92庫侖定律教學設計-高二上學期物理人教版2

庫侖定律教學設計思路本節(jié)課的核心內容是庫侖定律及其應用。由于靜電力的定性及定量的探究實驗，對實驗環(huán)境的要求很高，是教學的難點。該教學設計從兩個方面入手，突破本節(jié)課的教學重點及難點。①從泡沫小球的平衡狀態(tài)入手，讓學生感知靜電力的客觀存在，把抽象陌生的物理量“實物”化，并通過定量計算，體會靜電力是微小作用力這一特點。也能得出靜電力大小與細線的偏角的正切值成正比，自然而然引出定性分析靜電力的大小與距離、電荷量關系的實驗操作方法；②把不完美的實驗數據變成培養(yǎng)學生科學思維的素材。通過分析金屬球間靜電力大小與球心間距離的實驗數據，引導學生反思庫侖定律的適用條件，強化對“點電荷”這個理想化物理模型的理解，體會建模的原因和重要意義。針對情境設置引發(fā)學生深度學習的問題串，層層遞進，從現象到本質，幫助學生建立靜電力的知識結構是本節(jié)教學設計的亮點。教學目標設計素養(yǎng)要求課時學習目標物理觀念1.知道靜電力與哪些因素有關。理解庫侖定律的內涵和適用條件；2.知道點電荷的概念和物理意義；3.通過學習庫侖定律，體會電荷之間產生的靜電力的相互作用觀；科學思維1.通過觀察靜電現象，增強建模能力和科學推理能力；2.通過對“萬有引力”和“庫侖力”的對比，“質點”與“點電荷”的類比，體會類比、遷移等思想方法的重要意義，增強使用理想化物理模型解決問題的意識；3.通過觀察庫侖扭秤的巧妙設計，體驗對稱、微小放大和類比的思想方法；科學探究通過實驗探究靜電力的影響因素，并對實驗現象進行定性分析和定量計算；通過對兩帶電球體間靜電力規(guī)律的分析，提高論據意識和實驗創(chuàng)新能力；科學態(tài)度與責任了解并感悟科學家揭示科學本質的艱辛歷程以及巧妙思想；體會物理科學的和諧與統(tǒng)一之美；教學流程設計一、復習舊知識，提出新問題新課引入：通過第一節(jié)課電荷知識的學習，我們認識到電荷與電荷之間有相互作用力，相互作用力的大小與那些因素有關，這些物理量之間又有什么樣的定量關系呢？庫侖定律會告訴我們這些問題的答案。溫故而知新問題一、三種使物體帶電的方式？學生：摩擦起電、接觸起電、感應起電問題二、電荷間的相互作用規(guī)律？學生;同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引教師提出問題思考：電荷之間相互作用力的大小取決于哪些因素呢？二、定性探究，理解定律教師引導大家進行討論、分析，可以提示大家聯想萬有引力，兩個物體之間的萬有引力的大小與那些因素有關呢？學生回答示兩個物體的質量和距離，兩個帶電體之間的相互作用力呢？學生：可能與帶電體的電荷量和距離有關任務1實驗探究：兩個帶電體之間相互作用力的大小與電荷量及距離的定性關系。教師：電荷之間相互作用力的大小與兩個因素有關，我們在實驗時應采用什么實驗方法？學生：控制變量法實驗方案：參考教材插圖提示學生討論確定實驗方案，明確實驗的力學原理——共點力平衡，引導學生分析F與重力G的關系：F=Gtanα實驗器材：1、固定小球用乒乓球，懸掛小球用泡沫小球（泡沫小球質量小，所受重力小，作用時現象明顯）2、給兩個物體帶電用感應器電機（課堂上不講解感應起電機的工作原理，提醒感興趣的學生課下查閱資料）實驗過程:提醒學生觀察懸線的偏角α的變化并根據關系式推知作用力的變化實驗結論：（學生活動）分組討論總結實驗結論，由第一組選出代表說出兩條結論的內容（1）帶電體之間距離越大作用力越?。?）帶電體的電荷量越大作用力越大任務2定量研究靜電力大小圖3庫侖扭秤問題4:利用圖1裝置，能否定量研究靜電力與電荷量、距離之間的關系？圖3庫侖扭秤問題5:小組討論，針對實驗所遇到的困難，嘗試設計新的實驗方案？問題6:觀察庫侖扭秤裝置，嘗試解釋該裝置的巧妙之處？設計目的：引導學生利用已學知識設計實驗方案，體會類比、遷移等思維方式對解決新問題的重要意義。針對靜電力微弱不易測量這一難題，學生通過回顧之前所學“微小量放大”典型案例，嘗試找到合理解決方案。如杠桿原理、扭秤裝置等。關于電荷量如何測量，對剛接觸靜電現象的同學們來說，難度過大，需在老師的引導下，觀看庫侖扭秤裝置中小球的特征，并操作帶電過程，循序漸進，讓學生感悟“電荷均分”這一巧妙設計。在認識侖扭秤裝置的基礎上，將庫侖定律建立的歷史背景加以介紹，科學家以廣博的知識和深刻的洞察力為基礎進行猜想和創(chuàng)新，才是最具有創(chuàng)造力的思維活動。意義構建，深度理解任務3理解庫侖定律及其數學表達式法國物理學家?guī)靵隹偨Y實驗結論，得出庫侖定律的內容內容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。學生活動：1、理解點電荷的模型2、從三個方面理解庫侖定律（1）庫侖定律的使用條件（2）靜電力的大?。?）靜電力的方向數學表達式的推導教師：我們把庫侖定律的文字描述轉變成數學語言F∝q1q2F∝1r把比例式變?yōu)榈仁郊礊镕=K等式中的K為靜電力常量，取值K=9.0×學以致用，并通過計算比較微觀粒子的萬有引力和庫侖力的巨大差距例題1：在氫原子內，氫原子核與電子之間的最短距離為5.3×1011m，請比較氫原子核與電子之間的靜電力和萬有引力？（質子電荷量為e=1.6×1019C，質子的質量為m=1.67×1027kg,電子的質量為9.1×1031kg）任務3深刻理解靜電力靜電力是一種性質力，與重力、彈力、摩擦力地位等同。對帶電體的受力分析，一定不要忘記畫靜電力。靜電力的合成與分解遵循平行四邊形定則。靜電力遵守牛頓第三定律，一對靜電力大小相等，方向相反，作用在同一條線上。（注意：一對靜電力大小一定相等，與各自的帶電量無關）。例題2:真空中三個點電荷，它們固定在邊長為0.1m的等邊三角形的三個頂點上，每個電荷電量都是2×106C，求：每個電荷所受到的庫侖力？四、小結鞏固，拓展應用五、【鞏固與提升】1.下列關于點電荷的說法中正確的是（）A.體積大的帶電體一定不能看成點電荷B.當兩個帶電體的大小、形狀以及電荷分布情況對它們間相互作用力的影響可以忽略時，這兩個帶電體可以看成點電荷C.點電荷就是體積足夠小的電荷D.點電荷就是體積和電荷量都很小的帶電體2．（多選）庫侖定律的適用范圍是（）A．真空中兩個帶電球體間的相互作用B．真空中任意帶電體間的相互作用C．真空中兩個靜止點電荷間的相互作用D．真空中兩個大小遠小于它們之間的距離的靜止帶電體間的相互作用3．（多選）兩個相同的金屬小球，帶電量之比為1∶7，相距為r(r遠大于小球半徑)，兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則它們間的庫侖力可能為原來的()A．eq\f(4,7)B．eq\f(3,7)C．eq\f(9,7)D．eq\f(16,7)4．在邊長為a的正方形的每個頂點都放置一個電荷量為q的同種點電荷。如果保持它們的位置不變，每個點電荷受到其他三個點電荷的靜電力的合力是多少？六、板書設計§2庫侖定律