选修3-1 1.2 库仑定律
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《库仑定律》教学设计方案与反思课题名称《库仑定律》科目高中物理对象高二年级教学时间1课时(40分钟)学情分析学生从初中升入高中,由于社会舆论,对高中课程充满神秘感,心理就有一些胆怯阴影的存在;家长、亲人对学生期望很高,这一殷切希望未能从学生实际出发,却变为学生的负担与压力,成为心理发展的阻力。
由于个性很强,据自己的爱好,有严重的学科倾向性,在学习过程中物理无疑成为个别学生放弃的对象……,诸如这些方面,直接影响学生物理课学习的活动状态、活动方式、活动进程、活动效率与效果。
对此我们就要研究,寻找良好的对策。
教学目标一、情感态度与价值观1、掌握库仑定律,知道点电荷的概念,并理解真空中的库仑定律.2、会用库仑定律进行有关的计算.二、过程与方法1、渗透理想化方法,培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力.2、渗透控制度量的科学研究方法三、知识与技能通过元电荷的教学,渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点.教学重点、难点1.库仑定律和库仑力的教学.2.关于库仑定律的教学教学资源演示实验、多媒体课件教学过程教学活动1一、库仑定律:1、电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
提问:那么电荷之间的相互作用力和什么有关系呢?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:真空中两个静止的点电荷的相互作用跟它们所带FQrFmrFFQGm mF F 122222122121 21919113127160160910167=kQ=Gm=kQ=9.01010106.67101010=2.310 111939,,·×××××××××××....-----(2)电荷间作用力为一对相互作用力,遵循牛顿第三定律。
1.2库仑定律导学案物理备课组 主备人:一.电荷间的相互作用力自主阅读课本P5的实验猜想:静电力的大小:可能与哪些因素有关,说出猜测的理由?问题2:该实验能证实我们的猜想吗?那么这一问题是由谁解决的?二.库仑的实验——库仑扭称实验阅读课本P6的实验问题3:(1)库仑的实验装置是怎样的?与哪个实验很相似?(2)库仑用到什么研究方法?(3)如何解决电荷测量问题,验证F 与Q 的关系?如何验证 F 与r 的关系?(4)库仑的实验得出了什么结论?三.库仑定律自主阅读课本(1)内容:(2)公式:问题4:库仑力的公式与哪个力的公式很相似?库仑定律是否也有适用条件呢?(3)适用条件:问题5:什么是点电荷?与哪个理想模型的定义很相似?问题6:库仑定律中的常量K 是怎样得出的?物理意义是什么?(4)静电力常量K 的值:(5)库仑力合成和分解遵守的法则:【例题1】:已知氢核(质子)质量1.67×2710-kg .电子的质量是9.1×3110-kg ,在氢原子内它们之间的最短距离为 5.3×1110- m 。
试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。
思考:1.库仑定律中的q 1和q 2是否带正负号?2.此题的结论说明什么问题?三.库仑定律的应用例题2:真空中有三个点电荷,它们固定在边长50 cm 的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷都是 +2 ×-610 c,求 其中一个电荷所受的库仑力。
课堂训练1. 两个质量分别是m 1、m 2的小球,各用长为L 的丝线悬挂在同一点,当两球分别带同种电荷,且电荷量分别为q 1、q 2时,两丝线张开一定的角度,如图所示,则下列说法正确的是( )A.B.C.D.2.在光滑的绝缘水平面上放着带电小球甲和乙,若它们带电荷量的关系是,质量的关系是,则它们在库仑力作用下产生的加速度之比是( )A. B.C. D.3.如图所示,三个点电荷固定在一直线上,的距离为距离的2倍,每个点电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个点电荷的电荷量之比为( )A. -9:4:-36B. 9:4:36C. -3:2:-6D. 3:2:64. 竖直墙面光滑且绝缘,地面粗糙也绝缘,小球A 、B 带有同种电荷,用指向墙面的水平力F 作用于小球B .两球分别静止在竖直墙面和水平地面上,如图所示,若将小球B 向左推动少许,当两球重新达到平衡时,作用于B 的水平力仍为F ,与原来的平衡状态相比较( )A .地面对B 球摩擦力变大B .地面对B 球支持力变大C .竖直墙面对小球A 的弹力变大D .AB 两球之间距离变大5.两个相同小气球带等量电荷(可看作点电荷),两气球相距为L 0,细线间夹角为θ,悬挂物体的质量为m ,气球悬浮在空中不动,求气球的带电量。
选修3-1物理公式1.库仑定律 公式:221rq q k F =(q 单位C ,r 单位是m ,F 单位是N ) 静电力常量k = 9.0×109N·m 2/C 22.电场强度(1)定义式:E =qF 单位是:N/C 或V/m ;注意:电场强度E 与F 、q 无关 (2)点电荷电场:E=2r kQ (3)匀强电场:E=d U 3.电势 公式:q E p =ϕ(与试探电荷无关) 单位:伏特(V ) 1V=1J/C4.电势差 (1)公式:B A AB U ϕϕ-= 电势差的单位:伏特 符号V 1V=1 J/C(2)电场力做功与电势差的关系:B A AB qU W =或qW U B A B A =(条件任何电场) (3)电势差与电场强度的关系E=dU AB 或Ed U AB =[条件:①匀强电场,②d 为匀强电场中两点沿电场线方向的距离(等势面间的距离)③电场强度与电势无直接关系。
]5.电容(1)定义式:U Q C =,C 不由Q 、U 决定 (2)电容单位:法拉 符号:F 1F=1 C/V 还有微法(μF )和皮法(pF ) 1 F=106μF=1012pF(3)决定式:kdS C πε4=(平行板电容器),式中k 为静电力常量。
ε为介电常数,真空中ε=1,空气中通常也取1,S 为板间正对面积,不可简单的理解为板的面积,d 为板间的距离。
6.带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中运动受力仅有电场力(与初速度垂直且恒定),不考虑重力,故带电粒子做类平抛运动。
粒子在电场中的运动时间 t=0v L 加速度 a=m Eq =mdqU 竖直方向的偏转距离: y=21at 2=.2)(2120220U dmv qL v L md Uq =⋅ 粒子离开电场时竖直方向的速度为v 1=at =0v L md Uq 速度为: v=20202021)(v v L md Uq v v +=+ 粒子离开电场时的偏转角度θ为:tan θ=.arctan 202001U dmv qL U d mv qL v v =⇒=θ 7.电流:(1)定义式:tq I =注意:在电解液中通过某一横截面的电荷q 应当是正、负离子电荷量的绝对值之和。
高中物理选修3-1公式1.电场1.1 电荷的均分公式:q = (q1 + q2)/21.2 库仑定律:F = kq1q2/r^21.3 加速度:a = qU/md1.4 偏转量:y = qUl^2/22mdv^21.5 偏转角:tanθ = qUl/2mdv (不带正负号)1.6 带电粒子在电场中的加速度和偏转量:使用k =9.0×10^9 N·m^2/C^2和点电荷球心间距离r1.7 电场强度的定义式:E = F/q,电场强度的方向为正检验电荷受力的方向1.8 点电荷的场强:EA = kQ/r^2(Q为场源电量)1.9 电场力做功:___(带正负号)1.10 电场力做功与电势能变化的关系:W电 = -ΔE1.11 电势差的定义式:___(带正负号)1.12 电势的定义式:ϕA = WAP/q(带正负号,P代表零势点或无穷远处)1.13 电势差与电势的关系:UAB = ϕA - ϕB1.14 匀强电场的电场强度与电势差的关系:E = U/d(d为沿场强方向的距离)1.15 带电粒子在电场中的加速度:v = (2qU/m)^0.51.16 带电粒子在电场中的偏转:y = qUl^2/2mdv^2 =l^2U^2/4dUm1.17 电容的定义:C = Q/U,单位:法拉F1.18 平行板电的电容:C = εS/4πkd2.电路2.1 电阻定律:R = ρl/S(l为电阻率)2.2 串联电路电压的分配:U1/U = R1/(R1 + R2),U2/U = R2/(R1 + R2)2.3 并联电路电流的分配:I1/I = R2/(R1 + R2),I2/I =R1/(R1 + R2)2.4 串联电路的总电阻:R串 = R1 + R2(等于nR)2.5 并联电路的总电阻:R并 = R1R2/(R1 + R2)(等于R12/R1+R2/n)2.6 I-U伏安特性曲线的斜率:k = tanθ = 1/R2.7 部分电路欧姆定律:I = U/R2.8 闭合电路欧姆定律:I = E/(R + r)2.9 闭合电路的路端电压与输出电流的关系:U = E - Ir2.10 电源输出特性曲线:电动势E等于U轴上的截距,内阻r等于直线的斜率r = tanθ = E/I2.11 多用电表:若将电压表量程扩大n倍,需串联电阻R 串 = (n-1)Rg;若将电流表量程扩大n倍,需并联电阻R并 = R/(n-1)。
教学设计2 库仑定律本节分析本章的核心是库仑定律,它既是电荷之间相互作用的基本规律,又是学习电场强度的基础.因此,在本节教学中对电荷之间的相互作用,不仅要求学生定性知道,而且通过库仑定律的教学还要求定量了解,但对库仑定律的解题应用,则只限于真空中两个点电荷之间相互作用的一些简单计算.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.本节的教学内容主线有两条:知识层面上掌握真空中点电荷之间相互作用的规律即库仑定律;方法层面上研究多个变量之间关系的方法,间接测量一些不易测量的物理量的方法,及研究物理问题的其他基本方法.学情分析学生在高一已经学习了万有引力的基本知识,为过渡到本节的学习起着铺垫作用.上一节学生已经学习了电荷及电荷守恒定律,知道了使物体带电的几种方法,并且知道了在物体起电的过程中,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:同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引.高二的学生已具备了一定的探究能力、逻辑思维能力及推理演算能力.能在教师指导下通过观察、思考,发现一些问题和解决问题.教学目标错误!知识与技能(1)掌握库仑定律,知道点电荷的概念,并知道库仑定律的适用条件.(2)运用库仑定律进行有关的计算.●过程与方法(1)渗透理想化方法,培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力.(2)渗透控制变量的科学研究方法.●情感、态度与价值观通过对本节学习,培养学生从微观的角度认识物体带电的本质,认识理想化是研究自然科学常用的方法,培养科学素养,认识类比的方法在现实生活中的广泛应用.教学重难点错误!重点:库仑定律及适用条件.错误!难点:库仑定律的实验.教学方法教师启发引导教学与探究法相结合,并辅以问题法、演示法、归纳法等.教学准备演示实验、多媒体课件等.教学设计(设计者:赵雪玲)教学过程设计演示一:让带电物体A靠近悬挂在丝线上的带正电小球,观察在不同距离时小球的偏转角研究方法-—控制变量法)控制电荷量Q不变与r2关系;)控制带电小球之间的距离验证静电力F板书设计2 库仑定律一、库仑定律1.内容:真空中两个静止的点电荷的相互作用跟它们所带电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上2.库仑定律表达式:F=k q1q2 r23.库仑定律的使用条件:真空中两个点电荷之间相互作用4.点电荷:一种理想模型.当带电体的大小比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷二、库仑的实验1.实验方法:控制变量法2.实验思想:(1)小量放大(2)电荷均分教学反思库仑定律是静电学的第一个实验定律,是定量描述点电荷之间的相互作用关系的规律,是学习电场强度的基础,其核心是点电荷之间的相互作用力,理解它的关键就是要理解点电荷.由于它还与力的平衡有密切的联系,所以本节在本学科有重要的地位,本节教学对一些重点、难点知识要进行合理的设计.1.对于电荷之间相互作用力的定量规律,可以让学生先有一个定性的概念,可以通过实验让学生观察讨论并总结.2.对于库仑定律需要强调的有:(1)库仑定律仅适用于计算在真空中两个点电荷的相互作用力,在干燥的空气中也近似成立,而在其他电介质中使用该定律需要增加条件.(2)由于库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷的相互作用力大小,因此在实验演示、给出点电荷的定义之后直接提出库仑定律.(3)库仑定律和万有引力定律之间的相似性可以让学生通过练习,自己认识对比并讨论.(4)点电荷的电性有正负之分,但在计算静电力的大小时,可用所带电荷量的绝对值进行计算.根据电荷之间的电荷异同来判断是引力还是斥力.(5)当一个点电荷受到多个点电荷的作用,可以根据力的独立作用原理进行力的合成分解并进行矢量运算.3.对比引力常量测定的卡文迪许扭秤实验,说明库仑扭秤实验的原理,帮助学生理解本节知识.错误!库仑定律的发现过程与启示库仑定律可以说是一个实验定律,也可以说是牛顿引力定律在电学和磁学中的“推论”.如果说它是一个实验定律,库仑扭秤实验起到了重要作用,而电摆实验则起了决定作用;即便是这样,库仑仍然借鉴了引力理论,模仿万有引力的大小与两物体的质量成正比的关系,认为两电荷之间的作用力与两电荷的电荷量也成正比关系.如果说它是牛顿万有引力定律的推论,那么普利斯特利和卡文迪许等人也做了大量工作.因此,从各个角度考察库仑定律,重新准确地对它进行认识,确实是非常必要的.1.科学家对电力的早期研究人类对电现象的认识、研究,经历了很长的时间.直到16世纪人们才对电现象有了深入的认识.吉尔伯特比较系统地研究了静电现象,第一个提出了比较系统原始理论,并引入了“电吸引"这个概念.但是吉尔伯特的工作仍停留在定性的阶段,进展不大。