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視頻標(biāo)簽：庫(kù)侖定律
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：高中物理教材（選修3-1）第一章第2節(jié)《庫(kù)侖定律》廣東省 - 湛江
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高中物理教材（選修3-1）第一章第2節(jié)《庫(kù)侖定律》廣東省 - 湛江
《庫(kù)侖定律》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教材分析】
《庫(kù)侖定律》是高中物理教材（選修3-1）第一章第2節(jié)的內(nèi)容。從知識(shí)發(fā)展的線索看，本節(jié)內(nèi)容的核心是庫(kù)侖定律，它是靜電學(xué)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，是學(xué)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)，是電磁學(xué)的基本定律之一。在理論推導(dǎo)過(guò)程中，有利于強(qiáng)化學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的對(duì)比理解和對(duì)控制變量法的應(yīng)用。
本節(jié)內(nèi)容從定性探究到定量實(shí)驗(yàn)研究帶電體相互作用的規(guī)律，得出庫(kù)侖定律。
【學(xué)情分析】
結(jié)合現(xiàn)階段學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、認(rèn)知水平以及知識(shí)跨度，分析學(xué)生學(xué)情如下：
通過(guò)第1節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道了使物體帶電的三種起電方式，理解了電荷的基本概念，掌握了電荷守恒定律的重要內(nèi)容。學(xué)生已經(jīng)對(duì)看不見(jiàn)摸不到的電學(xué)研究掌握了一定的方法，也萌發(fā)了進(jìn)一步探究的興趣。那么，靜電場(chǎng)的諸多特性究竟對(duì)我們的生產(chǎn)和生活有哪些作用和影響呢？這是學(xué)生亟待解決的問(wèn)題，引入“庫(kù)侖定律”已經(jīng)到了水到渠成的時(shí)候了。
針對(duì)學(xué)生的學(xué)情，給出相應(yīng)的學(xué)法指導(dǎo)：
為適應(yīng)高二學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和思維發(fā)展水平，在本節(jié)課教學(xué)中，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索欲望，合作探究引導(dǎo)學(xué)生觀察思考、理論推導(dǎo)、分析歸納、得出結(jié)論，在其中滲透物理學(xué)的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，從合理猜想到定性分析，再到定量研究，最終得到庫(kù)侖定律的表達(dá)形式，使學(xué)生得到學(xué)習(xí)方法的訓(xùn)練。
通過(guò)展示自制的實(shí)驗(yàn)裝置，點(diǎn)燃學(xué)生的創(chuàng)造熱情，升華教師的教育靈魂，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，科學(xué)指導(dǎo)生活。
【教學(xué)思想】
《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一。”本節(jié)課是一堂比較典型的探究課,師生探究并應(yīng)用庫(kù)侖定律,在教學(xué)設(shè)計(jì)中改變過(guò)去過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳承的傾向,將重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力上,科學(xué)探究貫穿于教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。
1、在庫(kù)侖規(guī)律的探究過(guò)程中，通過(guò)給學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生去討論、去猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生成為電荷間相互作用規(guī)律的“發(fā)現(xiàn)者”，課堂的主人翁，使本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程如同研究課題那樣去進(jìn)行。
2、在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的合作者、引導(dǎo)者和參與者。教學(xué)過(guò)程是師生交流、共同發(fā)展的互動(dòng)過(guò)程。當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí)，教師要和學(xué)生一起猜想、分析，從中點(diǎn)撥他們的思維。
3、教學(xué)過(guò)程是讓學(xué)生通過(guò)探索、思考、研究獲取知識(shí)的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中教師引導(dǎo)，學(xué)生思考，師生共研。本節(jié)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)思想是通過(guò)從現(xiàn)象到本質(zhì)，從定性到定量，逐層深入引導(dǎo)學(xué)生思考，參與探究，在激起學(xué)生興趣的同時(shí)，吸引學(xué)生深入探究，以此滲透培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生的思維邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生積極向上，勇于探索，追求新知的精神。
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【教學(xué)目標(biāo)】
1．知識(shí)與技能目標(biāo)
①了解人類探求電荷間相互作用力的過(guò)程。
②了解庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)，了解庫(kù)侖對(duì)電荷間相互作用力探究的貢獻(xiàn)。 ③了解點(diǎn)電荷。
④掌握庫(kù)侖定律的內(nèi)容及應(yīng)用。 2．過(guò)程與方法目標(biāo)
①通過(guò)對(duì)庫(kù)侖定律建立過(guò)程的探究與學(xué)習(xí)，初步了解研究物理問(wèn)題的一般程序，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用與地位。
②掌握研究物理問(wèn)題的一些常用的方法如：控制變量法、理想模型法、測(cè)量變換法等。 3．情感態(tài)度與價(jià)值觀
①體驗(yàn)探究規(guī)律的樂(lè)趣，體會(huì)研究過(guò)程的艱辛，收獲成就的喜悅，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)困難不退縮，面臨挑戰(zhàn)敢擔(dān)當(dāng)?shù)木瘢囵B(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)，對(duì)探究的熱情。
②培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、合理猜想、實(shí)驗(yàn)探究”的探究物理規(guī)律的科學(xué)方法的能力。 ③通過(guò)靜電力與萬(wàn)有引力的對(duì)比，體悟自然規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性。
④通過(guò)對(duì)庫(kù)侖定律建立的回顧，以及相關(guān)物理史實(shí)的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索未知世界的精神。
通過(guò)以上三個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，不僅可以達(dá)到本節(jié)課的三維目標(biāo)，也可以實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)、學(xué)生創(chuàng)造、社會(huì)發(fā)展三方面的整合。
【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】
教學(xué)重點(diǎn)：①掌握研究物理問(wèn)題的一些基本方法，完成對(duì)庫(kù)侖定律的探究。 ②用庫(kù)侖定律計(jì)算真空中靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力。
教學(xué)難點(diǎn)：靜電實(shí)驗(yàn)的操作，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的科學(xué)分析、歸納總結(jié)。
【教學(xué)策略選擇與設(shè)計(jì)】
為了打造“自主學(xué)習(xí)，合作探究，精講釋疑，訓(xùn)練檢測(cè)”的課堂特點(diǎn)，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，通過(guò)對(duì)本節(jié)課的教法學(xué)法分析，遵照新課改的具體目標(biāo)之一“改變課程實(shí)施過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)其合作交流的能力”的理念。本節(jié)課主要采用探究式、啟發(fā)式、實(shí)驗(yàn)法、分析法、歸納法和討論法等教學(xué)方法。通過(guò)師生一起探索發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，體現(xiàn)“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的新課程教學(xué)原則。
具體的教學(xué)手段有多媒體課件展示、演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、講授法、分組討論法等。
【教具準(zhǔn)備】
自制“電荷之間相互作用”演示儀、“探究影響電荷間相互作用力因素”實(shí)驗(yàn)材料、自制“用簡(jiǎn)易方法定量驗(yàn)證庫(kù)侖定律”演示儀。
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【教學(xué)過(guò)程】
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)內(nèi)容
設(shè)計(jì)意圖
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
（一） 新 課 引 入 利用“靜電鈴”敲響上課鈴聲。 簡(jiǎn)單介紹“靜電鈴”結(jié)構(gòu)，結(jié)合本章第一節(jié)的內(nèi)容，讓學(xué)生猜想其原理。請(qǐng)大家跟隨老師一起來(lái)學(xué)習(xí)電荷間相互作用力的規(guī)律：庫(kù)侖定律。
學(xué)生聆聽(tīng)別致的鈴聲，思考“靜電鈴”的工作原理，學(xué)習(xí)興趣濃厚。 通過(guò)情景教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激起學(xué)生
的求知欲。 電鈴聲音別致，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，活躍了課堂氣
氛，吊足學(xué)生的胃口，設(shè)置懸念，將學(xué)生引入新課環(huán)節(jié)。
（二） 新 課
教
學(xué)
一、教師演示實(shí)驗(yàn)并引導(dǎo)學(xué)生合理猜想
影響電荷間相互作用力的因素
提出問(wèn)題： 通過(guò)何種方法改變鈴聲的強(qiáng)度？
電荷間相互作用力與哪些因素有關(guān)？
引發(fā)學(xué)生思考。 二、學(xué)生分組完成定性實(shí)驗(yàn)探究： 影響電荷間相互作用力因素的影響效果
猜想：電荷間相互作用力可能與帶電體間的距離、電荷量等因素有關(guān)。
如何做實(shí)驗(yàn)定性探究？ (1) 你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)應(yīng)采取什么方法來(lái)研究電
荷間相互作用力與各可能因素的關(guān)系？
學(xué)生：當(dāng)一個(gè)物理量與多個(gè)量相關(guān)時(shí)，
學(xué)生思考：影響電荷間
相互作用力的因素有哪些。
學(xué)生以小組為單位，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，觀察實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
方案，合理分工，相互
配合，完成探究，得出結(jié)論。具體方法是： 1、保證兩帶電體所帶
電量一定，改變兩帶電
體間的距離，觀察橡膠
棒轉(zhuǎn)動(dòng)情況，分析得到
結(jié)論。 2、保證兩帶電體間距
離和其中一個(gè)帶電體
電量不變，改變另一個(gè)
合理猜想，符合認(rèn)知規(guī)律，為本節(jié)課的探究奠定基礎(chǔ)。
學(xué)生經(jīng)過(guò)“電鈴”演示實(shí)驗(yàn)的觀察，科學(xué)猜想到影響電荷間相互作用力的因素可能有距離和電荷量，那么究竟這兩個(gè)因素對(duì)相互作用力有怎樣的影響效果呢？學(xué)生的好奇心已經(jīng)被充分調(diào)動(dòng)，這是學(xué)生
a
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應(yīng)采用控制變量法。
(2) 請(qǐng)閱讀教材，如果要比較這種作用力的大小可以通過(guò)什么方法直觀的顯示出來(lái)？ 學(xué)生：比較橡膠棒轉(zhuǎn)動(dòng)明顯程度。 (3)實(shí)驗(yàn)前先思考:可用什么方法改變（如減少）帶電體的電荷量?
學(xué)生：橡膠棒與毛皮不同程度的摩擦，橡膠棒的帶電量有所不同。
與毛皮摩擦橡膠棒a，將它放在圓盤(pán)頂針上靜置。摩擦另一根橡膠棒b，將它靠近橡膠棒a，觀察現(xiàn)象。
1、改變兩橡膠棒之間的距離，觀察對(duì)比棒a的轉(zhuǎn)動(dòng)情況有何變化？
2、用力多摩擦幾次橡膠棒b與輕輕摩擦一下橡膠棒b與a作用，觀察對(duì)比兩次棒a的轉(zhuǎn)動(dòng)情況有何變化？
通過(guò)觀察對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生得到定性結(jié)論：影響電荷間相互作用力與哪些因素相關(guān)及影響效果。 定性實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
①當(dāng)電量q一定時(shí)，距離r越小，棒的偏轉(zhuǎn)程度越明顯，則作用力F越大。
②當(dāng)距離r一定時(shí)，電量q增加，棒的偏轉(zhuǎn)程度越明顯，則作用力F越大；
實(shí)驗(yàn)條件：保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的干燥、無(wú)風(fēng)。 三、教師演示并引導(dǎo)學(xué)生分析定量實(shí)驗(yàn)：
探究電荷間相互作用力的表達(dá)式
帶電體電量，觀察橡膠棒轉(zhuǎn)動(dòng)情況，分析得到結(jié)論。
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考并對(duì)比，回答相應(yīng)問(wèn)題：
1、橡膠棒經(jīng)與毛皮摩擦后，其表面帶上負(fù)電荷，兩橡膠棒帶同種電荷相互排斥，導(dǎo)致a棒繞頂針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 說(shuō)明電荷之間有相互作用。
2、兩橡膠棒間距離越近，棒a的轉(zhuǎn)動(dòng)效果越明顯。
3、適當(dāng)?shù)妮^長(zhǎng)時(shí)間用力摩擦與輕輕摩擦幾下對(duì)比，棒b所帶電荷量有所不同，較長(zhǎng)時(shí)間用力摩擦其帶電量更多，棒a的轉(zhuǎn)動(dòng)效果更明顯。
學(xué)生完成分組實(shí)驗(yàn)探究后，派小組代表描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，概括實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 亟待解決的問(wèn)題了。
結(jié)合高中物理必修部分對(duì)科學(xué)研究辦法的回顧，學(xué)生自然想到探究本實(shí)驗(yàn)方法和步驟，合理分工探究，通過(guò)觀察現(xiàn)象得到結(jié)論。讓學(xué)生體驗(yàn)到探究的樂(lè)趣和合作解決問(wèn)題的喜悅。
盤(pán)面用不同顏色間隔成16份，便于學(xué)生觀察比較棒的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，實(shí)驗(yàn)教具制作精美，引起學(xué)生的注意，吸引學(xué)生進(jìn)一步思考和探究。
在教材中是通過(guò)庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)來(lái)研究庫(kù)侖定律的，由于庫(kù)侖扭秤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操
5
<結(jié)構(gòu)介紹>：利用萬(wàn)分之一克精度的電子分析天平測(cè)量電荷間相互作用力，兩個(gè)金屬薄片分別連接有絕緣支架，金屬圓片A固定放置在檢測(cè)臺(tái)上，金屬圓片B嵌入固定支架，可以通過(guò)其絕緣支架的刻度測(cè)量?jī)杀∑g距離。
<實(shí)驗(yàn)原理>：將金屬圓片A連同絕緣支架放在分析天平檢測(cè)臺(tái)面上，用“歸零”功能將示數(shù)調(diào)零，再將金屬圓片B連同絕緣距離標(biāo)尺固定在玻璃罩上方，讓兩金屬圓片正對(duì)。當(dāng)用起電機(jī)讓兩金屬圓片帶上同種電荷后，由分析天平示數(shù)通過(guò)單位換算即可得到金屬圓片A所受到的庫(kù)侖力大小。
1、教師演示實(shí)驗(yàn)（請(qǐng)學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）保持電荷量不變，電荷間相互作用力與距離之間的關(guān)系：
距離r（m） 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
F
（9.8×10-7N）
1/r
（m-1）
1/r2
（m-2）
教師引導(dǎo)學(xué)生觀察數(shù)據(jù)，結(jié)合剛剛的定性判斷，大家有什么發(fā)現(xiàn)？F隨r的增大而減小，因此首先考慮做反比例函數(shù)。利用Excel公式計(jì)算1/r，描點(diǎn)作圖。發(fā)現(xiàn)F與1/r的函數(shù)是曲線，進(jìn)一步嘗試做1/r2函數(shù)。 做出散點(diǎn)圖連線，引導(dǎo)學(xué)生思考發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？
結(jié)論1：由此我們得到：保持兩帶電體的電荷量不變，改變兩者之間的距離r，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出作用力與距離的二次方成反比，即 F∝1/r2
2、教師播放視頻再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)（由于實(shí)驗(yàn)條件苛刻，要求在干燥無(wú)聲的環(huán)境下，40秒內(nèi)采集完數(shù)據(jù)，請(qǐng)學(xué)生分工記錄）保持距離不變，電荷間相互作用力與電荷量之間的關(guān)系：
教師介紹本定量實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材和結(jié)構(gòu)，學(xué)生思考本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)意圖以及實(shí)驗(yàn)原理。
學(xué)生通過(guò)了解器材結(jié)構(gòu)，理解實(shí)驗(yàn)原理，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等環(huán)節(jié)，親身經(jīng)歷了科學(xué)探索庫(kù)侖定律的歷程，運(yùn)用了數(shù)學(xué)知識(shí)分析數(shù)據(jù)，通過(guò)描點(diǎn)作圖，得到重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
利用控制變量法分別完成兩部分實(shí)驗(yàn)操作，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄到表格中，學(xué)生通過(guò)觀察表格數(shù)據(jù)，進(jìn)行描點(diǎn)作圖，運(yùn)用自己的數(shù)學(xué)知識(shí)分析，自行推導(dǎo)擬合出電荷間相互作用力與電荷量之間和距離之間的定量關(guān)系。
作精確度要求高，使該實(shí)驗(yàn)在中學(xué)教學(xué)中一直得不到普遍應(yīng)用，所以，庫(kù)侖定律的定量分析在教學(xué)上成了許多教師回避的課題。
本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)演示恰好解決這個(gè)問(wèn)題，能夠讓學(xué)生在回顧已有知識(shí)的過(guò)程中，運(yùn)用知識(shí)探索規(guī)律，分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論。
本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)：1、精度高：由于電荷量的限制，庫(kù)侖力一般十分微弱，能檢測(cè)微小的庫(kù)侖力。利用十萬(wàn)分之一精度電子分析天平可精確測(cè)量。2、反應(yīng)快：靜電實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電荷量會(huì)逐漸減少，快速得到數(shù)據(jù)非常重要。該方案不需要調(diào)節(jié)待測(cè)物體的平衡，五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在40秒內(nèi)即可完成。3、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)潔：帶電體由鋁箔紙做成圓片形
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電荷量q1 q0
1/2
q0
1/4 q0
1/8 q0
F（9.8×10-7
N）
教師引導(dǎo)學(xué)生思考如何分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呢？利用Excel輸入數(shù)據(jù)，生成散點(diǎn)圖近似連成一條直線。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步觀察圖像，能得出什么結(jié)論？
思考：如果我們改變金屬圓片B的電量，能不能得到同樣的結(jié)論呢？為什么？
結(jié)論2：由此我們可以得到：保持兩帶電體間的距離不變，改變其所帶電荷量，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出作用力與電荷量的乘積成正比，即 F ∝q1q2
四、介紹物理學(xué)史和庫(kù)侖扭秤：
庫(kù)侖定律的內(nèi)容
根據(jù)我們的定量實(shí)驗(yàn)，電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小，它們之間存在“平方反比”的關(guān)系。這隱約使我們猜想，電荷之間的作用力是否與萬(wàn)有引力具有相似的形式呢？事實(shí)上，在很早以前，一些學(xué)者也是這樣猜想的，卡文迪許和普利斯特等人都確信“平方反比”規(guī)律適用于電荷間的作用力。但是僅靠一些定性的實(shí)驗(yàn)，不能證明這樣的結(jié)論。
而這一猜想被庫(kù)侖所證實(shí)，庫(kù)侖在探究三者之間的定量關(guān)系時(shí)，定量實(shí)驗(yàn)在當(dāng)時(shí)遇到的三大困難：
① 帶電體間作用力小，沒(méi)有足夠精密的測(cè)量?jī)x器；怎樣確定帶電體間的作用力的數(shù)量關(guān)系？
② 沒(méi)有電量的單位，無(wú)法比較電荷的多少；怎樣確定電荷量的數(shù)量關(guān)系？ ③ 帶電體上電荷分布不清楚，難測(cè)電荷間距離。怎樣測(cè)定電荷間的距離？ 同學(xué)們，如果是你，你能想到怎樣的方法來(lái)
經(jīng)過(guò)定律演示實(shí)驗(yàn)的觀察和分析，學(xué)生得到了各物理量之間的“平方反比”的關(guān)系。思考如何進(jìn)一步利用數(shù)據(jù)分析。 聆聽(tīng)教師介紹物理學(xué)史——庫(kù)侖的研究歷程針對(duì)定量實(shí)驗(yàn)中遇到的三大困難問(wèn)題，結(jié)合自己已有知識(shí)，思考解決辦法。 狀，粘貼在有機(jī)玻璃底座上，減少了帶電體形狀對(duì)電荷分布產(chǎn)生的影響。同時(shí)使帶電體間的距
離控制和計(jì)算均更簡(jiǎn)潔。 讓學(xué)生在觀察、分析、思考中體會(huì)探索物理奧秘的樂(lè)趣。 回顧必修部分的學(xué)習(xí)中也有類似“平方反比”的表達(dá)形式——萬(wàn)有引力。引導(dǎo)學(xué)生采用知識(shí)類比的辦法將
已有知識(shí)進(jìn)行遷移。 在理論教學(xué)中增添物理學(xué)史的知識(shí)，一方面增強(qiáng)了課程的豐富性和趣味性，另一方面讓學(xué)生真正走進(jìn)科學(xué)，了解和體會(huì)科學(xué)探索的
7
解決這些困難？
引導(dǎo)學(xué)生用類比的方法得出三大困難
的對(duì)策： 卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)——庫(kù)侖扭稱實(shí)驗(yàn)，
對(duì)稱性——等分電荷法，
質(zhì)點(diǎn)——點(diǎn)電荷 ①放大思想：力很小，但力的作用效果（使懸絲扭轉(zhuǎn)）可以比較明顯。
②轉(zhuǎn)化思想：力的大小正比于懸絲扭轉(zhuǎn)角，
通過(guò)測(cè)定懸絲扭轉(zhuǎn)角度倍數(shù)關(guān)系即可得到力的倍數(shù)關(guān)系
③均分思想：帶電為Q的金屬小球與完全
相同的不帶電金屬小球相碰分開(kāi)，每小球帶電Q/2，同理可得Q/4、Q/8等電量的倍數(shù)關(guān)系（電荷在兩個(gè)相同金屬球之間等量分
配）。
④理想化模型思想：把帶電金屬小球看作點(diǎn)電荷（理想化模型）利用刻度尺間接測(cè)量距離。
點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體間的距離比它們自身
的大小大得多，以致帶電體的形狀大小及電
荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可
以忽略時(shí)，這樣的帶電體可以看做帶電的
點(diǎn)，叫點(diǎn)電荷。它是一個(gè)理想化模型，實(shí)際
上點(diǎn)電荷不存在。 (與“質(zhì)點(diǎn)”進(jìn)行比較)
學(xué)生積極參與討論、思考，大膽提出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)構(gòu)想： 懸絲扭轉(zhuǎn)、利用完全相同的帶電體平分電量、利用刻度尺間接測(cè)量距離等„„
艱辛歷程，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，
培養(yǎng)勇于科學(xué)
探索的精神。
利用已有
的知識(shí)進(jìn)行類
比和巧妙遷
移，幫助學(xué)生迅速接受并掌握新知識(shí)。
將物理學(xué)
的科學(xué)研究辦
法不斷滲透，
使學(xué)生在對(duì)比
理解中鞏固科學(xué)思想，加深
認(rèn)識(shí)，有利于
真正認(rèn)識(shí)到物
理研究的內(nèi)涵。
學(xué)生在完
成探究的過(guò)程
中，不但能學(xué)
到知識(shí)和探索的方法，體驗(yàn)
到探索的樂(lè)
趣，還能認(rèn)識(shí)
到探索自然科
學(xué)規(guī)律必須采
取認(rèn)真細(xì)致嚴(yán)
謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)
度。
8
五、庫(kù)侖定律
內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的作用力大小與兩電荷量的乘積成正比，與電荷間的距離平方成反比，作用力的方向在它們的
連線上。這個(gè)規(guī)律叫做庫(kù)侖定律。
電荷間這種相互作用的電力叫做靜電
力或庫(kù)侖力。 公式: 說(shuō)明:
①k為靜電力常量, k=9.0×109N.m2/C2,
其大小是用實(shí)驗(yàn)方法確定的。其單位是由公式中的F、q、r的單位確定的，使用庫(kù)侖定律計(jì)算時(shí)，各物理量的單位必須是：F：N，
q：C，r：m。. ② 庫(kù)侖定律的適用條件：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷。
讓學(xué)生回答實(shí)際帶電體可以看成點(diǎn)電
荷的條件。 思考：
A、當(dāng)r趨向于無(wú)窮大時(shí)，F(xiàn)趨向于0嗎？
B、當(dāng)r趨向于0時(shí)，F(xiàn)趨向于無(wú)窮大嗎？
③關(guān)于點(diǎn)電荷之間相互作用是引力還是斥力的表示方法，使用公式計(jì)算時(shí)，點(diǎn)電荷電量用絕對(duì)值代入公式進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向。 ④F是Q1與Q2之間的相互作用力，是Q1對(duì)Q2的作用力，也是Q2對(duì)Q1的作用力的大小，是一對(duì)作用力和反作用力，即大小
相等方向相反。
⑤庫(kù)侖力(靜電力)是與重力、彈力、摩擦力一樣，屬于性質(zhì)力。
任意帶電體可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的，所以，知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫(kù)侖定律和力的合成法則就可以求出
帶電體間的靜電力的大小和方向。
跟讀理解，結(jié)合前面實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論，進(jìn)一步根據(jù)定律描述記憶庫(kù)侖力的表達(dá)形式。
學(xué)習(xí)理解點(diǎn)電荷概念及其要點(diǎn)。 根據(jù)表達(dá)式，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解釋極限情況。
A、
“當(dāng)r趨向于無(wú)窮大時(shí)，F(xiàn)趨向于0”正確。 B、
“當(dāng)r趨向于0時(shí)，F(xiàn)趨向于無(wú)窮大”錯(cuò)
誤。因?yàn)楫?dāng)r趨向于0時(shí)，帶電體就無(wú)法被視為點(diǎn)電荷，
不符合庫(kù)侖定律的適用范圍，因此錯(cuò)誤。
培養(yǎng)學(xué)生
總結(jié)歸納能力，抓住定律
的要點(diǎn)內(nèi)涵。
應(yīng)用量綱
法解決問(wèn)題。
突出本節(jié)
的易錯(cuò)點(diǎn)：適用條件。
在將數(shù)學(xué)
知識(shí)應(yīng)用在解
決物理問(wèn)題
時(shí)，不能簡(jiǎn)單
進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，還要結(jié)合物理量實(shí)際的
物理意義分析結(jié)論。
221rqqkF
9
【精講釋疑 訓(xùn)練檢測(cè)】
氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成。根據(jù)經(jīng)典模型，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑r
為5.3×10-11
m。已知兩者之間的萬(wàn)有引力作
用大小為3.7×10-47
N（質(zhì)子的半徑約為10-16
m），求：
（1）電子受到的靜電力。
（2）電子受到的靜電力是萬(wàn)有引力的多少倍。
講解完庫(kù)侖定律的內(nèi)容及要點(diǎn)分析后，通過(guò)練習(xí)題訓(xùn)練鞏固知識(shí)。
1、通過(guò)微觀粒子的數(shù)據(jù)讓學(xué)生直觀判斷和應(yīng)用“點(diǎn)電荷”。
2、應(yīng)用庫(kù)侖力公式計(jì)算，講解帶入數(shù)據(jù)的原則和技巧。
3、通過(guò)庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力的大小對(duì)比，得到“研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，可以把萬(wàn)有引力忽略”的重要結(jié)論。
認(rèn)真審題，利用剛剛學(xué)習(xí)的庫(kù)侖定律相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析判斷，應(yīng)用庫(kù)侖力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 分析計(jì)算結(jié)果，思考數(shù)據(jù)的意義。
精講釋疑，訓(xùn)練檢測(cè)，
通過(guò)及時(shí)訓(xùn)練，讓學(xué)生更深刻的理解抽象的概念和方法，達(dá)到鞏固知識(shí)，提升課堂效果的目的。
課 堂 小 結(jié)
本節(jié)課我們回顧了起電的基本知識(shí)，猜想了影響電荷間相互作用力的因素，領(lǐng)略了科學(xué)先驅(qū)探索和發(fā)現(xiàn)庫(kù)侖定律的曲折歷程，探究了電荷間相互作用力與電荷量和距離之間的關(guān)系，并在分析這些關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐步解釋它的物理本質(zhì)，建立物理模型，形成物理規(guī)律。這樣有助于加深對(duì)物理概念、物理規(guī)律建立過(guò)程的理解，這是研究物理問(wèn)題的重要方法。
最后我們伴著熟悉的旋律，唱響本節(jié)課的重難點(diǎn)。
《小蘋(píng)果——庫(kù)侖定律版》
電學(xué)世界很神奇， 我們一起探奧秘， 今天是個(gè)難忘日子。 起電方式有三種， 摩擦、接觸和感應(yīng)， 電荷間有相互作用。
同種電荷相互排斥看著很有趣， 異種電荷相互吸引覺(jué)得更神奇。 真空中靜止點(diǎn)電荷計(jì)算靜電力， 庫(kù)侖扭秤精密實(shí)驗(yàn)（揭）庫(kù) 侖 定 律
F與Q1、Q2成呀成正比， F與r的平方成反比，
電荷之間連線方向，是引力還是斥力？
學(xué)生在老師的引領(lǐng)下迅速回顧本節(jié)課的知識(shí)內(nèi)容，強(qiáng)化記憶重點(diǎn)和難點(diǎn)。
師生共同伴著《小蘋(píng)果》的樂(lè)曲將歌詞改編為本節(jié)知識(shí)內(nèi)容，朗朗上口，幫助記憶。
以學(xué)生熟悉的流行樂(lè)曲為旋律，串入知識(shí)為歌詞幫助學(xué)生牢固記憶。
10
取決于電性！
F與Q1、Q2成呀成正比， F與r的平方成反比， 科學(xué)家先驅(qū)者啊激勵(lì)我們， 奇妙世界就要探索。
再次演示“靜電電鈴”實(shí)驗(yàn)，敲響本節(jié)課下課鈴。給學(xué)生布置思考題。
觀察“靜電電鈴”，結(jié)合本節(jié)知識(shí)，思考其原理。學(xué)生討論交流，嘗試解釋現(xiàn)象。
通過(guò)“下課鈴”情景創(chuàng)
設(shè)，體會(huì)其中蘊(yùn)含的物理知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能
力和分析解決問(wèn)題的能力。體現(xiàn)從“生活走向物理，物理走向社會(huì)”的新課程理念。
作業(yè)
布置
1、《導(dǎo)學(xué)案》課后練習(xí)題
2、思考：結(jié)合本節(jié)課知識(shí)“靜電電鈴”的
工作原理。
小結(jié)本節(jié)課的所學(xué)、所知。
通過(guò)學(xué)生的自我評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生不斷總結(jié)，不斷修正認(rèn)識(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，進(jìn)一步體會(huì)物理探究的幾個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)更好地體現(xiàn)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。 【板書(shū)設(shè)計(jì)】
多 媒 體 播 放 區(qū)
第一章第2節(jié) 庫(kù)侖定律 一、電荷間相互作用力
二、影響因素
1、猜想： 2、探究： 3、分析： 4、結(jié)論：„„
三、庫(kù)侖定律
1、點(diǎn)電荷
2、內(nèi)容
（1）適用條件：真空中的靜止點(diǎn)電荷 （2）表達(dá)式2
21r
q
qk
F
（3）方向：兩電荷連線上 四、庫(kù)侖定律的應(yīng)用
學(xué) 生 展 示 區(qū)
【教學(xué)反思】
成功之處：
本節(jié)課以“新課引入——合作探究——應(yīng)用反饋——總結(jié)反思——評(píng)價(jià)提升”這樣的教學(xué)程序，打造“自主學(xué)習(xí)，合作探究，精講釋疑，訓(xùn)練檢測(cè)” 為特點(diǎn)的高效課堂。通過(guò)師生之間、生生之間的平等合作、交流溝通，落實(shí)了《新課標(biāo)》的要求，充分體現(xiàn)教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的新教學(xué)理念，在課堂上盡量發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓他們不斷嘗到成就感，教師起到導(dǎo)的作用。學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，以及建構(gòu)知識(shí)的主體地位，從而能夠較好的達(dá)到了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)實(shí)際中踐行高效課堂的教育理念。本節(jié)課多次展示自制的“低成本演示實(shí)驗(yàn)器材”，解決了學(xué)生對(duì)抽象的電荷間相互作用理解的障礙和以往對(duì)靜電現(xiàn)象應(yīng)用的空談，體現(xiàn)了物理教育理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)精神的設(shè)計(jì)理念。進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，塑造堅(jiān)強(qiáng)、堅(jiān)韌、勇敢的人格，培養(yǎng)具有勇于創(chuàng)新，善于創(chuàng)造的科學(xué)素養(yǎng)的高素質(zhì)人才。
不足之處：
由于受到氣候影響以及實(shí)驗(yàn)條件所限，在分組實(shí)驗(yàn)中學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位探究電荷間相互作用力影響因素的實(shí)驗(yàn)和教師演示實(shí)驗(yàn)效果受到不同程度的影響。由于時(shí)間限制，對(duì)于靜電現(xiàn)象在生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用也沒(méi)有充分的展示或帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)地觀摩，確實(shí)留有遺憾。
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