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視頻標簽：庫侖定律
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修3-1第一章《庫侖定律》江蘇省蘇州中學校
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高中物理人教版選修3-1第一章《庫侖定律》江蘇省蘇州中學校
《庫侖定律》教學設計
一．教學目標 1.知識與技能
(1)知道點電荷的概念
(2)理解真空中的庫侖定律，知道靜電力恒量
(3)根據探究實驗目的，學會觀察，實驗數據分析，歸納得出結論等物理學基本方法。
2.過程與方法
（1）通過庫侖定律與萬有引力定律的比較，認識“類比”的科學方法
（2）通過探究庫侖定律的過程，感受提出假設，實驗驗證，得出結論等科學探究的基本過程，認識研究物理規律的一般方法。
3.情感，態度與價值觀
通過庫侖定律發現過程的介紹，領略科學家以堅韌不拔的毅力完成科學的艱辛，感悟科學研究的長期性，連續性和艱巨性。
二．教學重點和難點
重點：應用類比的方法推測出靜電力的數學表達式。
難點：分析在電荷量一定的條件下，靜電力的大小與距離之間的定量關系。
三．設計思路
1.通過靜電小實驗回顧電荷間存在靜電力的事實，引導學生定性猜測靜電力的大小與哪些因素有關；
2.通過比較靜電力與萬有引力之間的相似點，應用類比的方法猜測靜電力大小的數學表達式； 3.通過回顧庫侖對靜電力的研究歷史，并應用庫侖當年實驗所得到的數據進行分析，歸納得出庫侖定律。
四．教學過程
（一）引入：通過小實驗：起電棒使金屬箔帶點后相互排斥，回顧電荷間相互作用的規律
（二）定性探究
1.猜想：影響靜電力大小的因素可能有哪些？ 在學生猜測的基礎上歸納影響靜電力大小的因素 2.設計實驗
（1）如何測量兩帶電體的間距？ 建立點電荷的模型； （2）如何改變電荷量？
增加電荷量--可用起電棒多次接觸帶電，減少帶電量--用不帶點的金屬球與帶電的金屬球接觸；
（3）如何體現靜電力F的變化？
用細線懸掛金屬箔，懸線與豎直方向的偏角大小可體現靜電力的大小。
3.實驗演示
用控制變量法，分別演示靜電力與距離，電荷量的關系
實驗裝置的改進：為了觀察到懸線張角的變化，可在背景上畫上等間距的數值線，并標上刻度。
4.實驗結論
距離r增大，靜電力F減小；電荷量q減小，靜電力F減小。 （三）定量探究 1.猜想
設問：電荷間靜電力的表達式？
啟發：靜電力與同學熟悉的哪個力有相似的特點？
通過靜電力與萬有引力相似之處的類比，猜想靜電力的數學表達式； 2.介紹歷史上對靜電力的研究也是通過也萬有引力的類比提出猜想；
3.回顧庫侖對靜電力研究的歷史，并分析庫侖的實驗數據，得出靜電力的大小與距離的平方成反比：
（1）實驗困難 a.電荷量的測量
當時處于電學發展的初期，連電荷量的單位都沒有，更不用說測量電荷量了。 b.微小靜電力的測量
靜電力非常小，難以精確測量。 （2）如何解決測量困難？
利用類比的思想啟發：通過與《探究功和速度的關系》中表示橡皮筋做功方法的類比，可以不測量具體物理量的大小，而通過比值的方法確定各物理量之間的定量關系。
a.庫侖的巧妙方法之一：利用電荷守恒定律和電量均分原理，讓不帶電的金屬小球去接觸完全相同的帶電小球，可使帶電小球電量減半；
b.庫侖的巧妙方法之二：用扭秤的扭角變化簡潔測量靜電力的變化。扭力與扭角的正比關系是實驗原理的關鍵，而學生對這一關系從來沒有接觸過，為了解決這一難點，設計一個實驗讓學生體會金屬絲的扭力與扭轉角度成正比的關系。
然后通過庫侖扭秤的動畫，展示庫侖扭秤的基本原理與操作方法。 （3）庫侖的實驗數據 A.C兩球距離 距離比 扭秤轉角 轉角比 第一次 36個刻度 4 360 1 第二次 18個刻度 2 1440 4 第三次
8.5個刻度
1
575.50
16
讓學生通過實驗數據分析得出：電荷間靜電力與距離的平方成反比。
再介紹，在歷史上，庫侖通過扭秤實驗研究了同種電荷間相互作用的規律，而異種電荷間的作用，用扭秤研究還存在困難：電荷相互吸引會是兩球相碰，電荷重新分布，導致無法研究。庫侖又發明了電擺裝置，研究了異種電荷間相互作用遵循平方反比規律。
這樣，既讓學生體會庫侖精妙的物理思想，又體驗了科學研究的艱辛。
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