《点电荷》学历案

《点电荷》学历案一、学习主题点电荷间的相互作用二、设计者设计者姓名三、课标要求理解点电荷的概念，掌握库仑定律的内容、公式及其应用，能用库仑定律解决简单的电学问题，体会物理模型在探索自然规律中的作用。四、学习目标（一）知识与技能目标1、学生能够说出点电荷的概念，就像能准确说出自己好朋友的名字一样熟悉。在学完之后，只要提到点电荷，就能清楚地解释它是一种理想化的物理模型，是忽略了带电体的形状和大小，只考虑其电荷量的带电体。2、学生可以熟练背诵库仑定律的内容，像背乘法口诀一样熟练。并且能够正确写出库仑定律的公式F＝k（q1q2)／r²，还能准确指出公式中各个字母代表的含义，比如F代表点电荷间的作用力，k是静电力常量，q1和q2是两个点电荷的电荷量，r是它们之间的距离。3、遇到简单的点电荷间相互作用的问题时，学生能够像小侦探破案一样，运用库仑定律进行计算。比如给出两个点电荷的电荷量、它们之间的距离，就能算出它们之间的作用力大小，并且能够判断作用力是引力还是斥力。（二）过程与方法目标1、通过对库仑定律建立过程的学习，学生能够像科学家一样进行逻辑推理和科学思维。了解科学家是如何从实验现象中归纳总结出规律的，从而提高自己的逻辑思维能力。2、在探究点电荷间相互作用的实验或者模拟实验中，学生可以像探险家探索未知领域一样，学会设计实验方案、收集数据、分析数据，最终得出结论。这就好比在寻宝过程中，知道怎么找线索、怎么判断线索的价值，最后找到宝藏（结论）。（三）情感态度与价值观目标1、在学习点电荷和库仑定律的过程中，感受到物理学的简洁美和对称美。就像欣赏一幅美丽的画作一样，体会到物理规律所蕴含的美感。2、了解库仑定律在现代科技中的应用，如静电除尘、静电复印等，像发现了魔法一样，感受到物理知识的神奇力量，从而激发对物理学科的热爱之情。五、学习资源1、教材：粤教版选修11教材。2、实验器材：起电机、静电球、丝线、轻小物体等（如果条件允许进行简单演示实验）。3、网络资源：可提供一些关于点电荷间相互作用在生活和科技中应用的视频，像哔哩哔哩、网易公开课等平台上有很多有趣的科普视频。六、学习过程（一）导入（5分钟）1、讲述一个有趣的静电现象同学们，今天老师要给大家讲一个特别神奇的事情。有一天，我穿着一件毛衣，外面套着一件外套。当我脱外套的时候，你们猜怎么着？我的毛衣居然“噼里啪啦”响，还会有小火花呢！而且，我的头发也不听话地竖起来了，就像刺猬一样。这是怎么回事呢？其实啊，这就是静电在捣乱。静电大家都不陌生吧，那你们想不想知道静电产生的力到底有多大，又遵循什么样的规律呢？今天我们就来学习点电荷间的相互作用，学完之后你们就会明白这种神奇现象背后的秘密啦。（二）自主学习（10分钟）1、点电荷概念的学习（1）阅读教材相关内容，寻找点电荷的定义。就像寻找宝藏一样，在教材里把点电荷的定义找出来，然后用自己的话简单概括一下。（2）思考：在实际生活中，哪些带电体可以近似看成点电荷呢？比如，一个小小的电子，相对于我们宏观的世界来说，它的大小几乎可以忽略不计，那它是不是可以看成点电荷呢？还有像天上的闪电，闪电中的电荷在我们研究它和远处物体的相互作用时，能不能看成点电荷呢？2、库仑定律的初步认识（1）阅读教材中关于库仑定律的内容，把库仑定律的文字表述画出来，就像把重要的情报标记出来一样。（2）尝试写出库仑定律的公式，并且和书上的公式进行对比，看看自己写得对不对。如果写错了，思考一下是哪里出了问题，是对公式里的字母理解错了，还是粗心大意写错了呢？（三）小组讨论（15分钟）1、点电荷概念的深入讨论（1）小组内成员分享自己找到的可以近似看成点电荷的例子，并且说明理由。比如，有的同学可能会说，一个带电的小球，当它离其他物体很远的时候，可以看成点电荷，因为这个时候它的形状和大小对它和其他物体之间的相互作用影响很小。其他同学可以对这个例子进行补充或者提出不同的看法。（2）讨论点电荷这个概念的理想化特点。大家可以一起思考，为什么说点电荷是理想化的模型呢？在实际生活中，真的存在完全没有形状和大小，只有电荷量的带电体吗？那我们为什么还要引入这个概念呢？这就像我们在数学里学的一些概念，比如点、线、面，在现实中也不存在完全理想的点、线、面，但是这些概念却能帮助我们更好地解决很多问题。2、库仑定律的讨论（1）小组内成员互相讲解库仑定律的内容和公式，确保每个同学都能理解。如果有同学不太明白，其他同学可以用更通俗易懂的方式来解释。比如，可以把点电荷比作两个人，电荷量就像两个人的力量大小，距离就像两个人之间的距离，作用力就像两个人之间的相互吸引力或者排斥力。力量越大（电荷量越大），距离越近，相互之间的作用力就越大。（2）讨论库仑定律中的常量k。大家可以一起思考，这个常量k是怎么来的呢？它有什么特殊的意义呢？为什么在不同的情况下，这个常量都是不变的呢？（四）探究实验（如果有条件进行实验，20分钟；如果只能进行模拟实验，15分钟）1、实验目的探究点电荷间的相互作用力与电荷量、距离之间的关系。2、实验器材准备（如果是实际实验）（1）起电机：用来产生静电，模拟点电荷带电。（2）静电球：作为带电体，可以近似看成点电荷。（3）丝线：用来悬挂静电球，以便观察其受力情况。（4）轻小物体：可以用来检验静电球是否带电，以及观察静电球对轻小物体的吸引作用。3、实验步骤（以模拟实验为例，如果是实际实验可根据实际情况调整）（1）打开模拟实验软件，设置两个点电荷的电荷量和它们之间的距离。（2）观察两个点电荷之间的相互作用情况，记录作用力的大小和方向。可以通过软件中的测力工具来测量作用力的大小，通过箭头来表示方向。（3）改变其中一个点电荷的电荷量，保持距离不变，再次观察和记录作用力的变化情况。这就像改变一个人的力量大小，看看对他们之间的相互作用有什么影响。（4）恢复点电荷的电荷量，改变两个点电荷之间的距离，再次进行观察和记录。这就好比两个人之间的距离变远或者变近，看看相互之间的作用力会怎么变化。4、实验结果分析（1）根据记录的数据，分析点电荷间的相互作用力与电荷量之间的关系。看看是不是电荷量越大，作用力就越大呢？如果把电荷量增大一倍，作用力会增大多少呢？是正好增大一倍，还是其他倍数呢？（2）分析点电荷间的相互作用力与距离之间的关系。距离增大或者减小，作用力是怎么变化的呢？是不是距离增大一倍，作用力就减小为原来的四分之一呢？就像两个人离得越远，互相的吸引力或者排斥力就越小。（五）典型例题讲解（15分钟）例1已知两个点电荷，电荷量分别为q1＝2×10⁻⁶C和q2＝3×10⁻⁶C，它们之间的距离为r＝0.5m，求它们之间的库仑力大小。解题步骤：（1）首先，我们要明确这是一个直接运用库仑定律求解的问题。（2）根据库仑定律F＝k（q1q2)／r²，其中静电力常量k＝9.0×10⁹N·m²/C²。（3）将已知数据代入公式，得到F＝9.0×10⁹×（2×10⁻⁶×3×10⁻⁶)／0.5²。（4）先计算分子部分：2×10⁻⁶×3×10⁻⁶＝6×10⁻¹²。（5）再计算分母部分：0.5²＝0.25。（6）最后计算力的大小：F＝9.0×10⁹×6×10⁻¹²／0.25＝2.16×10⁻¹N。例2两个点电荷，电荷量都为q＝1×10⁻⁵C，它们之间的库仑力为F＝9×10⁻³N，求它们之间的距离。解题步骤：（1）同样根据库仑定律F＝k（q1q2)／r²，这里q1＝q2＝q。（2）将公式变形为r²＝kq²／F。（3）把已知数据代入变形后的公式，得到r²＝9.0×10⁹×（1×10⁻⁵)²／9×10⁻³。（4）先计算分子部分：9.0×10⁹×（1×10⁻⁵)²＝9.0×10⁹×1×10⁻¹⁰＝9×10⁻¹。（5）再计算分母部分：9×10⁻³。（6）然后计算r²＝9×10⁻¹／9×10⁻³＝100。（7）最后求出距离r＝10m。（六）课堂练习（15分钟）1、有两个点电荷，电荷量分别为qA＝4×10⁻⁸C和qB＝－2×10⁻⁸C，它们之间的距离为r＝0.3m，求它们之间的库仑力大小和方向。2、两个点电荷之间的库仑力为F＝5×10⁻⁴N，它们的电荷量分别为q1＝5×10⁻⁶C和q2＝3×10⁻⁶C，求它们之间的距离。（七）拓展学习（10分钟）1、了解库仑定律在微观世界中的应用，比如原子结构中，原子核和电子之间的库仑力是如何影响原子的稳定性的。这就像探索原子这个小世界里的秘密一样，原子核带正电，电子带负电，它们之间存在库仑力，这个力就像一根无形的绳子一样，把电子束缚在原子核周围。2、探究库仑力和万有引力的相似之处和不同之处。可以从力的性质、大小、作用范围等方面进行比较。例如，库仑力和万有引力都与距离的平方成反比，但是库仑力与电荷量有关，万有引力与质量有关。这就像比较两个不同的超级英雄，他们都有自己独特的能力和特点。七、评价方式（一）形成性评价1、课堂提问在课堂教学过程中，通过提问来检查学生的学习情况。比如，在讲解点电荷概念之后，提问学生：“谁能再给大家解释一下什么是点电荷呢？”“在什么情况下，一个带电体可以看成点电荷呢？”根据学生的回答情况，了解他们对知识点的掌握程度。如果学生回答得很准确、很完整，说明他们已经掌握了这个概念；如果回答得含糊不清或者错误，就知道需要对这个知识点再进行详细讲解。2、小组讨论评价在小组讨论过程中，观察每个小组的讨论情况。看看小组成员是否积极参与讨论，是否能够围绕主题进行讨论，是否能够提出有价值的观点和问题。例如，在讨论点电荷概念的理想化特点时，如果小组能够深入探讨为什么在实际不存在完全理想的点电荷却要引入这个概念，并且每个成员都能发表自己的看法，那么这个小组的讨论就是比较成功的。对于讨论积极、表现优秀的小组和个人，可以给予表扬和奖励，比如小贴纸或者加分等；对于参与度不高或者讨论偏离主题的小组，可以给予适当的引导和提醒。3、实验评价如果进行了探究实验，对学生的实验操作和结果分析进行评价。在实验操作方面，观察学生是否能够正确使用实验器材，是否按照实验步骤进行操作。比如，在使用起电机和静电球进行实验时，学生是否能够安全、正确地操作起电机，是否能够准确地设置静电球的电荷量和距离等。在结果分析方面，看学生是否能够根据实验数据得出正确的结论，是否能够对实验结果进行合理的解释。如果学生能够准确地分析点电荷间的相互作用力与电荷量、距离之间的关系，并且能够解释为什么会有这样的关系，那么他们在实验方面的表现就是优秀的。（二）总结性评价1、课后作业评价布置课后作业，根据学生完成作业的情况进行评价。课后作业的内容可以包括一些关于点电荷概念和库仑定律的练习题，以及一些拓展性的问题，如库仑定律在实际生活中的应用案例分析等。通过批改作业，查看学生对知识点的掌握程度，是完全掌握了，还是存在一些误解或者混淆的地方。对于作业完成得好的学生，可以在班级里进行表扬展示；对于作业中存在较多问题的学生，可以进行个别辅导，帮助他们解决问题。2、单元测试评价在学完这一章节之后，进行单元测试。测试内容涵盖点电荷的概念、库仑定律的内容、公式及其应用等方面的知识。根据学生的测试成绩，了解他们对整个单元知识的掌握情况。对于成绩优秀的学生，可以给予一定的奖励，如颁发小奖状或者小奖品；对于成绩不理想的学生，分析他们的薄弱环节，进行有针对性的复习和辅导。八、课后作业1、两个点电荷q1