高中物理优质课库仑定律教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

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高中物理优质课库仑定律教学设计学情分析教材分析课后反思

《库仑定律》教学设计

教学目标

（一）知识与技能

1.了解定性实验探究与理论探究库伦定律建立的过程。

2.库伦定律的内容及公式及适用条件，掌握库仑定律。

（二）过程与方法

1.通过定性实验,培养学生观察、总结的能力,了解库伦扭秤实验。

2.通过点电荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

（三）情感态度与价值观

1.培养与他人交流合作的能力，提高理论与实践相结合的意识。

2.了解人类对电荷间相互作用认识的历史过程,培养学生对科学的好奇心,体验探索自然规律的艰辛和喜悦。

（四）教学重点难点

重点：

库仑定律及其理解与应用。

难点：

库仑定律的实验探究

教学资源

多媒体课件,毛皮，橡胶棒，玻璃棒，丝绸，泡沫小球，铁架台,感应起电机，导电小球。

教学过程

引入新课

演示实验：

让橡胶棒、玻璃棒摩擦起电，靠近易拉罐，会发生什么现象？

（易拉罐被橡胶棒、玻璃棒吸引滚动起来了。

）既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢？

新课教学：

一、通过实验探究电荷间作用力的决定因素

（一）定性实验探究：

探究一：

影响电荷间相互作用力的因素

猜想：

电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等。

如何做实验定性探究？

（1）你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？

学生：

控制变量法。

（2）请阅读教材，如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？

学生：

比较悬线偏角的大小

组织学生根据现有器材，设计出可能的实验方案。

（3）你想选取哪些实验器材？

球形导体，两个自制的带细线泡沫小球，铁架台，橡胶棒，毛皮，气球。

（4）实验前先思考:

可用什么方法改变带电体的电荷量?

（5）实验探究步骤：

引导学生得出实验的具体步骤：

细线两个泡沫小球A、B，用摩擦起电的橡胶棒接触其中一个小球A，然后把A小球与B小球接触，细线偏离竖直方向一个角度θ。

①保持电量q一定，研究相互作用力F与距离r的关系。

将泡沫小球B逐渐远离A，观察偏角。

②保持距离r一定，研究相互作用力F与电荷量Q的关系。

再把橡胶棒与小球A接触，增加小球A电量，观察偏角；

（6）学生实验、观察记录并得出结论：

先画受力图，如果B对A的力是水平的，则F电=mgtanθ，如果θ越大，则F电越大，这样可以通过θ的变化来判断F电的变化。

定性实验结论：

电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F越大。

距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F越大；

实验条件：

保持实验环境的干燥和无流动的空气

（二）定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律：

提出问题：

带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢?

根据我们的定性实验，电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。

这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？

事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力。

但是仅靠一些定性的实验，不能证明这样的结论。

而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难：

①带电体间作用力小，没有足够精密的测量仪器；怎样确定带电体间的作用力的数量关系？

②没有电量的单位，无法比较电荷的多少；怎样确定电荷量的数量关系？

③带电体上电荷分布不清楚，难测电荷间距离。

怎样测定电荷间的距离？

同学们，如果是你，你能想到怎样的方法来解决这些困难？

引导学生用类比的方法得出三大困难的对策：

卡文迪许扭称实验——库仑扭称实验，

对称性——等分电荷法，

质点——点电荷

①、放大思想：

力很小，但力的作用效果（使悬丝扭转）可以比较明显。

②、转化思想：

力的大小正比于悬丝扭转角，通过测定悬丝扭转角度倍数关系即可得到力的倍数关系

③、均分思想：

带电为Q的金属小球与完全相同的不带电金属小球相碰分开，每小球带电Q/2，同理可得Q/4、Q/8、Q/16等等电量的倍数关系（电荷在两个相同金属球之间等量分配）。

课件演示电荷在相同的两个金属球间的等量分配。

④理想化模型思想：

把带电金属小球看作点电荷（理想化模型）利用刻度尺间接测量距离。

点电荷：

当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷。

它是一个理想化模型，实际上点电荷不存在。

（与“质点”进行比较）

接下来引导学生观看库仑扭秤的实验视频与库仑当时的数据，总结规律。

（观看视频）。

库伦在艰苦的条件下，联想到万有引力定律和卡文地许扭称实验，利用巧妙的库伦扭秤装置和方法，发现了库伦规律。

通过刚才的展示过程让学生了解库仑探究的过程、思路、方法。

你能用自己的语言总结出规律吗？

电荷间相互作用力与电荷间距离成平方反比关系，与电荷电量乘积成正比。

介绍：

库仑扭称实验只能定量测出同种电荷间相互作用力，库仑还利用电单摆实验定量测出异种电荷间作用力大小。

让学生体会库仑定律的完美。

二、库仑定律：

内容：

真空中两个点电荷间的作用力大小与两电荷量的乘积成正比，与电荷间的距离平方成反比；方向在它们的连线上。

这个规律叫做库仑定律。

电荷间这种相互作用的电力叫做静电力或库仑力。

公式:

说明:

①k为静电力常量,k=9.0×109N.m2/C2,其大小是用实验方法确定的。

其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：

F：

N，Q：

C，r：

m。

.

②库仑定律的适用条件：

真空中，两个点电荷之间的相互作用。

让学生回答实际带电体可以看成点电荷的条件。

思考：

当r趋向于0时，F趋向于无穷大吗？

③关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向。

④F是Q1与Q2之间的相互作用力，是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

⑤库仑力（静电力）是与重力，弹力，摩擦力并列的。

任意带电体可以看成是由许多点电荷组成的，所以，知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向。

三、库仑定律与万有引力定律的比较

例题1已知氢核（质子）的质量m2=1.67×10-27kg，电子的质量m1=9.1×10-31kg，电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C，在氢原子内电子与质子间的最短距离为5.3×10-11m。

试比较氢原子中氢核和电子之间的库伦力和万有引力。

（课件播放解题过程）

小结：

1库仑定律在应用时，可以不代入电性符号，直接代入绝对值，最后判定方向；

2计算说明万有引力远远小于库仑力，以后在研究微观带电粒子的相互作用力时,通常可以忽略万有引力.

两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。

例题2真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求他们各自所受的库仑力。

小结：

选择研究对象，画出受力图，由库伦定律和平行四边形定则求解。

课堂小结：

今天你学到了什么？

让学生总结本节的内容。

.

作业:

课本练习1—5题. 

【板书设计】

库仑定律

一、实验定性分析

二、实验方案分析

《库仑定律》学情分析

通过初中及上一节电荷知识的学习，学生已经掌握了两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、起电的知识，牛顿运动定律、万有引力定律和卡文迪许扭秤实验这些内容学生都已学过，本节重点是做好定性实验，使学生清楚知道实验探究过程。

《库仑定律》效果分析

通过对上一节知识的复习引出这节课。

若直接让学生通过该实验来验证，缺少了学生的设计实验方案的过程，所以本节课首先采用学生讨论并自行设计实验方案。

效果分析如下：

一、在课程实施上注重自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勤于思考。

首先通过分析引出本节的主题，让学生展开讨论并进行实验设计，组内探讨，然后进行课堂展示。

学生能比较积极的进行讨论，并且得出相应结论，而且能积极起来展示自己的问题，达到了预期的目的。

二、引出这节课的内容。

师生共同学习

给学生展示库仑定律的内容，并和师生共同来学习理解定律里的具体内容。

通过教师的讲解，学生能很好的理解其中的说明，并加以应用，效果明显。

三、习题应用巩固拓展

在教学过程中以教材例题为基础，进行相应拓展，做到“来源于教材不拘泥于教材”。

在此不仅完成了这节课的内容，同时增强了学生迁移分析能力。

《库仑定律》教材分析

库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。

对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。

库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。

展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。

一、知识回顾：

1、自然界中存在着两种电荷与。

2、起电方法：

起电、起电、起电。

3、起电的实质：

电子（电荷）的。

4、电荷间作用：

同种电荷相互，异种电荷相互。

二、应用

1、关于点电荷的下列说法中正确的是：

（）

A.真正的点电荷是不存在的B.点电荷是一种理想模型

C.足够小的电荷就是点电荷D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计

2、下列说法中正确的是：

（）

A.点电荷就是体积很小的电荷B.点电荷就是带电量都很小的带电体

C.根据

可知，当r

0时，F

∞

D.静电力常量的数值是由实验得到的

3、已知氢核的质量是1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。

试求氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力。

4、两个半径相同的金属小球其球心间距r远远大于球半径R，带电荷量之比为1：

7，两者相互接触后再放回原来位置上，则相互作用力可能为原来的（）

A.4/7B.3/7C.9/7D.16/7

5、真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求它们各自所受的库仑力。

5、若上题中将点电荷q1和q2变成一根均匀带电直棒，带电量为（q1+q2），此棒对q3的作用力方向如何？

思考？

在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电荷量为+Q，B带电荷量为-9Q。

现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态。

则C应带什么性质的电荷，电荷量为多少？

《库仑定律》课后反思

本节课为高二电学部分的知识，在授课中，我认为存在以下几个优点：

1、利用电荷间作用的静电实验，贴近学生的科学体验，因此能够激发学生求知的欲望；

2、在讲解感应起电的本质及电荷守恒定律时，灵活运用多媒体制作，形象地展示抽象的微观物理现象，使学生在认识微观世界电荷的运动上比较容易接受；

3、在探究电荷作用力大小决定因素时，引导学生主动探究，自主发现问题，无形中培养了学生的动手能力，观察物理现象的能力，以及由现象总结物理规律的能力；

4、向学生提出问题时，能够很好的引导学生回答，问题比较具有启发性。

同时，这一堂课中，我认为也存在了许多的不足之处，主要是以下的几点：

1、开课时，没有让所有的学生都安静的坐好后再开始讲课，这样可能会导致一些学生没有能及时的“捕捉”老师的语言信息；

2、没有在黑板上板书本节课的标题及主要提纲，这样学生就不能很好的把握住本节课的主要思路及重点内容；

3、在学生进行实验探究时，有学生提出电荷作用力的大小可能与物体的大小有关系时，我也没有在课堂上很好的进行解释，此外，对学生提出的“为什么手与手的摩擦不能吸引纸屑”时，解释存在错误，没有及时的引导学生，摩擦起电主要是两种材质不同的物体进行摩擦；

4、课件内容也存在一些问题，进行点电荷的教学时，点电荷是一个理想的物理模型，我没有在课堂上提出来，但是，课件上却打出了这个知识点，另外，例题1题目中并没有给出学生电荷间距离的大小，而课件里却代入r=1m进行计算；

5、在分析库仑定律的公式时，提问学生利用该公式能够寻找出哪些物理量的大小时，提问的目的不明确，导致出现了连续提问两个学生都无法回答的现象，应该先让学生认识除了k之外，公式中存在多少个量，则在应用时，只要知道任意的三个量，就能求解出第四个量；

6、这节课设计例题1的主要目的是，由于库仑定律的公式和万有引力的公式在形式上极其相似，因此有必要将它们进行对比，看看它们之间是否存在必然的联系，但由于时间上处理不当，也没能及时的给学生一个很好的指向；

7、整堂课时间安排不够合理，导致最后的一些随堂练习没能完成。

整节课完成的还比较顺利，优点以后在教学中会继续保持并创新，对于课堂中存在的不足也正确面对，加以及时的改正，平时多补充业务知识量，多研究课堂教学这门学问。

《库仑定律》课标分析

普通高中物理课程标准要求:

知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法，知道两个点电荷间相互作用的规律，通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。

所以在本节课中体现在四个方面：

1、实验前的猜想。

学生根据同种性质电荷相互排斥，异种性质的电荷相互吸引，引出电荷之间一定有力的作用，并提出猜想——力可能与那些因素有关。

2、自行设计实验方案。

根据猜想的结果，让学生自己设计实验，来进行验证自己的猜想是否正确。

3、知道库仑定律的内容。

理解内容里各处细节的表述。

如：

适用条件，k的物理意义。

4、能正确进行运用库仑定律公式进行相关的计算。

在考试说明中，属于二级要求。