2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第9章 靜電場及其應(yīng)用 2 庫侖定律教案 新人教版必修第三冊

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第9章靜電場及其應(yīng)用2庫侖定律教案新人教版必修第三冊學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級授課地點(diǎn)教具教材分析本節(jié)課選自《2024-2025學(xué)年新教材高中物理第9章靜電場及其應(yīng)用2庫侖定律教案新人教版必修第三冊》，庫侖定律是靜電學(xué)的基礎(chǔ)定律，闡述了電荷之間的相互作用力與電荷量的乘積成正比、與距離的平方成反比的規(guī)律。本章節(jié)內(nèi)容緊密聯(lián)系實(shí)際，以生活中的靜電現(xiàn)象引入，激發(fā)學(xué)生興趣，通過對庫侖定律的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電荷間作用力的計(jì)算方法，理解靜電場的本質(zhì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)電場、電勢等概念打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，結(jié)合教材實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和問題解決能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在通過庫侖定律的學(xué)習(xí)，深化學(xué)生對物理概念的理解，發(fā)展科學(xué)探究與科學(xué)思維能力，同時(shí)強(qiáng)化數(shù)學(xué)與物理之間的聯(lián)系，提升實(shí)踐與創(chuàng)新意識。首先，學(xué)生將通過探究電荷間相互作用力的規(guī)律，培養(yǎng)模型建構(gòu)與科學(xué)推理的能力，從而深入理解靜電場的本質(zhì)。其次，通過分析庫侖定律的應(yīng)用實(shí)例，學(xué)生將學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)方法解決實(shí)際問題，提高問題發(fā)現(xiàn)與解決的能力。此外，課程強(qiáng)調(diào)數(shù)理結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具描述物理現(xiàn)象，進(jìn)行定量計(jì)算的能力。在小組合作與討論中，學(xué)生還將發(fā)展交流與合作的能力，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了物理知識，而且形成了科學(xué)的態(tài)度與價(jià)值觀，為成為具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的社會(huì)主義建設(shè)者奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了電荷的基本概念、電荷守恒定律以及簡單的電場線分布等基礎(chǔ)知識，這些都為學(xué)習(xí)庫侖定律提供了必要的預(yù)備知識。此外，學(xué)生在數(shù)學(xué)方面也已經(jīng)學(xué)習(xí)了三角函數(shù)、解析幾何等，這些是理解和應(yīng)用庫侖定律進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)。

2.在學(xué)習(xí)興趣方面，高中生通常對探索自然現(xiàn)象的本質(zhì)和科學(xué)原理具有較強(qiáng)的興趣，靜電現(xiàn)象作為日常生活中常見的現(xiàn)象，容易引起學(xué)生的好奇心。學(xué)生在能力上，具備一定的邏輯推理和抽象思維能力，能夠理解和運(yùn)用定律進(jìn)行問題分析。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生可能更偏好通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)例來直觀感受和理解物理定律。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)主要包括：對庫侖定律中涉及的距離平方反比關(guān)系理解不深，導(dǎo)致在具體計(jì)算中出錯(cuò)；對定律適用條件的理解不足，可能會(huì)在分析問題時(shí)忽視環(huán)境因素；此外，由于庫侖定律的計(jì)算往往涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，學(xué)生在數(shù)學(xué)應(yīng)用能力上可能存在一定的挑戰(zhàn)。因此，教學(xué)中需要針對這些難點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解和練習(xí)。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：通過生動(dòng)的語言和形象的表達(dá)，對庫侖定律的基本概念、原理和適用條件進(jìn)行講解，使學(xué)生建立清晰的知識框架。結(jié)合物理歷史，介紹庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究精神。

2.討論法：針對庫侖定律的應(yīng)用實(shí)例，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表見解，提高問題分析和解決問題的能力。通過課堂提問，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，加深對知識點(diǎn)的理解。

3.實(shí)驗(yàn)法：設(shè)計(jì)靜電實(shí)驗(yàn)，如電荷間的相互作用力實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而直觀地理解庫侖定律。實(shí)驗(yàn)過程中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和動(dòng)手能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體設(shè)備：利用多媒體課件，展示電荷相互作用力的動(dòng)態(tài)模擬、電場線分布等圖像，幫助學(xué)生形象地理解庫侖定律。通過視頻、動(dòng)畫等形式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力。

2.教學(xué)軟件：運(yùn)用物理教學(xué)軟件，如PhET等，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中自主探究電荷間相互作用力與距離、電荷量的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

3.網(wǎng)絡(luò)資源：充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，如在線教育平臺(tái)、學(xué)術(shù)網(wǎng)站等，提供豐富的學(xué)習(xí)資料，拓展學(xué)生的知識視野。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生正確使用網(wǎng)絡(luò)資源，提高信息篩選和處理能力。教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解庫侖定律的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問或不懂的地方。設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題，如“電荷間的作用力與哪些因素有關(guān)？”激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)庫侖定律內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確庫侖定律教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)。準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保教學(xué)過程的順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)庫侖定律的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

回顧舊知：

簡要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的電荷基本概念等內(nèi)容，幫助學(xué)生建立知識之間的聯(lián)系。提出問題，檢查學(xué)生對舊知的掌握情況，為學(xué)習(xí)新課打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解庫侖定律的知識點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。突出定律的重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)距離平方反比關(guān)系等難點(diǎn)，通過對比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞電荷間作用力的問題展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

總結(jié)歸納：

在新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對庫侖定律知識點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié)。強(qiáng)調(diào)定律的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對庫侖定律知識的掌握情況。鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決問題。

錯(cuò)題訂正：

針對學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識拓展：

介紹與庫侖定律相關(guān)的拓展知識，如庫侖定律在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。拓寬學(xué)生的知識視野。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和探索精神。

情感升華：

結(jié)合庫侖定律內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的庫侖定律內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)?？隙▽W(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的庫侖定律內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

（1）科學(xué)史資料：介紹庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程，包括庫侖的生平、實(shí)驗(yàn)方法、對電荷間作用力研究的歷史背景等，讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)展的歷程，體會(huì)科學(xué)家的探索精神。

（2）生活實(shí)例：收集生活中與靜電現(xiàn)象相關(guān)的實(shí)例，如衣物靜電、靜電吸附等，幫助學(xué)生理解庫侖定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

（3）學(xué)術(shù)文章：選取與庫侖定律相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或科普文章，讓學(xué)生了解庫侖定律在科學(xué)研究中的重要性，拓展學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。

（4）實(shí)驗(yàn)視頻：提供庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)等經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)的視頻資源，讓學(xué)生直觀地了解實(shí)驗(yàn)原理和操作過程，提高實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

2.拓展建議：

（1）鼓勵(lì)學(xué)生閱讀科學(xué)史資料，了解庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)家的尊重和敬仰之情。

（2）引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的靜電現(xiàn)象，讓學(xué)生嘗試用所學(xué)知識解釋這些現(xiàn)象，提高學(xué)生學(xué)以致用的能力。

（3）指導(dǎo)學(xué)生閱讀學(xué)術(shù)文章，培養(yǎng)學(xué)生獲取、篩選、整合信息的能力，提高學(xué)生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

（4）組織學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和觀察能力。

（5）鼓勵(lì)學(xué)生開展小組合作，對庫侖定律的相關(guān)問題進(jìn)行深入探討，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。

（6）建議學(xué)生利用課余時(shí)間，開展庫侖定律相關(guān)的小制作或?qū)嶒?yàn)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。課堂（一）課堂評價(jià)

1.提問：通過課堂提問，了解學(xué)生對庫侖定律知識點(diǎn)的理解和掌握程度。針對學(xué)生的回答，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，糾正錯(cuò)誤，鞏固知識。

2.觀察：在課堂教學(xué)中，觀察學(xué)生的反應(yīng)、參與度和合作情況，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，判斷教學(xué)方法和策略是否得當(dāng)。

3.測試：定期進(jìn)行課堂小測試，檢查學(xué)生對庫侖定律及相關(guān)知識點(diǎn)的掌握情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地進(jìn)行輔導(dǎo)。

（二）作業(yè)評價(jià)

1.批改：對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，關(guān)注學(xué)生的解題思路、計(jì)算過程和結(jié)果，發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤。

2.點(diǎn)評：針對學(xué)生的作業(yè)表現(xiàn)，給予積極的評價(jià)和鼓勵(lì)，指出學(xué)生的進(jìn)步和優(yōu)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心。

3.反饋：及時(shí)向?qū)W生反饋?zhàn)鳂I(yè)評價(jià)結(jié)果，讓學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)效果，針對存在的問題進(jìn)行改進(jìn)。

（三）課外評價(jià)

1.研究性學(xué)習(xí)：鼓勵(lì)學(xué)生參與研究性學(xué)習(xí)，對庫侖定律的相關(guān)問題進(jìn)行深入探討。評價(jià)學(xué)生在研究過程中的表現(xiàn)，如資料收集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論得出等，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。

2.實(shí)踐活動(dòng)：組織學(xué)生參加與庫侖定律相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)，如小制作、實(shí)驗(yàn)等。評價(jià)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.課堂外表現(xiàn)：關(guān)注學(xué)生在課堂外的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，如學(xué)術(shù)競賽、科普活動(dòng)等。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，提升學(xué)科素養(yǎng)。教學(xué)反思與改進(jìn)在本次庫侖定律的教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)了一些值得反思的地方。首先，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解庫侖定律中距離平方反比關(guān)系時(shí)存在一定的困難。他們往往無法直觀地理解這個(gè)關(guān)系，導(dǎo)致在計(jì)算中出現(xiàn)錯(cuò)誤。為了解決這個(gè)問題，我計(jì)劃在未來的教學(xué)中增加一些直觀的演示和實(shí)例，幫助學(xué)生更好地理解這個(gè)概念。

其次，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在應(yīng)用庫侖定律解決實(shí)際問題時(shí)存在一定的困難。他們往往無法將理論應(yīng)用到實(shí)際問題中，缺乏實(shí)踐能力。為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力，我計(jì)劃在教學(xué)中增加一些實(shí)際案例的講解和練習(xí)，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)將理論應(yīng)用到實(shí)際問題中。

另外，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在小組合作中存在一些問題，如溝通不暢、合作不積極等。為了改善這種情況，我計(jì)劃在教學(xué)中增加一些小組合作的訓(xùn)練，如角色扮演、小組討論等，幫助學(xué)生提高合作能力和溝通技巧。

最后，我發(fā)現(xiàn)自己在教學(xué)中也存在一些不足之處，如對學(xué)生的關(guān)注度不夠、教學(xué)方法單一等。為了改進(jìn)自己的教學(xué)，我計(jì)劃參加一些教學(xué)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)更多的教學(xué)方法和技巧，提高自己的教學(xué)水平。典型例題講解例題1：兩個(gè)點(diǎn)電荷分別帶有電量+2C和-2C，它們之間的距離為1m，求它們之間的庫侖力。

解答：根據(jù)庫侖定律，兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫侖力F由公式F=k*q1*q2/r^2計(jì)算，其中k為庫侖常數(shù)，q1和q2為兩個(gè)電荷的電量，r為它們之間的距離。代入題目給出的數(shù)據(jù)，得到F=k*(2C)*(-2C)/(1m)^2=-4kC^2/m^2。由于k=9*10^9N·m^2/C^2，所以F=-4*9*10^9N=-3.6*10^10N。因此，這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫侖力為-3.6*10^10N，方向?yàn)閮牲c(diǎn)電荷連線方向。

例題2：一個(gè)點(diǎn)電荷帶有電量+4C，距離它2m處有一個(gè)平面，求這個(gè)電荷在平面上的電場強(qiáng)度。

解答：根據(jù)庫侖定律，一個(gè)點(diǎn)電荷在距離r處的電場強(qiáng)度E由公式E=k*q/r^2計(jì)算，其中k為庫侖常數(shù)，q為電荷的電量，r為距離。代入題目給出的數(shù)據(jù)，得到E=k*(4C)/(2m)^2=9*10^9N·m^2/C^2*4C/4m^2=9*10^9N/C。因此，這個(gè)點(diǎn)電荷在平面上的電場強(qiáng)度為9*10^9N/C，方向?yàn)閺狞c(diǎn)電荷指向平面的方向。

例題3：兩個(gè)點(diǎn)電荷分別帶有電量+3C和-3C，它們之間的距離為1m，求它們之間的電勢差。

解答：電勢差U由公式U=k*q/r計(jì)算，其中k為庫侖常數(shù)，q為電荷的電量，r為距離。由于電勢差是標(biāo)量，因此兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的電勢差U=k*(3C)/(1m)=9*10^9N·m^2/C^2*3C/m=2.7*10^10V。因此，這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的電勢差為2.7*10^10V。

例題4：一個(gè)點(diǎn)電荷帶有電量+5C，距離它3m處有一個(gè)點(diǎn)電荷帶有電量-2C，求這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的電勢差。

解答：由于電勢差是標(biāo)量，因此兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的電勢差U=k*(q1+q2)/r，其中k為庫侖常數(shù)，q1和q2為兩個(gè)電荷的電量，r為它們之間的距離。代入題目給出的數(shù)據(jù)，得到U=k*(5C-2C)/3m=9*10^9N·m^2/C^2*3C/3m=9*10^9N/C。因此，這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的電勢差為9*10^9V。

例題5：一個(gè)點(diǎn)電荷帶有電量+6C，距離它4m處有一個(gè)點(diǎn)電荷帶有電量-3C，求這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的電場強(qiáng)度。

解答：根據(jù)庫侖定律，一個(gè)點(diǎn)電荷在距離r處的電場強(qiáng)度E由公式E=k*q/r^2計(jì)算，其中k為庫侖常數(shù)，q為電荷的電量，r為距離。由于兩個(gè)點(diǎn)電荷之間存在電場疊加，因此這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的電場強(qiáng)度E=k*(q1+q2)/r^2，其中q1和q2為兩個(gè)電荷的電量，r為它們之間的距離。代入題目給出的數(shù)據(jù)，得到E=k*(6C-3C)/(4m)^2=9*10^9N·m^2/C^2*3C/16m^2=1.69*10^9N/C。因此，這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的電場強(qiáng)度為1.69*10^9N/C，方向?yàn)閺?6C點(diǎn)電荷指向-3C點(diǎn)電荷的方向。內(nèi)容邏輯關(guān)系①庫侖定律的基本概念與公式

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：庫侖定律的定義，庫侖定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，庫侖常數(shù)的數(shù)值。

②電荷間相互作用力的計(jì)算與應(yīng)用

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：庫侖力的計(jì)算公式，庫侖力的方向，庫侖力的實(shí)際應(yīng)用。

③電場強(qiáng)度的定義與計(jì)算

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：電場強(qiáng)度的定義，電場強(qiáng)度的計(jì)算公式，電場線及其特點(diǎn)。

④電勢差的概念與計(jì)算

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：電勢差的定義，電勢差的計(jì)算公式，電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系。

⑤庫侖定律的適用條件與局限性

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：庫侖定律適用的條件，庫侖定律的局限性，庫侖定律與量子電動(dòng)力學(xué)的關(guān)系。

板書設(shè)計(jì)：

一、庫侖定律的基本概念與公式

-庫侖定律定義：電荷之間的相互作用力與電荷量的乘積成正比，與距離的平方成反比。

-庫侖定律公式：F=k*q1*q2/r^2

-庫侖常數(shù)：k=9*10^9N