視頻標(biāo)簽：庫侖定律

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視頻課題：高中物理人教版選修3-1第一章《庫侖定律》江蘇省蘇州中學(xué)校

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高中物理人教版選修3-1第一章《庫侖定律》江蘇省蘇州中學(xué)校

《庫侖定律》教學(xué)設(shè)計(jì) 
 
一．教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)與技能 
(1)知道點(diǎn)電荷的概念 
(2)理解真空中的庫侖定律，知道靜電力恒量 
(3)根據(jù)探究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢W(xué)會(huì)觀察，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，歸納得出結(jié)論等物理學(xué)基本方法。  
2.過程與方法 
（1）通過庫侖定律與萬有引力定律的比較，認(rèn)識(shí)“類比”的科學(xué)方法 
（2）通過探究庫侖定律的過程，感受提出假設(shè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論等科學(xué)探究的基本過程，認(rèn)識(shí)研究物理規(guī)律的一般方法。  
3.情感，態(tài)度與價(jià)值觀 
通過庫侖定律發(fā)現(xiàn)過程的介紹，領(lǐng)略科學(xué)家以堅(jiān)韌不拔的毅力完成科學(xué)的艱辛，感悟科學(xué)研究的長(zhǎng)期性，連續(xù)性和艱巨性。  
二．教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 
重點(diǎn)：應(yīng)用類比的方法推測(cè)出靜電力的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 
難點(diǎn)：分析在電荷量一定的條件下，靜電力的大小與距離之間的定量關(guān)系。  
三．設(shè)計(jì)思路 
1.通過靜電小實(shí)驗(yàn)回顧電荷間存在靜電力的事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生定性猜測(cè)靜電力的大小與哪些因素有關(guān)； 
2.通過比較靜電力與萬有引力之間的相似點(diǎn)，應(yīng)用類比的方法猜測(cè)靜電力大小的數(shù)學(xué)表達(dá)式； 3.通過回顧庫侖對(duì)靜電力的研究歷史，并應(yīng)用庫侖當(dāng)年實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，歸納得出庫侖定律。  
四．教學(xué)過程 
（一）引入：通過小實(shí)驗(yàn)：起電棒使金屬箔帶點(diǎn)后相互排斥，回顧電荷間相互作用的規(guī)律  
（二）定性探究 
1.猜想：影響靜電力大小的因素可能有哪些？  在學(xué)生猜測(cè)的基礎(chǔ)上歸納影響靜電力大小的因素 2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 
（1）如何測(cè)量?jī)蓭щ婓w的間距？      建立點(diǎn)電荷的模型； （2）如何改變電荷量？ 
     增加電荷量--可用起電棒多次接觸帶電，減少帶電量--用不帶點(diǎn)的金屬球與帶電的金屬球接觸； 
（3）如何體現(xiàn)靜電力F的變化？ 
     用細(xì)線懸掛金屬箔，懸線與豎直方向的偏角大小可體現(xiàn)靜電力的大小。  
3.實(shí)驗(yàn)演示 
 
                    
             
                    
                            用控制變量法，分別演示靜電力與距離，電荷量的關(guān)系 
實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)：為了觀察到懸線張角的變化，可在背景上畫上等間距的數(shù)值線，并標(biāo)上刻度。 
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論 
距離r增大，靜電力F減小；電荷量q減小，靜電力F減小。 （三）定量探究 1.猜想 
設(shè)問：電荷間靜電力的表達(dá)式？ 
啟發(fā)：靜電力與同學(xué)熟悉的哪個(gè)力有相似的特點(diǎn)？ 
通過靜電力與萬有引力相似之處的類比，猜想靜電力的數(shù)學(xué)表達(dá)式； 2.介紹歷史上對(duì)靜電力的研究也是通過也萬有引力的類比提出猜想； 
3.回顧庫侖對(duì)靜電力研究的歷史，并分析庫侖的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出靜電力的大小與距離的平方成反比： 
（1）實(shí)驗(yàn)困難 a.電荷量的測(cè)量 
當(dāng)時(shí)處于電學(xué)發(fā)展的初期，連電荷量的單位都沒有，更不用說測(cè)量電荷量了。 b.微小靜電力的測(cè)量 
靜電力非常小，難以精確測(cè)量。 （2）如何解決測(cè)量困難？ 
利用類比的思想啟發(fā)：通過與《探究功和速度的關(guān)系》中表示橡皮筋做功方法的類比，可以不測(cè)量具體物理量的大小，而通過比值的方法確定各物理量之間的定量關(guān)系。  
a.庫侖的巧妙方法之一：利用電荷守恒定律和電量均分原理，讓不帶電的金屬小球去接觸完全相同的帶電小球，可使帶電小球電量減半； 
b.庫侖的巧妙方法之二：用扭秤的扭角變化簡(jiǎn)潔測(cè)量靜電力的變化。扭力與扭角的正比關(guān)系是實(shí)驗(yàn)原理的關(guān)鍵，而學(xué)生對(duì)這一關(guān)系從來沒有接觸過，為了解決這一難點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體會(huì)金屬絲的扭力與扭轉(zhuǎn)角度成正比的關(guān)系。 
然后通過庫侖扭秤的動(dòng)畫，展示庫侖扭秤的基本原理與操作方法。 （3）庫侖的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)  A.C兩球距離 距離比 扭秤轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)角比 第一次 36個(gè)刻度 4 360 1 第二次 18個(gè)刻度 2 1440 4 第三次 
8.5個(gè)刻度 
1 
575.50 
16 
 
讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出：電荷間靜電力與距離的平方成反比。  
再介紹，在歷史上，庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)研究了同種電荷間相互作用的規(guī)律，而異種電荷間的作用，用扭秤研究還存在困難：電荷相互吸引會(huì)是兩球相碰，電荷重新分布，導(dǎo)致無法研究。庫侖又發(fā)明了電擺裝置，研究了異種電荷間相互作用遵循平方反比規(guī)律。  
這樣，既讓學(xué)生體會(huì)庫侖精妙的物理思想，又體驗(yàn)了科學(xué)研究的艱辛。

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