物理必修 第三册第二节 库仑定律教案

《库仑定律》教学设计

云浮市云安区云安中学  蒋贤才

教学目标：

1. 理解点电荷的概念，知道构建理想化物理模型的作用；
2. 通过对演示实验的观察，了解影响静电力的因素，提高科学探究意识；
3. 掌握库仑定律的内容及其应用，体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法；
4. 了解库仑定律的探索历程，体会库仑扭秤实验设计的实验思想和方法。

教学重点：

1. 点电荷的概念

2. 库仑定律

教学难点：

1. 探究库仑定律的科学思想和方法；
2. 库仑定律的理解。

教学方法：

通过实验，引导学生分别定性和定量探究静电力的规律，开展探究式教学活动。

课时安排：1课时

实验引入：

用摩擦起电的方法分别让球形导体A和通草球B带同种电荷，并使球形导体A与通草球B处在同一水平面上。

（1）不断给A增加电量，观察摆线偏角的变化。

（2）保持A和B上的电量不变，改变A与B之间的水平距离，

观察摆线偏角的变化。 

提出问题：导体A与通草球B的作用力会随距离的不同怎样改

变呢？在同一位置增大或减小导体A所带的电荷量，作用力又会怎样

变化？电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？

新课教学：

一、静电力

1、概念：物理学上，把静止电荷之间的相互作用力成为静电力。

2、同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

3、法国物理学家库仑通过实验总结出静电力的规律。

4、影响静电力的因素：带电体的电量，带电体之间的距离等。

二、点电荷

1、如果一个带电体本身的大小比它与其他带电体的距离小得多，那么在研究它与其他带电体的相互作用时，电荷在带电体上的具体分布情况可以忽略，即可以把带电体抽象成一个点，这个带电的点成为点电荷。

2、点电荷是一个理想化的物理模型。

【讨论与交流】

与质点模型相比，体会在什么情况下可将带电体抽象为点电荷？

3、带电体能否看做点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于它们的形状、大小与距离相比能否忽略.即将带电体看做点电荷的前提条件是带电体间的距离远大于带电体本身的尺寸.

三、库仑定律

【思考问题】科学家在研究静电力的过程中遇到了哪些困难？又是如何解决困难的？

【观察与思考】如图所示，在干燥的环境中，高精度电子秤上有两块金属圆片A、B固定在两个轻质绝缘支架上，下支架放在电子秤检测台面上，上支架等距贴上红色纸圈，再穿过固定支架的小孔。

（1）下支架放在电子秤检测台面上，将电子秤的示数归零。

（2）将A、B两块金属圆片正对距离调为d，然后用起电机让两块金属圆片带上相同的电量（设为q），通过读出电子秤的示数经过单位换算便可得到B对A的静电力的大小。

实验一：保持电量不变，把A、B两块金属圆片的距离定量增大，通过读取电子秤示数，经过单位换算便可得到B对A的静电力的大小；

实验二：保持A、B两块金属圆片的距离为d，逐次用另一相同且不带电的金属圆片C与A接触，使A的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，经过单位换算便可得到B每次对A的静电力的大小；

实验三：保持A、B两块金属圆片的距离为d，逐次用另一相同且不带电的金属圆片D与B接触，使B的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，经过单位换算便可得到B每次对A的静电力的大小；

1、库仑定律：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量、的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。作用力的方向在它们的连线上。

2、大小：

3、静电力常量：N·m2/C2

4、方向：利用电荷之间“同性相斥，异性相吸”的特点判断

5、理解：

（1）适用条件：适用于计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力。如果两电荷间的距离趋于零，则电荷不能视为点电荷，因此不能根据库仑定律得到库仑力无穷大的结论。

（2）点电荷的电性有正负之分，但在计算静电力的大小时，可用所带电量的绝对值进行计算。静电力的方向在两点电荷的连线上，再根据电荷的电性来判断是吸引力还是斥力。

（3）当一个点电荷受到多个点电荷的作用时，可以根据力的独立作用原理并通过力的合成求出合力。

【讨论与交流】相隔一定距离的两个带电金属球，因体积偏大而不能被视为点电荷，如果用两个金属球的球心间距离来计算库仑力，计算结果比真实值偏大、偏小还是相等？为什么？

例题：氢原子由一个质子和一个电子组成。根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径m。已知质子的质量kg，电子的质量kg，万有引力常量N·m2/kg2。

（1）求电子受到质子的静电力和万有引力的大小。

（2）库仑定律和万有引力定律的表达式有哪些相似之处？

（3）在研究微观物质的相互作用力时，在库仑定律和万有引力定律中，哪一种力可以被忽略呢？请说明理由。

课堂小结：

能用点电荷模型研究电荷间的相互作用，会用库仑定律分析点电荷之间的相互作用，形成运动与相互作用观，并能以此观察和解释简单的自然现象，解决简单的实际问题。

课后作业：

第2题，第3题