《探究靜電力》教案.doc

探究靜電力一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1、理解點電荷的概念；2、通過對演示實驗的觀察和思考，概括出兩個點電荷之間的作用規(guī)律；3、掌握庫侖定律的內(nèi)容及其應(yīng)用；能力目標(biāo)1、通過對演示實驗的觀察概括出兩種電荷之間的作用規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生觀察、總結(jié)的能力；2、，通過點電荷模型的建立，了解理想模型方法情感目標(biāo)了解人類對電荷間相互作用認(rèn)識的歷史過程，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的好奇心，體驗探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅滲透物理學(xué)方法的教育，運用理想化模型方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型點電荷，研究真空中靜止點電荷間互相作用力問題庫侖定律。二、教學(xué)重難點使學(xué)生掌握真空中點電荷間作用力大小的計算及方向的判定庫侖定律。三、教學(xué)難點真空中點電荷間作用力為一對相互作用力，遵從牛頓第三定律，是難點。四、教學(xué)與教法 1、用演示復(fù)習(xí)法引入，注意對比 2、認(rèn)真觀察現(xiàn)象，理解各步的目的 3、掌握解題的思維和方法，而不要一味的強(qiáng)調(diào)公式的記憶。五、教學(xué)器具：1、演示兩種電荷間相互作用：有機(jī)玻璃棒、絲綢、碎紙片、毛皮、橡膠棒（2支）2、定性演示相關(guān)物理量間關(guān)系：鋁箔包好的草球、表面光滑潔凈的絕緣導(dǎo)體、絕緣性好的絲線、絕緣性好的支架、鐵架臺。六、課時安排：3課時教學(xué)過程（第一課時）一、新課引入初中學(xué)過電荷之間的相互作用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。那么排斥或者吸引之間的力究竟是多大呢？引進(jìn)新課。二、進(jìn)行新課（一）點電荷對比：牛頓在研究物體運動時引入質(zhì)點庫侖在研究電荷間的作用時引入了點電荷，這是人類思維方法的一大進(jìn)步。什么是點電荷：簡而言之，帶電的質(zhì)點就是點電荷。點電荷的電量、位置可以準(zhǔn)確地確定下來。正像質(zhì)點是理想的模型一樣，點電荷也是理想化模型。真正的點電荷是不存在的，但是，如果帶電體間的距離比它們的大小大得多，以致帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，這樣的帶電體就可以看成點電荷。均勻帶電球體或均勻帶電球殼也可看成一個處于該球球心，帶電量與該球相同的點電荷。理想模型方法是物理學(xué)常用的研究方法。當(dāng)研究對象受多個因素影響時，在一定條件下人們可以抓住主要因素，忽略次要因素，將研究對象抽象為理想模型，這樣可以使問題的處理大為簡化。討論與交流一個帶電體在什么情況下可以看成點電荷？與研究問題所要求的精確度有無關(guān)系？（二）庫侖定律 1、方法：變量控制法 2、實驗介紹與演示（課本第6頁）觀察與思考1）研究相互作用力F與距離r的關(guān)系 使A、B、C帶同種電荷，且B、C的電荷量相等，觀察B、C偏角，思考r增大時，F(xiàn)的大小如何變化，并記下你的結(jié)論。2）研究相互作用力F與電荷量的關(guān)系使A、B帶同種電荷，觀察B的偏角，設(shè)B原來的電荷量為q，使不帶電的C、與B接觸一下即分開，這時B、C就各帶的電荷量。保持A、B的距離不變，觀察B的偏角，思考當(dāng)B球帶的電荷量減少時，F(xiàn)的大小如何變化？3）綜合以上兩種情況，你的結(jié)論是什么？庫侖定律內(nèi)容：在真空中兩個電荷間作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，這就是庫侖定律。庫侖定律公式表示：若兩個點電荷q1，q2靜止于真空中，距離為r，則q1受到q2的作用力F為 ，方向：在兩個點電荷的連線上，同性相斥，異性相吸式中F、q1、q2、r諸量單位都已確定，分別為牛（N）、庫（C）、k=9109 Nm2C2q2受到q1 的作用力F21與F12互為作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，統(tǒng)稱靜電力，又叫庫侖力。介紹庫侖扭稱實驗。（1）適用條件：真空中的點電荷。在干燥的空氣中，庫倫定律也近似適用。 可以這么認(rèn)為，若不是在真空中，庫倫定律中的k的值會發(fā)生改變。 （2）關(guān)于庫倫定律的幾點說明： 有人直接根據(jù)庫倫定律的公式得出：距離r0時，F(xiàn)的結(jié)論，這是不正確的。因為當(dāng)r0時，兩電荷已失去作為點電荷的前提條件，不能用庫倫定律進(jìn)行計算它們之間的力。 當(dāng)兩點電荷均靜止或只發(fā)生一個電荷的運動時，庫倫定律適用；當(dāng)兩點電荷均運動時，庫倫定律不適用。 關(guān)于點電荷之間相互作用是引力還是斥力的表示方法，使用公式計算時，點電荷電量用絕對值代入公式進(jìn)行計算，然后根據(jù)同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向即可。當(dāng)然也可將q1 、q2帶符號運算，F(xiàn)為“+”表示斥力，F(xiàn)為“-”表示引力。建議使用第一種方法。 當(dāng)一個點電荷受到多個點電荷的作用，可以根據(jù)力的獨立原理（平行四邊形定則）合成求出合力。 庫倫力也叫靜電力，是“性質(zhì)力”不是“效果力”，它與重力、彈力、摩擦力一樣具有自己的特性，同樣遵循牛頓第三定律，不要認(rèn)為電荷量大的電荷對電荷量小的電荷作用力大。在實際應(yīng)用時，與其他力一樣，受力分析時不能漏掉。 庫侖定律的表達(dá)式與萬有引力的表達(dá)式形式上非常的相似，而且這兩種力都是不需要接觸就能產(chǎn)生（通過“場”發(fā)生相互作用），所以可用類比的方法進(jìn)行理解和應(yīng)用。（第二課時）（三）庫侖定律的應(yīng)用【例1】兩個點電荷q1=1C、q2=1C相距r=1m，且靜止于真空中，求它們間的相互作用力。解：這時F在數(shù)值上與k相等，這就是k的物理意義：k在數(shù)值上等于兩個1C的點電荷在真空中相距1m時的相互作用力?！纠?】真空中有A、B兩個點電荷，相距10cm，B的帶電量是A的5倍。如果A電荷受到的靜電力是104N，那么B電荷受到的靜電力應(yīng)是下列答案中的哪一個？A5104N B0.2104NC104N D0.1104N 解：根據(jù)牛三定律，應(yīng)選C?！纠?】 兩個完全相同的均勻帶電小球，分別帶電量q1=2C正電荷，q2=4C負(fù)電荷，在真空中相距為r且靜止，相互作用的靜電力為F。（1）今將q1、q2、r都加倍，相互作用力如何變？（2）只改變兩電荷電性，相互作用力如何變？（3）只將r 增大4倍，相互作用力如何變？（4）將兩個小球接觸一下后，仍放回原處，相互作用力如何變？（5）接上題，為使接觸后，靜電力大小不變應(yīng)如何放置兩球？答 （1）作用力不變。（2）作用力不變。（3）作用力變?yōu)?，方向不變。（4）作用力大小變?yōu)椋较蛴稍瓉淼奈優(yōu)橥瞥猓ń佑|后電量先中和，后多余電量等分）。（5）將帶電體間距距離變?yōu)?。 （第三課時）三個自由的點電荷只受庫倫力的平衡條件. 【例4】a、b兩個點電荷，相距40cm ，電荷量分別為q1和q2 ，且q1=9q2 ，都是正電荷。現(xiàn)引入點電荷c，這時a、b、c三個電荷都恰好處于平衡狀態(tài)。試問：點電荷c的性質(zhì)是什么？電荷量有多大？它放在什么地方？ 解： 點電荷c應(yīng)為負(fù)電荷，否則三個正電荷相互排斥，永遠(yuǎn)不可能平衡。 由于每一個點電荷都受另外兩個電荷的作用，三個點電荷只有處在同一直線上，且c在a、b之間才有可能平衡。 設(shè)c與a相距x，則c、b相距（0.4-x），如果點電荷c的電荷量為q3，根據(jù)二力平衡可列方程： 對a平衡有 對b平衡有 對c平衡有 （顯然，上述三個方程實際上只有兩個是獨立的）