鲁科版选修31 静电力 库仑定律 第1课时 教案.doc

1.2库仑定律（第一课时）【教学目标】1、 定性认识库仑力（静电力）与什么有关2、 知道库伦扭秤实验3、 理解理想模型：点电荷，感悟科学研究中建立理想模型的重要意义4、 理解库伦定律的文字表述及其公式表达5、 通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性【教材分析】本节内容的核心是库伦定律，它阐明了带电体相互作用的规律，为整个电磁学奠定了基础。因此整节课的教学围绕库伦定律展开。从定性探究到定量探究。由于中学阶段完成库伦定律的实验探究比较有难度，在教学中采用视频和实物定性研究向结合的方式，尽量让学生了解和经历实验的过程，使得到的结果更具有说服力。【教学过程】复习引入：用三种起电方式和电荷间的相互作用解释静电铃的原理。人们对电荷的认识是通过研究并认识电荷间的相互作用而获得的。沿袭牛顿对力的定义，将电荷间的相互作用力成为库仑力或静电力。这个力就是我们这节课要研究的核心问题。带电气球使易拉罐滚动课堂活动：迷你实验看谁能赢（如图所示）。给气球充气后，在头发上摩擦，然后将气球靠近水平桌面上平放的一只空易拉罐，易拉罐便会被气球吸引过来。然后进行一场比赛，用两只气球去争夺一只易拉罐，看谁能赢。通过实验，学生对带电体的特性有了直接的了解。 解释：上面的实验中，气球与头发摩擦后带电，当带电的气球靠近易拉罐时，由于静电感应，空易拉罐靠近气球的一侧带上了和气球相反的电荷，远离气球的一侧带上和气球相同的电荷。由于电荷间的相互作用，虽然二者没有直接的接触，带点气球仍然拉动了空易拉罐。提问:既然空易拉罐两侧带有相反的电荷，气球为什么还能拉动空易拉罐呢？电荷间的相互作用力究竟与那些因素有关？引导学生回答:两个带电体之间的相互作用与带电体的形状、大小、电荷量、电荷分布、二者之间的距离等因素。类比质点的概念，引入点电荷的定义。点电荷（理想模型）当两个带电体本身的大小比它们之间的距离小得多，带电体的形状、大小及电荷分布状况等因素对带电体间的相互作用力的影响很小，可忽略不计时，主要的影响因素是带电体之间的距离和它们的电荷量。物理学上把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷。关于点电荷要理解一下几点：1、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离带电体本身的大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。3、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的“质点”类似。 二、库仑定律：1、引导提问：两个电荷之间的相互作用力跟它们之间的距离以及电荷量有什么关系呢？ 如上图所示，是课本p10的实验与探究，通过对实验的观察，得到结论： 电荷之间存在着相互作用力，力的大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。2、库仑定律：内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量、的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。同种电荷相斥，异种电荷相吸。3、库仑定律表达式：4、 对库仑定律的理解：(1)库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。a：不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷 b：点电荷是一种理想化模型c：介绍把带电体处理为点电荷的条件d：库仑定律给出的虽是点电荷间的静电力，但是任一带电体都可看成是由许多点电荷组成的，据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力大小和方向(2)k：静电力恒量。重要的物理常数k=9.0109nm2/c2，其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的f、q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：f：n、q：c、r：m。(3)关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。（4）库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。,f是q1与q2之间的相互作用力，f是q1对q2的作用力，也是q2对q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为q1q2，受的力也不等。实验表明：对于两个以上的点电荷，其中每个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对点电荷的作用力的矢量和。这个结论通常叫做静电力叠加原理。理论上，利用库伦定律和静电力叠加原理，可以知道任何带电体之间的作用力。例题：课本p12，练习使用库仑定律和叠加原理解题。三、静电力与万有引力的比较提问：我们得到了库伦定律的公式：，与力学中的那个公式比较相似？应该是万有引力公式，它们都遵守平方反比定律。 1. 库仑定律与万有引力定律的比较：库仑定律是电磁学的基本定律之一。它的建立既是实验经验的总结，也是理论研究的成果。特别是力学中引力理论的发展，为静电学和静磁学提供了理论武器，使电磁学少走了许多弯路，直接形成了严密的定量规律。但是如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验具体数据的积累，不知要到何年才能得到严格的库仑定律的表达式。实际上，整个静电学的发展，都是在借鉴和利用引力理论的已有成果的基础上取得的。我们将从下表中来系统的认识这两大定律的关系，增强我们对这两大定律的认识与记忆，以便我们在今后的学习当中更好的运用。万有引力库仑力公式f=gm1m2/r2f=kq1q2/r2产生原因只要有质量就有引力，因此称为万有引力存在于电荷间，不光有吸引也可能有排斥相互作用吸引力与它们质量积成正比库仑力与它们的电量积成正比相似遵从牛顿第三定律与距离的关系为平方反比例题：已知氢核的质量是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万有引力在一般尺度下，带电体间的库伦力远远大于万有引力，万有引力的影响可以忽略。 【课后反思】作为电学部分第一个重要的定律库伦定律的教学，关系到学生是否能完成从力学到电学的过渡。在实际教学中，设计了一些与力学结合的题目。试图用这些简单的题目使学生认识到，我们现在学习的电学虽然是新知识，但当考虑力与物体运动间的关系时，原来所学习的分析方法、牛顿定律、圆周运动规律以及动能定理等等仍然适用。区别就在与在原来受力分析的基础上加了一个静电力。