2024-2025学年新教材高中物理 第九章 静电场及其应用 2 库仑定律教学设计 新人教版必修3

2024-2025学年新教材高中物理第九章静电场及其应用2库仑定律教学设计新人教版必修3科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年新教材高中物理第九章静电场及其应用2库仑定律教学设计新人教版必修3教学内容分析嘿，亲爱的同学们，今天咱们要一起探索一个神奇的世界——静电场及其应用，重点来聊聊库仑定律。这可是咱们高中物理必修3教材第九章的内容哦。说到库仑定律，它就像静电场里的指挥棒，能帮我们量出两个电荷之间的作用力大小。这节课，咱们就结合课本，用实际操作来感受这个定律的魅力！🔍💡核心素养目标1.发展科学探究能力，通过实验操作理解库仑定律。

2.培养科学思维，学会从定性到定量的分析电荷间作用力的方法。

3.增强科学态度与责任，认识到静电场在实际生活中的应用价值。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

同学们在前面的学习中，已经对电荷的基本概念、电场的基础知识有了初步的认识，了解了电场强度和电势等基本概念。此外，对点电荷的电场分布和电场线也有一定的了解，这些知识为学习库仑定律奠定了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中学生对物理学科普遍保持较高的兴趣，尤其是对与日常生活相关的物理现象。他们在学习过程中，表现出较强的动手操作能力和观察能力。在风格上，部分同学偏好通过实验直观理解物理现象，而另一部分同学则更倾向于通过公式推导和数学分析来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习库仑定律时，同学们可能会遇到以下困难和挑战：一是理解库仑定律的数学表达形式，包括点电荷的定义和距离的测量；二是将库仑定律应用于实际问题中，如计算两个电荷之间的作用力；三是理解库仑定律在复杂电场中的适用范围。针对这些困难，教师需要引导学生通过实验、讨论等方式，逐步克服学习中的障碍。教学资源准备1.教材：确保每位学生都配备了新人教版必修3教材，特别是第九章静电场及其应用的相关部分。

2.辅助材料：准备库仑定律的动画演示视频、电荷分布的示意图、库仑定律公式变化的图表等，以帮助学生直观理解。

3.实验器材：准备好用于演示库仑定律的静电传感器、带电小球、绝缘棒等实验器材，确保其完整性和操作的安全性。

4.教室布置：设置分组讨论区，以便学生进行互动交流；在实验操作台安排实验设备，确保实验空间充足。教学过程设计###导入环节（5分钟）

**环节一：创设情境**

1.**用时**：1分钟

-教师展示生活中常见的静电现象图片，如静电吸附纸屑、静电火花等，引发学生思考。

**环节二：提出问题**

2.**用时**：2分钟

-教师提出问题：“你们知道为什么会有静电现象吗？电荷之间到底是怎么作用的呢？”

-学生分组讨论，教师巡视，收集学生的想法。

**环节三：激发兴趣**

3.**用时**：2分钟

-教师简要回顾静电场的基本知识，强调电荷间作用力的研究意义，激发学生学习库仑定律的兴趣。

###讲授新课（20分钟）

**环节一：库仑定律的概念**

4.**用时**：5分钟

-教师介绍库仑定律的定义，强调两点电荷间作用力与电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

-展示库仑定律的公式，引导学生理解公式的含义。

**环节二：库仑定律的数学表达**

5.**用时**：5分钟

-教师详细讲解库仑定律的数学表达，包括公式推导过程，强调数学运算的严谨性。

-学生跟随教师进行公式推导练习。

**环节三：库仑定律的应用**

6.**用时**：5分钟

-教师通过实例讲解库仑定律在实际问题中的应用，如计算电荷间的相互作用力。

-学生独立完成相关计算题。

**环节四：实验演示**

7.**用时**：5分钟

-教师演示静电传感器测量电荷间作用力的实验，引导学生观察实验现象。

-学生分组讨论实验结果，总结库仑定律的应用。

###巩固练习（15分钟）

**环节一：课堂练习**

8.**用时**：10分钟

-教师发放练习题，学生独立完成。

-教师巡视，解答学生在练习中遇到的问题。

**环节二：小组讨论**

9.**用时**：5分钟

-学生分组讨论练习题，教师参与其中，引导学生深入思考。

-各小组分享讨论成果，教师点评并总结。

###课堂提问（5分钟）

**环节一：提问环节**

10.**用时**：5分钟

-教师提出几个与库仑定律相关的问题，让学生回答。

-学生积极回答，教师点评并给予反馈。

###师生互动环节（5分钟）

**环节一：问题解答**

11.**用时**：5分钟

-教师针对学生在练习和讨论中提出的问题进行解答。

-学生提问，教师回答，强化学生对知识的理解。

###教学总结（5分钟）

**环节一：总结归纳**

12.**用时**：5分钟

-教师总结本节课的学习内容，强调库仑定律的重要性和应用价值。

-学生回顾学习重点，教师点评学生的学习成果。

###核心素养拓展（5分钟）

**环节一：思维拓展**

13.**用时**：5分钟

-教师引导学生思考库仑定律在高科技领域的应用，如纳米技术、卫星通信等。

-学生分享自己的见解，教师总结并鼓励学生关注科学前沿。

###课后作业布置（5分钟）

**环节一：作业布置**

14.**用时**：5分钟

-教师布置课后作业，包括相关练习题和思考题。

-学生领取作业，教师强调作业完成的时间和质量要求。拓展与延伸1.**拓展阅读材料**：

-《电荷与电场》科普读物：介绍电荷的性质、电场的产生和分布，以及电荷间相互作用的基本原理，有助于学生深入理解库仑定律的背景知识。

-《物理实验手册》中的静电实验章节：详细描述静电实验的操作步骤和实验现象，如静电感应、静电场线实验等，让学生通过实验加深对库仑定律的理解。

-《纳米技术导论》中关于电荷和电场在纳米尺度上的应用：探讨电荷在纳米材料中的作用以及电场在纳米器件设计中的应用，激发学生对物理知识在高科技领域的兴趣。

2.**课后自主学习和探究**：

-学生可以尝试自己设计一个实验，验证库仑定律在不同条件下的准确性，如改变电荷量、距离等变量，观察结果的变化。

-鼓励学生查找有关库仑定律的历史资料，了解该定律的发现过程和科学家的研究方法，培养学生的科学探究精神。

-学生可以探索库仑定律在生活中的实际应用，例如静电除尘器、静电复印机等，将理论知识与实际生活相结合。

-通过网络资源，学生可以观看有关静电场和库仑定律的科普视频，丰富自己的知识视野。

-学生可以组成学习小组，共同研究电荷在电磁学中的其他重要概念，如电场强度、电势能等，形成一个完整的知识体系。

3.**知识点全面**：

-拓展阅读和自主学习应涵盖电荷的性质、电场的定义、库仑定律的数学表达式、电场线与电势的关系、电场强度与电势梯度等知识点。

-学生应了解库仑定律在不同条件下的适用范围，如真空中两点电荷的作用力、介质中的电荷分布等。

-通过拓展学习，学生应掌握如何将库仑定律应用于实际问题中，如计算电荷间的相互作用力、分析静电场中的电荷分布等。

4.**实用性**：

-拓展学习内容应紧密联系实际，如通过实验设计提高学生的动手能力，通过科普读物增强学生对物理学的兴趣。

-学生在学习过程中，应学会如何运用所学知识解决实际问题，如设计简单的静电防护装置，提高安全意识。

-通过课后自主学习和探究，学生可以培养独立思考、合作交流的能力，为未来的学习和职业发展打下坚实的基础。典型例题讲解**例题1：**

两个点电荷分别带电量为+2C和-3C，它们之间的距离为0.1m。求它们之间的库仑力。

**解答过程：**

根据库仑定律，两个点电荷之间的作用力F可以表示为：

\[F=k\frac{|q_1\cdotq_2|}{r^2}\]

其中，\(k\)是库仑常数，其值约为\(8.99\times10^9\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2\)，\(q_1\)和\(q_2\)分别是两个电荷的电量，\(r\)是它们之间的距离。

代入已知数值：

\[F=8.99\times10^9\frac{|+2\,\text{C}\cdot-3\,\text{C}|}{(0.1\,\text{m})^2}\]

\[F=8.99\times10^9\frac{6\,\text{C}^2}{0.01\,\text{m}^2}\]

\[F=8.99\times10^{11}\,\text{N}\]

由于两个电荷异性相吸，所以作用力为吸引力。

**例题2：**

一个点电荷带电量为5C，放置在距离它2m处有一个点P。求点P处的电场强度。

**解答过程：**

电场强度E由点电荷产生的电场强度公式给出：

\[E=k\frac{|q|}{r^2}\]

代入已知数值：

\[E=8.99\times10^9\frac{5\,\text{C}}{(2\,\text{m})^2}\]

\[E=8.99\times10^9\frac{5}{4}\,\text{N/C}\]

\[E=2.2475\times10^{10}\,\text{N/C}\]

**例题3：**

在一个电场中，一个带电量为-4C的点电荷受到的电场力为8N。求该电场的电场强度。

**解答过程：**

电场强度E可以通过电场力F和电荷量q的关系来计算：

\[E=\frac{F}{q}\]

代入已知数值：

\[E=\frac{8\,\text{N}}{-4\,\text{C}}\]

\[E=-2\,\text{N/C}\]

负号表示电场的方向与电荷受到的力的方向相反。

**例题4：**

两个点电荷分别带电量为+6C和-2C，它们之间的距离为0.5m。求它们之间在x轴上任意一点P处的电场强度。

**解答过程：**

由于电场是矢量，我们需要分别计算两个电荷在点P处产生的电场强度，然后进行矢量相加。

对于+6C电荷：

\[E_1=k\frac{|+6\,\text{C}|}{(0.5\,\text{m})^2}\]

\[E_1=8.99\times10^9\frac{6}{0.25}\]

\[E_1=2.176\times10^{11}\,\text{N/C}\]

对于-2C电荷：

\[E_2=k\frac{|-2\,\text{C}|}{(0.5\,\text{m})^2}\]

\[E_2=8.99\times10^9\frac{2}{0.25}\]

\[E_2=7.196\times10^{10}\,\text{N/C}\]

由于两个电荷在x轴上，电场方向相同，所以总电场强度为：

\[E=E_1+E_2\]

\[E=2.176\times10^{11}+7.196\times10^{10}\]

\[E=2.976\times10^{11}\,\text{N/C}\]

**例题5：**

在一个均匀电场中，一个带电量为+8C的点电荷从A点移动到B点，移动距离为0.3m。如果电场强度为2N/C，求电场力对电荷做的功。

**解答过程：**

电场力做的功W可以通过电场力F和移动距离d的关系来计算：

\[W=F\cdotd\]

电场力F可以通过电场强度E和电荷量q的关系来计算：

\[F=q\cdotE\]

代入已知数值：

\[F=8\,\text{C}\cdot2\,\text{N/C}\]

\[F=16\,\text{N}\]

\[W=16\,\text{N}\cdot0.3\,\text{m}\]

\[W=4.8\,\text{J}\]

电场力对电荷做的功为4.8焦耳。教学反思与总结这节课，咱们一起探讨了静电场及其应用中的库仑定律，我觉得收获颇丰。现在，我想和大家分享一下我的教学反思和总结。

首先，在教学方法上，我尝试了创设情境的方式导入新课，发现这种做法挺有效的。通过展示生活中的静电现象，学生们对库仑定律的兴趣一下子就被调动起来了。他们积极地参与讨论，提出了一些很有趣的问题，这也让我意识到，激发学生的学习兴趣是教学的关键。

在讲授新课的过程中，我尽量用通俗易懂的语言来解释复杂的物理概念。比如，在讲解库仑定律的数学表达时，我用了实例来帮助学生理解公式中的各个变量。我发现，这种方法不仅让学生更容易掌握知识，还能提高他们的逻辑思维能力。

当然，也有一些不足之处。比如，在实验演示环节，由于时间有限，我只展示了一个简单的实验。实际上，我应该在实验前详细讲解实验原理和步骤，让学生提前有所