《库仑定律》教学设计

把握物理特点体现物理教学的魅力同行们的教学设计案例非常精彩，下面我以库仑定律 这一节为例设计一个教学过程，敬请同行指教。库仑定律教学设计：一、教学目标1、知识目标：知道点电荷的概念；理解库仑定律；会计算真空中两个点电荷之间的静电力，初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程。2、能力目标：通过实验培养学生的实验、观察、分析和总结能力；通过对实验方案的制定与操作，加深对研究物理问题的一些常用方法：如控制变量法、放大法、测量变换法等实验方法的理解。3、情感目标：通过对库仑定律建立的回顾，以及相关物理史实的介绍，培养学生的科学素养，培养学生科学探究的态度。二：教材分析：1、教材内容分析：本节内容的核心是库仑定律，它是静电学的第一个实验定律，是学习电场强度的基础，本节的教学内容主线有两条，第一条是知识层面上的，掌握真空中两个点电荷之间的相互作用力即库仑定律；第二条是方法层面上的，即如何研究多个变量之间关系的方法，以及如何测量一些不易测量的物理量，这些都是研究物理问题的基本方法。2、教学重点：一是学生会用库仑定律计算真空中两个点电荷之间的静电力。二是让学生初步掌握一些研究物理问题的基本方法。3、教学难点：静电实验的操作和对实验现象有分析归纳。4、教材的处理：本节教学内容可以分为两部分，第一部分为库仑定律的建立和库仑定律的简单应用，侧重点为体会研究物理问题的一般方法和物理规律的建立过程。第二部分为加深对库仑定律的理解与应用。对点电荷的理解，可以放在前面进行分析讨论，而不放在讲完库仑定律之后再引入点电荷。本课的难点是定性实验是否成功。对实验装置稍作一点改进：可以在铁架台上用夹子竖直安装一个量角器，在量角器的中心钻一个小孔，在小孔中安装一个红色的长指针，并将悬挂小球的细线穿过其小孔，细线前后摆过的角度显示就比较明显。三、学情分析：上一节学生已经学习了电荷及守恒定律，知道了使物体起电的几种方法，并且在使物体起电的过程中，系统的电荷是守恒的。同时，学生在初中也明确知道电荷之间是有相互作用的，遵循“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”。所以，教师提出“我们今天来研究电荷之间的相互作用力如何计算？”这一问题，对于这节课的引入是很容易的，也是学生迫切想知道的。但是，这节课中对于研究电荷之间的相互作用力的分析与研究方法，对于学生来讲是很重要的，在必修中我们学习了万有引力定律，也接触过卡文迪许扭秤实验的设计，只要引导学生去思考，学生也会联想到库仑扭秤的设计思想与原理。四、教学设计思路：对学生学习过程的观察及设计意图加深对起电方法的理解。加教学环节教师活动学生活动知识回顾提问 1、使物体起电的方法有哪些？其起电的本质过程怎样？有什么规律？提问 2、有三个完全一样的金属球，A 球的带学生思考讨论并回答，教师对于学生表述不完整的地方电量为 q，B、C 均不带电。现要使B 球带的电荷量为，应该怎么办？提问 3：力学中“质点”的含意是什么？任何带电体都有大小和形状，所带电量都不会是集中在一点上的，你认为在什么情况下，我们可以认为带电物体的电荷量集中在一点？问题：初中讲电荷之间存在“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”，那么电荷之间的相互作用力会遵循什么样的规律？进行补充。深对物理问题中理想模型的建立与理解开 门 见山，将学生的注意力引到本课的内容上。引入新课学生思考提出猜想提问：任何两个物体之间存在相互作用的引力，它们的大小与什么因素有关？电荷之间的相互作用力是否也有类似的规律？学生思考：学生根据万有引力定律会类比的联想到电荷之间的相互作用力会不会与万有引力有相似的形式。学生观察、讨论、分析。分析带电小球受几个力的作用，带电小球之间的相互作用力是如何求出的，从作用力表达式 F=mgtan中,分析根据偏转角的大小确定力的大小。学生会提出问题，这只能说明两电荷之间的作用力的定性关系，但还足以说明作用力的大小与电荷电量乘积成正比，与它们距离的平方成反比。通过观察与对原理的理解，制订出实验的方案。主要是通过学生之间的相互讨论，制订出如何控制变量，得出引发联想实 验 定 性探究演示实验：探究影响电荷间相互作用力的因素【教材 1.21】。【视频】电荷间的相互作用力与电荷电量大小及它们之间距离的关系.启发思考的步骤：1、如何求出点电荷之间的相互作用力？2、保持点电荷之间的距离不变，而改变两点电荷的电量大小，分析点电荷之间的作用力大小变化。3、保持两点电荷之间的电量大小不变，而改变两点电荷之间的距离，分析点电荷之间的作用力大小变化。定性结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。问：能不能就此说明两电荷之间的静电力与万有引力相似的规律？控 制 变量、将变量放大、将测理的物理量转移测量。实 验 定 性结论培养学生严谨的分析态度实 验 定 量研究【视频】库仑扭秤实验1、介绍库仑扭秤装置2、介绍库仑扭秤原理3、思考如何制订实验方案学习科学家的严谨的思维方式和科学的思维方法与实验相关的规律库仑定律（Coulomb law）：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。电荷间 的 这 种 相 互 作 用 力 叫 做 静 电 力（electrostatic force）或库仑力.数学表达式：式中 k 为比例常数，叫做静电力恒量。在国际单位制中，电荷量的单位用库仑（符号表示 C），力的单位用牛顿（N），距离的单位用米（m），上述公式中各物理量的单位均已确定，所以 k 值用实验方法测出，结果是：理解库仑定律的表述，通过计算：假如两个电荷相距为1m，它们所带的电荷量均为 1C，则它们之间的库仑力将是多少，从而体验1C 的电荷量是多么大。学生讨论：库仑定律与万有引力定律尽管形式上相似，但是它们有什么区别？（一是性质不同，二是在微观粒子的相互作用中，库仑力比万有引力要强得多）技巧结论理解库仑定律的内容，明确电荷之间的相互作用力与万有引力的性 质 不同。理解 k值的物理意义。【例 1】、已知氢核（质子）的质量是 1.6710-27kg，电子的质量是 9.110-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.310-11m，试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和学生计算，并思考万有引力。万有引力与库仑力解：氢核与电子所带的电量都是 1.6知识巩固1的比值为什么这样10-19C。小，这可以说明什么问题？微观粒子间的万有引力远小于 库 仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。【例 2】、真空中有三个点电荷，它们固定在边长为 50cm 的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电量都是210-6C，求它们各自受到的库仑力。解：按题意作图。每个点电荷都受到其它两知识巩固2个点电荷的斥力，情况相同，只要求出一个点电荷的所受的力即可。q3 受到 F1 和 F2 的作用，q1=q2=q3=q，相互作用的距离都是 r，所以：根据平等四边形定则，合力是合力的方向沿 q1 与 q2 连线的垂直平分线向学生讨论如何计算。通过讨论得出分析的方法。加深对力的独立作用原理的理解，加深对力的合成的理解。外。题：带电小球A 和 B 的带电量分别为Q 和4Q，它们相距为1.5m，如果引入另一个带电小球 C，恰好使三个小球均处于静止状态，问：1、C 球所带的电量应与 A 和 B 是同号不是反号？（C 带负电）2、C 球应放在何处？（在 AB 两球的连线上，距 A 球 1m，距 B 球 0.5m）3、C 球所带的电荷量为多少？(qc=)本题可以作为课后讨论的练习，学生课后完成。学习能力较强的学生可能还会想到如果 A、B 两球分别带上正、负电荷，则 C 球应带什么电，放在什么位置上，从而找出一般性的规律。延伸思考有利于进一步提高分 析 能力，也给不同层次的学生留下思考的余地。课堂小结总结本堂课所学的知识内容及研究方法。知识方面：1、点电荷是理想模型.2、库仑定律的应用：（1）适用条件：真空中两个点电荷（2）用公式计算两个点电荷之间的作用力的大小，再根据同性相斥，异性相吸来确定方向（3）注意统一单位3、力的独立作用原理与力的合成。科学实验研究方法：1、控制变量法。2、将不易测量的物理量转移为易为测量的物理量。3、将测量的物理量放大的方法。1、阅读教材 P8 之科学漫步2、书面作业：P9：T3T5学生自主总结自主提升作业布置五、教学时间基本设置：复习旧知引入新课 6 分钟，新课学习与探究 20 分钟，例题分析 10 分钟，延伸与小结 9 分钟多有不足，期望指教！