件：真空(干燥的空氣)、靜止點(diǎn)電荷；(2)計(jì)算時(shí)qi、q