电荷 库仑定律.docx

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电荷库仑定律

　一、教材分析

　　1．库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是学习电场强度的基础，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。

　　2．本节摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，已经有了一定的基础，在复习初中知识的基础上，应着重从原子结构的角度讲解物体带电的本质。

　　3．通过对使物体带电的方法接触起电、摩擦起电和感应起电的分析，让学生体会到使物体带电的实质是电子发生转移，从而打破了物体的电中性，失去电子的物体带上了正电荷，得到电子的物体带上了负电荷。

过渡到电荷守恒定律，水到渠成，对高中学生而言很容易接受，进一步巩固守恒思想。

　　4．在分析思考的过程中学生体会到电荷守恒定律以及元电荷的概念。

同时教学中渗透“透过现象看本质”的思想。

　　5．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远大意义。

　　二、学情分析

　　学生在初中已经学习了电学的基本知识，为过渡到本节的学习起着铺垫作用，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。

能在老师指导下通过观察、思考，发现一些问题和解决问题。

因此有必要把初中学过的两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识复习一下。

五、本节要点

　　1．什么是静电现象？

电荷间的相互作用是什么？

什么叫电荷量？

　　2．什么是感应起电现象？

什么叫中和现象？

　　3．电荷守恒定律的内容是什么？

什么叫元电荷？

　　4．库仑定律的内容是什么？

适用条件是什么？

　　六、教学重难点分析

（一）重点

　　1．对库仑定律的理解。

（二）难点

　　1．对电荷这一抽象概念的理解；

　　2．对库仑定律发现过程的探讨。

　　（三）突破重、难点的方法

　　1．讲清库仑定律及适用条件，说明库仑力符合力的特征，遵守牛顿第三定律。

　　2．为定性演示库仑定律，应使带电小球表面光滑，防止尖端放电，支架应选绝缘性能好的，空气要干燥。

　　3．说清K的单位由公式中各量单位确定，其数值则由实验确定。

七、教学流程设计

（一）新课引入

　　（多媒体展示电磁学的发展史）

　　古代人已经发现了有关静电现象，主要是梳头或者是羊毛、丝、棉类的衣物摩擦有闪光及声音；古希腊人发现琥珀可以吸引轻小物体。

　　英国的吉尔伯特（1544—1603）是最早系统地研究电磁现象的科学家。

他发现琥珀和磁铁都能够吸引物体，不过性质不同，经过研究，他发现许多其他物体经过摩擦后也都能够吸引其他小物体。

引入（electric）（琥珀体）还发明了可供实验用的验电器。

　　德国的奥托·格里克（1602—1686），马德堡市市长，1654年曾用自己发明的抽气机做了马德堡半球实验；1660年发明了第一台可产生大量电荷的摩擦起电机。

有了这样的机器，因而做成了各种各样的电火花实验；还有让人身体带电的实验；这使得18世纪40年代的德国整个社会都对电现象感兴趣，许多人购买了摩擦起电机做实验作为娱乐，同时也大大普及了电学知识。

电学知识在整个欧洲各国都普及起来。

　　法国电学家诺莱特在巴黎圣母院前进行，他请700个修道士手拉手地排起来，让排头的手拿莱顿瓶放电时，发现700个修道士同时跳了起来，显示了电的强大威力。

　　富兰克林的风筝实验，证明了雷电是一种放电现象，在此基础上，发明了避雷针。

（二）进行新课

　　1．接引雷电下九天──富兰克林发明避雷针

2．电荷

　　（用提问的方法复习初中学过的知识）

　　演示：

用和丝绸摩擦后的玻璃棒去接触验电器的金属球，发现箔片张开，表明玻璃棒带了电。

　　师问：

摩擦起电现象是什么？

有什么特点？

　　生答：

摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电。

　　师问：

自然界中存在哪几种形式的电荷？

摩擦起电中跟丝绸摩擦过的玻璃棒带什么电？

跟毛皮摩擦过的橡胶棒又带什么电？

　　生答：

正负两种电荷，玻璃棒带正电，橡胶棒带负电。

　　师问：

电荷间的相互作用是什么？

　　生答：

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

　　师问：

它们所带的电荷的多少叫什么？

单位是什么？

　　生答：

电荷量（Q），单位是：

库仑（C）

　　师问：

这种使物体带电的方法叫什么？

　　生答：

摩擦起电。

　　（教师用验电器演示验证摩擦起电和接触起电）

　　3．带电本质

　　教师：

引导学生阅读教材最后一段有关物质内部微观结构的描述，思考和回答问题：

（1）物质的微观结构是怎样的？

摩擦起电的原因是什么？

（2）什么是自由电子，金属成为导体的原因是什么？

　　学生：

积极阅读教材，思考并回答问题。

　　教师引导学生总结出：

带电的本质是电子的得失。

　　4．起电方式

　　师问：

使物体带电方式有哪些？

　　生答：

摩擦起电、接触起电。

　　师问：

除了摩擦起电、接触起电外，还有没有可以使物体带上电的方法？

　　生答：

人们发现还有感应起电。

　　教师：

1．做课本演示实验1．1-4，观察在带正电的C向A、B靠近时，A、B的箔片张开情况．

　　2．分析现象并结合检验，得到A、B分别带上了负电荷和正电荷。

　　3．把电荷移近不带电的物体，使物体带电的方法，叫感应起电，这种现象叫静电感应。

　　师生共同分析感应起电的实质：

是使物体中的正负电荷分开，电荷从物体的一部分转移到另一部分。

　　师问：

摩擦起电、接触起电、感应起电三种起电方式的微观机理是否相同？

起电实质是什么？

　　生归纳总结：

1．摩擦起电：

原因是电子的转移。

　　2．接触起电：

原因仍是电子的转移。

（同时弄清楚了电量均分现象和中和现象。

）

　　3．感应起电：

仍是电子的转移。

　　5.电荷守恒

　　通过三种起电方式原因的分析，由学生总结得出起电过程中电荷守恒：

　　电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。

　　并与能量守恒定律、动量守恒定律等相类比，指出他们都是自然界中普遍存在的规律。

（指导学生学习中也要有知识的迁移、总结、类比、融会贯通。

）

　　做出电荷守恒定律的另一表述：

　　一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

　　过渡语：

这是物理学中重要的基本定律之一。

通过前面的学习，清楚了物体带电的本质，而一个带电体究竟带多少电？

经过大量实验证明，所有带电体的电荷量或者等于电荷量e或者是电荷量e的整数倍。

　　6．元电荷

　　（学生阅读教材相关内容）回答下列问题：

　　1．电荷的多少如何表示？

它的单位是什么？

　　2．什么是元电荷？

一个电子就是一个元电荷吗？

　　3．元电荷的数值是多少？

它的数值最早是由哪位物理学家测定的？

　　学生总结得出：

　　1．元电荷：

人们把自然界中最小电荷叫做元电荷，电荷量为1．6×10-19C。

　　2．元电荷是电荷量的单位（1．6×10-19C作为一个电荷量单位），不是指某电荷。

　　3．电子和质子的电荷量均为e，所有带电体的电荷量等于e或者是e的整数倍。

　　7．库仑定律

　　1．学生做1．1-5实验，反复多做几次，猜想它们之间的作用力的大小可能与哪些因素有关？

　　2．教师演示1．1-6的实验。

　　3．学生注意观察小球偏角的变化以及引起这一变化的原因。

　　4．通过对实验现象的定性分析得到：

电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大，随距离的增大而减小。

　　5．法国物理学家库仑，用实验研究了电荷间相互作用的电力，这就是库仑定律。

　　内容：

真空中的两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

　　表达式：

 ，k叫静电力常量，k=9×109 N·m2/C2。

　　6．介绍点电荷：

　　①不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷。

　　②点电荷是一种理想化模型。

　　③介绍把带电体处理为点电荷的条件：

带电体间的距离比它们自身的大小大得多，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时。

　　7．任意带电体所受的力可以看作是多个点电荷所受力的合力。

　　8．库仑定律与万有引力定律（计算下题）

　　试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。

已知电子的质量m1=9．10×10-31kg，质子的质量m2=1．67×10-27kg，电子和质子的电荷量都是1．60×10-19C。

　　分析：

这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解。

　　解：

电子和质子间的静电引力和万有引力分别是：

　　（回答“思考与讨论”）可以看出：

万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：

首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力。

其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计。

　　（三）典型例题

　　出示题目（多媒体）

　　1．挂在绝缘细线下的两轻质通草球，由于电荷的相互作用靠近或远离，如图所示，则（　 ）

　　A．甲图中两球一定带异种电荷

　　B．甲图中至少有一个带电

　　C．乙图中两球一定带同种电荷

　　D．乙图中两球可能只有一个带电。

　　2．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥则A．B两球原来的带电情况可能是（　　）

　　A．带有等量异种电荷

　　B．带有不等量异种电荷

　　C．带有等量同种电荷

　　D．一个带电，另一个不带电

　　3．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是（   ）

　　A．摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷

　　B．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体

　　C．感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分

　　D．感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了

　　4．两个相同的带电导体小球所带电荷量的比值为1：

3，相距为r时相互作用的库仑力的大小为F，今使两小球接触后再分开放到相距为2r处，则此时库仑力的大小为（   ）

　　A．

　　B．

　　C．

　　D．

　　5．真空中有两个相距0．1m、带电量相等的点电荷，它们之间的静电力的大小为3．6×10-4N，求每个电荷的带电量是元电荷的多少倍？

　　6．有两个大小相同的绝缘金属小球分别带有正电荷q1、q2，且q1>q2。

当它们相距10cm时，相互间的库仑斥力的大小为5．0×10-3N，若将它们接触后再放回原处，相互间的库仑斥力的大小变为9．0×10-3N。

设两个带电金属球都可以看成点电荷，求两球在接触前所带的电量？

　　（四）板书设计

　　1．电荷、电荷守恒定律

　　①电荷：

正电荷和负电荷。

　　②电荷间的相互作用：

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

　　③带电方式：

　　a．摩擦起电：

电子的得失。

　　b．接触起电：

电子的转移。

　　c．感应起电：

正负电荷分开。

　　④电荷守恒定律：

电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。

　　2．元电荷

　　元电荷：

1．60×10-19C的电量。

　　注意：

任意带电体带电量是元电荷的整数倍。

　　3．库仑定律

　　a．内容：

真空中的两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

　　b．表达式：

　　4．点电荷

　　a．不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷。

　　b．点电荷是一种理想化模型。

　　c．介绍把带电体处理为点电荷的条件：

带电体间的距离比它们自身的大小大得多，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时。