2019-2020年高中物理 《点电荷之间的相互作用规则-库仑定律》教案 教科版选修1-1

2019-2020年高中物理《点电荷之间的相互作用规则-库仑定律》教案教科版选修1-1教学目的：1、知道电荷、点电荷、基本电荷的概念，及电量的单位2、了解电荷之间的相互作用规律，掌握库仑定律3、了解电荷守恒的观点重点和难点：库仑定律教法说明：1、库仑定律时十分重要的内容，而本定律的定量实验十分困难，因此希望通过迁移来帮助学生理解2、迁移点：物理模型：质点——点电荷物理规律：万有引力——库仑定律物理方法：猜想＋推理＋试验验证3、题的突破口：做好定性演示实验学法知道：理想化方法联想、类比、迁移的方法教学过程；一、引入新课1、阅读引言讨论：电磁学研究对人类技术发展的意义（电子计算机、广播电势通讯、核电技术等）2、因此我们要认真学习有关电磁学知识二、新课教学1、电荷、电荷守恒定律（1）摩擦起电和两种电荷（演示玻璃棒摩擦起电）两种电荷：正电荷——与丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷负电荷——与毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷（2）电荷守恒定律：（先介绍使物体带电的方法：摩擦起电、接触起电、感应起电）（3）电荷间相互作用的规律：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引带电体的性质：吸引轻小的物体（4）物体所带电荷的多少叫电量（用Q或q表示）（5）基本电荷：元电荷最小负电荷：一个电子所带的电量e＝－1.60×10－19库仑最小正电荷：一个质子所带的电量e＝1.60×10－19库仑任何物体所带的电量都使e的整数倍（6）点电荷：为了研究方便，引入点电荷的概念类比质点：只有质量，没有大小的电荷点电荷：只有电量，没有大小的电荷大小d<<电荷间的距离r例：直径为d=1cm，相距为r＝3cm，点电荷吗？直径为d=1cm，相距为r＝100cm，点电荷吗？2、电荷间的作用规律a、演示1：玻璃棒吸引纸屑现象：近跳远无反应说明电荷对较小物体的吸引力与距离有关，与所带电荷的多少有关演示2：带电球之间的相互作用与距离有关演示3：带电球之间的相互作用，与电量的多少有关用同样的小球分去一半，则偏角减小问题：F到底跟什么因素有关？猜想：b、迁移:类比万有引力c、小结：库仑研究问题的方法（1）从牛顿的万有引力定律受到启发（2）大胆提出猜想（3）试验验证d、推广：有兴趣的同学不妨看选修教材，对引力常量测定做一番交代e、小结：库仑定律内容：在真空中两个点电荷的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上条件：真空中的点电荷规律:方向：在连线上，同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引k=9.0×109N·m2/c2举例：2019-2020年高中物理《热力学第一定律》教案沪科版选修3-3●教学目标一、知识目标１.能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，公用Δu=W+Q分析和计算问题.2.能综合运用学过的知识，有关计算，分析，解决有关问题.二、能力目标１.会用热力学第一定律Δu＝W＋Ｑ分析和计算问题；2.会用能量转化和守恒的观点分析物理现象.三、德育目标通过形形色色的永动机设计方案的失败，使学生明白不可能不付出代价就从自然界创造动力，而只有有效地利用自然界提供的各种能源.●教学重点能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用Δu=W+Q分析和计算问题.●教学难点如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象，如何综合运用学过的知识，用能量守恒定律进行有关计算、分析、解决有关问题.●教学方法讲练法、分析归纳法、阅读法●教学用具投影仪、投影片●课时安排1课时●教学过程［投影］本节课的学习目标：１.掌握热力学第一定律及其公式表达，能够从能量转化的观点理解这个定律；2.会用公式Δu=W+Q分析和计算问题；●学习目标完成过程一、引入［问］改变物体内能的方式有哪些？［学生］做功和热传递是改变物体内能的两种方式.［教师］既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么功，热量跟内能的改变之间一定有某种联系，本节课我们就来研究这个问题.二、新课教学（一）热力学第一定律［投影］1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？②如果物体对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：①如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？［学生解答思考题］教师总结一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少.如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多少.［问］如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？［板书］Δu=W+Q［介绍］该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律.［投影］定律中各量的正、负号及含义［投影］例题一定质量的气体，在被压缩的过程中外界对气体做功３００J，但这一过程中气体的内能减少了300 J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？解：由题意知Ｗ＝300 J Δu=- 300 J，根据热力学第一定律可得:Q=Δu-W=-300 J-300 J=-600 J Q 为负值表示气体放热，因此气体放出６００J的热量.［强化训练］1.如图所示，用力Ｆ压缩气缸中的空气，力Ｆ对空气做了1800 J的功，同时气缸向外放热xx J，空气的内能改变了多少？2.关于物体内能的变化，以下说法中正确的是.A.物体吸收热量，内能一定增大B.物体对外做功，内能一定减少C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变参考解答：1.由热力学第一定律：Δu=W+Q得：＋1800 J+(-xx )J=Δu∴Δu=-200 J即空气内能减少了200 J2.解析：根据热力学第一定律Δu=W+Q，物体内能的变化与外界对气体做功（或气体对外界做功），气体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关，物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故Ａ错，同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减小，Ｂ错；若物体吸收的热量与对外做功相等，则内能不变，Ｃ正确.而放热与对外做功是使物体内能减小，所以Ｄ错.所以本题正确答案为Ｃ［强化训练］１.如图所示，Ａ、Ｂ容器中各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定，Ａ、Ｂ底部由带有阀门Ｋ的管道相连，整个装置与外界绝热，原先Ａ中水面比Ｂ中高，打开阀门，使Ａ中的水逐渐向Ｂ中流，最后达到平衡，则在这个过程中，大气压力对水做功是，水的内能增加为（设水的密度为ρ，活塞面积分别为S A、S B，原图1来Ａ、Ｂ中高度差为h ）2.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的Ａ、Ｂ两部分气体，Ａ的密度小，Ｂ的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Ｑ，气体内能增量为Δu ，则.A.Δu =QB.ΔU ＜QC.Δu ＞QD.无法比较３.光滑的水平桌面上有一块质量M =400 g 的木块，被一颗质量m =20 g 以水平速度 v =500 m/s 飞行的子弹击中，子弹射出木块时的速度v =300 m/s.若子弹击中木块的过程中，系统损失的机械能全部转化为内能，其中η=41.8%部分被子弹吸收使其温度升高，已知子弹的比热c =125 J/kg ·℃，试求子弹穿过木块过程中升高的温度.参考答案：1.打开阀门Ｋ后，根据连通器原理，最后Ａ、Ｂ两管中的水面将相平，即Ａ中的水面下降，Ｂ中的水面上升，设Ａ中水面下降h 1，Ｂ管水面上升的距离为h 2，由于水的总体积保持不变，故：S A h 1=S B h2A 管中的水受到向下的大气压力，与水面下降的方向相同，所以大气压力对水做正功，设大气压强为p 0，对水做的功为Ｗ１，则：W 1=F 1h 1=p 0S A h1B 管中的水也受到向下的大气压力，与水面上升的方向相反，所以大气压力对水做负功，用Ｗ２表示大气压力做的功，有：Ｗ２＝－Ｆ２h 2= -p 0S B h2大气压力对水做的总功为：W =W 1+W 2=p 0S 1h 1-p 0S 2h2又S 1h 1=S 2h 2 所以W=0即大气压力对水不做功阀门打开后，水从高处流向低处.在这个过程中水的重力做正功，所以水的内能增加量等于水的重力势能的减小量.2.解：Ａ、Ｂ气体开始的合重心在中线下，混合均匀后重心在中线，所以系统重力势能增大，由能量守恒知，吸收热量一部分增加气体内能，一部分增加重力势能.3.解：子弹穿过木块过程中，水平方向不受外力，由动量守恒可算出木块获得的速度，根据子弹长一木块系统损失的机械能可算出产生的热能，由此可算出子弹所升高的温度.设子弹穿出木块后，木块的速度设为V ,则mV =mV 1+MV 即m/s 10m/s 400)300500(20)(1=-⨯=-=M v v m V ，子弹与木块系统损失的机械能 J 1580J )101040021300102021(J 500102021)2121212323232212=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=+-=∆---MV mV L mV E 据能量守恒定律，子弹穿越过程中系统增加的内能为:Δu =ΔE=1580 J设子弹升高温度为Δt ,则：ηΔu =cm Δt∴Δt =℃=264 ℃三、小结本节课我们主要学习了热力学第一定律：热力学第一定律是研究功、热量和内能改变之间关系的.如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所作的功Ｗ加上物体从外界吸收的热量Ｑ等于物体内能的增加Δu.即Δu=Q+W该定律既适用于外界对物体做功，物体吸热，内能增加的情况，也适用于物体对外做功.向外界散热和内能减少的情况.为了区别以上两种情况，在应用Δu=Q+W进行计算时，它们的正负号规定如下：W＞0,表示外界对系统做功；Ｗ＜0,表示系统对外界做功；Q＞0,表示系统从外界吸热；Ｑ＜0，表示系统向外界放热；Δu＞0,表示系统内能增加；Δu＜0,表示系统内能减少；。