92库仑定律教学设计-高二上学期物理人教版

库仑定律一、教材分析库仑定律是静电学的第一个实验定律,是学习电场强度的基础,是电磁学的基本定律。库仑定律阐明了带电物体相互作用的规律,不仅要求学生定性知道，还要做到定量理解并会应用库仑定律解决相关问题，本节内容的学习是接下来学习电磁学的前提，对后续知识的学习具有很重要的作用。二、学情分析1、在初中阶段学生已经初步了解了电荷间存在相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。在高中阶段学习了质点的概念、万有引力定律，矢量的合成法则。以上知识储备，为本节的学习起了铺垫作用2、高一的学生已经具备了一定的探究能力和归纳总结能力，并且具有强烈的好奇心和求知欲，但从力学到电学的过渡，从定性思维到定量思维的飞跃还是有一定的困难2、高一的学生已经具备了一定的探究能力和归纳总结能力，并且具有强烈的好奇心和求知欲，但从力学到电学的过渡，从定性思维到定量思维的飞跃还是有一定的困难。三、教学目标物理观念理解并掌握库仑定律及静电力的概念。科学探究通过对电荷间作用力定量验证，提高实验操作、处理数据的能力。科学思维掌握点电荷模型的建立条件；通过库仑扭秤实验，体会类比、放大、转化、均分等科学方法。科学态度和责任能正确认识科学的本质，学习库仑严谨认真，刻苦钻研的精神。四、教学重点、难点重点：库仑定律的内容、适用条件及其应用难点：库仑定律的建立过程，以及库仑扭秤实验的实验探究方法。五、教法与学法教法：演示法、实验法、讲授法、师生交流学法：学生自学、小组合作、交流展示【教法与学法指导说明】通过“空中飞碗”小实验吸引学生注意力，提出问题，激发学生求知欲，设置悬念以达到情景激学。通过改进教具，让学生通过观察演示实验，得出定性结论，然后类比猜想，通过了解库仑定律建立的历史背景，得出库仑定律的内容，从而理解库仑定律的建立过程。通过自学课本，借助于观看视频理解库仑扭秤实验用到的方法，理解扭秤实验原理，突破难点。通过自制教具定量验证是本节课的重点，采用学生分组实验，定量验证库仑定律，结合互动法、交流展示等方法学习重点知识。通过课堂练习，进行知识点的巩固和六、教学过程教学内容教学方法手段教师活动学生活动设计说明温故知新师生交流复习回顾课件展示，引导学生回顾所学知识。根据教师提问，回答相关知识：万有引力定律内容的表述；万有引力的表达式；适用条件：质点或均匀球体。温故知新，为本节课的学习做好铺垫。趣味实验引入新课情景教学多媒体教学启发引导师生交流趣味实验引课，静电力作用使蛋挞托飞起的实验，启发学生的学习兴趣。【设疑】蛋挞托怎么会凭空飞起?【设疑】电荷间作用力与什么因素有关？有怎样的定量关系？【思考】接触带电的起电机，各个蛋挞托带有同种电荷，相互排斥导致。【回答】带有同种电荷,相互排斥作用，排斥力使蛋挞托飞起来了.通过播放有趣小实验视频，提高学生的学习兴趣，引导学生思考。学习目标多媒体教学启发引导一、基础性目标1.我会通过定性、定量分析，理解库仑定律的内涵及条件2.我能通过类比的方法，理解点电荷的概念二、挑战性目标我会利用库仑定律及矢量的合成法则解决多个电荷间的相互作用问题三、拓展性目标我能通过对电荷间作用力的定量验证，体会扭秤实验中放大、转化、均分等科学方法。重点：理解库仑定律的内涵。难点：通过对电荷间作用力的定量验证，理解库仑扭秤实验的原理。学生解读三个阶梯目标，了解本节课的学习内容及重难点，从而能更有效的学习。建立三个阶梯式学习目标，符合学生的认知规律，有助于引导本节课的学习。实验演示定性分析实验演示定性分析演示实验希沃投屏学生观察师生交流演示实验学生思考师生交流将课本实验装置进行改进，通过演示课本实验，利用两带电小球(涂有石墨导电材料的泡沫小球)间作用力的演示，让学生定性猜想电荷间作用力与哪些因素有关。具体操作：让两球带电，保持电荷量不变，让右边的移动小球靠近左边的小球；保持右边的移动小球不动，采用一个不带电的移电球与它接触，改变它的电荷量。【观察】两带电球靠近有什么现象发生？【猜想】作用力与作用距离有关么?【观察】减小其中一个带电球的电荷量有什么现象发生？【猜想】作用力与电荷量有关么?【引导】从上面的定性关系中，我们要研究电荷间的相互作用力，与前面我们学习的力中哪个力有相似之处？【猜想】类比万有引力定律，大家猜想电荷间的作用力与距离和电荷量什么样的定量关系？观察演示现象：两球不带电时，绝缘杆是竖直方向，两球带电时，绝缘杆偏离竖直方向，有一定的偏角，说明两带电小球间有力的作用。右球靠近左球，左球发生偏转，靠的越近，偏转角越大，说明力越大。右球不动时，电荷量减小，左球的偏转角变小，说明力越小。观察并思考问题得出结论【回答】距离越近，摆角越大,作用力越大。【回答】有关，距离越小，作用力越大。【回答】减小其中一个小球的电荷量，摆角变小，作用力变小。【回答】有关，电荷量越小，作用力越小。【学生分析】与万有引力相似。【回答】与电荷量的乘积成正比，与距离的平方成反比通过演示实验并设疑激发学生求知欲，培养学生的创新意识，及观察、总结的能力。通过实验让学生对新知识产生兴趣进而主动投入本节课的学习。通过类比的方法让学生大胆的猜想电荷间作用力的定量关系，体会类比方法在物理学习中的重要作用。库仑定律师生交流【过渡】给学生简单介绍库仑定律建立的历史背景，让学生在历史背景中了解库仑定律的建立过程，结合前面的类比，直接得出库仑定律的内容。遵循历史的轨迹，体会真理的得出来之不易，体验先辈物理学家的伟大智慧和创造。培养科学态度与责任。使学生的思维和科学家的思维产生共鸣，体会类比法的成功，同时了解物理学家的智慧和勇气以及对科学真理的不懈追求。库仑定律库仑定律学以致用师生交流师生交流内容：_____两个____的_____的相互作用跟它们的多带电量的乘积成_____，跟它们之间距离的二次方成_____，作用力的方向在它们的______上。公式表示：【思考】库仑定律的适用条件：__________点电荷：______________【思考】库仑定律的方向：库仑力有吸引和排斥，与万有引力不同。【学以致用】加深理解库仑定律对于库仑定律理解正确的是（）A、很小的带电体就是点电荷B、两个点电荷，不论电荷量是否相同，它们各自所受的库仑力大小一定相等C、半径为r的量带电小球相距r时的作用力，满足库仑定律D、真空中静止的点电荷间的作用力，与电荷量乘积成正比，与距离成反比。【提问】ACD为什么不正确？对照课本完成屏幕上的库仑定律的内容，理解库仑定律的内容和使用条件，应用时的注意事项。【回答】：库仑定律的适用条件：真空静止点电荷【回答】：点电荷：形状、大小及电荷分布对作用力影响可以忽略，看作一个带电的点（理想化模型）【回答】相同之处：连线不同点：静电力有引力、斥力通过所学选出正确内容，并且分析每个选项对错原因，加深理解库仑定律的内容及成立条件。并类比质点模型，理解点电荷的建立条件。【学以致用】B正确，考查电荷间的相互作用力等大反向共线A错误，不一定，应看建立条件C错误，不满足点电荷条件D错误，与距离的平方成反比深入理解库仑定律，并区别于万有引力定律，并让学生体会自然界既有统一性的美，也有多样性。巩固定律内容和适用条件，同时培养学生的分析问题的能力。库仑的实验库仑的实验自学思考观察交流师生交流师生交流【引入和过渡】演示实验只是定性的分析出电荷间作用力与电荷量和距离之间的关系，库仑当年是根据怎样的实验探究出起定量关系得出库仑定律的呢？自学课本，思考四个问题，自学后小组讨论。【提问】扭秤装置结构【提问】所用的实验方法【提问】如何比较力F的大小？【提问】如何改变q？问题三：本问题根据教学大纲的要求只作为了解内容，并且涉及到扭力的概念和力矩平衡的知识，学生还没学到这些，所以采用播放视频的方式方便学生了解，突破难点。问题四：本问题教材上有详细的解释，所以通过先自学再师生交流完成【总结】库仑扭秤实验原理。通过自学了解扭秤装置结构，体会扭秤实验设计思路及实验方法。观看视频，体会实验装置的测量微小斥力的原理及用到的科学方法。通过自学理解均分电量的方法及条件。学生借助于装置图及装置说出装置结构【回答】控制变量法【回答】通过指针的扭转角度确定力的大小【回答】通过用相同的不带电小球去均分带电小球从而改变电荷量【回答】均分条件：相同、不带电【总结】放大、转化、均分通过分析库仑扭秤实验，体会类比、放大、转化、均分等科学方法。让学生深入理解扭秤实验的原理，为后面的亲自动手实验做准备。培养学生的自学能力和分析能力。在分析过程中学生能感受到库仑的智慧，以及库仑遇到困难不放弃的勇气。小组合作定量验证小组合作定量验证小组合作定量验证小组合作定量验证启发引导独立思考实验验证启发引导独立思考实验展示启发引导独立思考实验展示小组合作动手实验师生交流总结受库仑扭秤实验的启发，利用转化法和方大放思想，通过自制实验教具，迁移应用灵敏电流计的表头进行库仑力的定量验证，将库仑力的大小转化为电流表指针的偏转的，并将大小放大为偏转格数。这就是一种将力的效果转化放大的思想。创新：仪器的迁移应用，【思考】如何比较力的大小读数减掉初始值的指针偏转格数。【思考】如何距离的测量？前后移动右球，使两球在一条水平线上，左右同时移动两滑块，让定位杆对准左球，利用间隔板确定两球间距，简化读数步骤，提高实验效率。读取数据方法的改良【实验设计】设计实验内容和步骤实验一、q一定时，保持电荷量不变，通过间隔板改变作用距离，验证实验二、r一定时，利用均分法改变其中一个小球的电荷量，验证【小组合作实验】给出具体的实验操作步骤，给以指导。通过交流、小组合作，记录数据，完成实验单。【小组汇报、成果展示】实验扩展误差分析实验方案和定量分析引导：1.认识实验装置2.理解转化法和放大法的应用3.熟悉装置工作原理4.明确距离和电荷量的调整方法5.明确指针偏转格数的读取结合库仑扭秤实验，体会该教具的工作原理，设计思路，以及转化法、放大法等科学方法。学生观看提前录制的实验视频，准备动手完成第二个实验学生小组交流学生动手实验学生交流展示【实验结论】当电荷量一定时，电荷间作用力与距离的平方成反比当距离一定时，电荷间作用力与电荷量的乘积成正比通过自制器材，培养学生的创新意识，明确本套装置的工作原理，关键是结构和两个创新点：一是仪器的迁移应用，二是读取数据方法的改良。通过和学生一起了解仪器的工作原理，进一步体会库仑扭秤实验原理，为学生亲自动手定量验证做准备。通过实验观察和数据处理，直观的得到当电荷量一定时，库仑力与距离平方的倒数成正比的关系图像，便于学生分析讨论得出结论。通过学生动手实验，体会放大、转化、均分的方法，深入理解库仑扭秤实验的原理，并且培养了学生动手操作、数据处理、分析总结的能力。学生了解图像不过原点的原因，并能综合两个实验结论验证得出电荷间作用力与电荷量和距离的定量关系。学以致用师生交流讲授法练习讲解拓展思维给出课本例题，学生完成后由学生简单讲解并给出规范答案。【提问】1、如何计算静电力和万有引力。2、如何估算：找临近的数值代替，方便运算。【拓展训练】两个以上点电荷间静电力的计算：多个点电荷对某一点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷作用的矢量和任何一个带电体都可以看成有许多点电荷组成,由库仑定律、平行四边形定则，可求出带电体之间的的静电力。【回答】库仑定律公式万有引力公式【总结结论】研究微观粒子间的相互作用时，经常把万有引力忽略不计认真思考、独立完成、