高中选修3-1第一章 静电场2 库仑定律教案

这是一份高中选修3-1第一章 静电场2 库仑定律教案，共5页。教案主要包含了【内容与解析】，【教学目标与解析】，【问题诊断分析】，【教学支持条件分析】，【教学过程】，目标检测，配餐练习等内容，欢迎下载使用。

一、【内容与解析】
本节课要学的内容库仑定律指的是真空中两个点电荷之间的相互作用力与所带电荷量的乘积成正比，与电荷间的距离成反比，其核心是点电荷间的相互作用力,理解它关键就是要理解点电荷。学生已经学过引力和斥力，本节课的内容库仑力就是在此基础上的发展。由于它还与力的平衡有密切的联系,所以在本学科有重要的地位，并有一定的作用,是本学科的核心内容。教学的重点是相互作用力，解决重点的关键是理解点电荷。
二、【教学目标与解析】
1．教学目标
（1）记住库仑定律的计算公式；
（2）知道点电荷；
（3）会用库仑定律解题。
2．目标解析
了解电荷守恒，电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。理解等量异种电荷相互抵消的现象。知道F是Q1与Q2之间的相互作用力，F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。不能理解为Q1Q2，受的力也不等。
三、【问题诊断分析】
在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是库仑定律的适用条件，产生这一问题的原因是对点电荷陌生。要解决这一问题，就要从质点入手，其中关键是可以忽略其形状和大小。
四、【教学支持条件分析】
五、【教学过程】
问题：自然界中存在几种电荷？电荷守恒怎么理解？
⒈ 同性电荷互相推斥，异性电荷互相吸引。
⒉ 中和：等量异种电荷相互抵消的现象。
⒊ 物体带电：使物体中的正负电荷分开过程。（不带电物体，正负电荷等量）
带正电：物体失去一些电子带正电。
带负电：物体得到一些电子带负电。
⒋ 电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。
二、库仑定律
⒈ 实验：学生动手做摩擦起电实验；演示实验：同性电荷相推斥，异性电荷相吸引。（注意学生的感性知识）
⒉
(1)库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。点电荷：带电体大小和它们之间的距离相比可以忽略。理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，r即为两个带电体之间距离。当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r不能确定，不适用库仑定律。
(2)K：静电力恒量。重要的物理常数K=9.0×109Nm2/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。
(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即可。
(4)库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。
(5) ,F是Q1与Q2之间的相互作用力，F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。不能理解为Q1Q2，受的力也不等。
六、目标检测：
1：真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F。若甲的电量变为原来的2倍，乙的电量变为原来的1/3，距离变为2r，则它们之间的静电力变为（ ）
A.3F/8B.F/6C.8F/3D.2F/3
解析：根据题目给出条件，真空中，点电荷，符合库仑定律条件。
当时
答案应选：B
图1
应注意，点电荷之间的相互作用力是与两个点电荷电量乘积成正比，与两个点荷距离的平方成反比。解答问题时，要考虑三个量的变化。
2：如图1所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量异性点电荷QA,QB,QA=+Q,QB=-Q，求在顶点C处的点电荷QC所受的静电力。
解析：分析QC受几个力，确定各力大小和方向。
因QB的存在QA对QC的作用力，还遵守库仑定律吗？
图2
QC题目中没有交待电性，解答时就需考虑两种情况，即QC为正电，QC为负电。
当QC为正电时，受力情况如图2所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律的规律。
QA对QC作用力：，同性电荷相斥。
QB对QC作用力：，异性电荷相吸。
∵QA=QB=Q∴FA=FB
图3
根据平行四边形法则，QC受的力F1即为FA、FB的合力，根据几何知识可知，QC受力的大小，F1=FA=FB=，方向为平行AB连线向右。
当QC为负电时，如图3所示。方向平行AB连线向左。
从本题解答可知：(1)静电力合成分解时遵守平行四边形法则。(2)题中不交待电性时，需根据题给的条件判断其电性，若不能判断电性，应按两种情况处理。(3)求静电力时要计算其大小还要回答力的方向。
图4
3：如图4所示，把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为4×10-8C的小球B靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与坚直方向夹角为45,此时小球B受到库仑力F=___________。小球A带的电量qA=____________。
图5
解析：丝线为什么能与竖直方向成45角，此时小球处于什么状态，根据题给的条件，可知小球A处于平衡状态，分析小球A受力情况如图5所示。mg:小球A的重力。T:丝线的张力。F:小球B对小球A的静电力。三个力的合力为零。F=mgtg45=0.2×10-3×10×1=2×10-3N。
题中小球A，B都视为点电荷，它们之间相互吸引，其作用力大小
∴
小球B受到库仑力与小球A受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球B受到的库仑力大小为2×10-3N。小球A与小球B相互吸引，B带正电，小球A带负电，所以
qA=-0.5×10-8C
本题在解答过程中，物体的平衡条件成为关键内容，因此分析物体的受力，对力进行分解合成就成了必须的步骤。其次，小球A带电量为qA=-0.5×10-8C中的负号在答案中不是可缺少的内容，必须重视。
七、配餐练习：
A组：
⒈ 真空中保持一定距离的两个点电荷，若其中一个点电荷增加了1/2，但仍然保持它们之间的相互作用力不变，则另一点电荷的电量一定减少了（ ）
A.1/5B.1/4C.1/3D.1/2
⒉ 已知点电荷A的电量是B点电荷的2倍，则A对B作用力大小跟B对A作用力大小的比值为（ ）
图7
A.2:1B.1:2C.1:1D.不一定
B组：
⒊ 如图7所示，用两根绝缘细线挂着两个质量相同的不带电的小球A和B，此时，上、下细线受的力分别为TA、TB，如果使A带正电，B带负电，上、下细线受力分别为TA，TB，则（ ）
A.TA< TA B.TB> TBC.TA=TA D. TB⒋ 真空中有两个大小相等的带电球体，带电量分别为4×10-8C和-8×10-8C，相距为r(r远大于球半径)时，它们之间的静电引力为F，若将两个带电体接触后再分开，仍相距r，它们之间的静电力为_________力（吸引或排斥），静电力大小为F=______F。
C组：
⒌ 两个质量都是m的小球，都用细线拴在同一点，两细线长度相等，两球都带上正电荷，但甲球电量比乙球多，平衡时两细线分别与竖直方向夹角为Q1和Q2，则二者相比，Q1_____Q2。
⒍ 两个点电荷，它们带有同种性质的电荷，所带电量之比为2:5，质量之比为1:2，置于真空中，相距为L，同时释放后，它们加速度之比为________，经过t秒后，它们动量之比为________，它们动能之比为________。
[参照答案]
⒈ C⒉ C⒊ BC
⒋ 排斥、、5⒌ =⒍ 2:1；1:1；2:1