库仑定律的教学设计与反思

库仑定律的教学设计与反思关岭民中叶红艳教材分析：本单元教材的核心是库仑定律，它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。因此，在本单元教学中对电荷间的相互作，不仅要求学生定性知道，而且通过库仑定律的教学还要求定量了解，但对库仑定律的解题应用。教学目标（一）知识目标：1．知道在什么情况下带电体可看成是点电荷；2．了解电荷的相互作用，并能应用库仑定律解决一些简单的实际问题；3．知道元电荷是实验得出的最小电量，元电荷e=1.60×10-19c。（二）能力目标：1、使学生获得处理信息、思考和解决问题的方法和能力；2、使学生获得将书本知识用于实际生活的能力。（三）德育目标：1、介绍元电荷时适当扩展，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点；2、通过小组协作学习培养学生的合作精神；3、通过开展模拟实验室，培养学生进行科学观察、时间的意识和能力。重点难点:重点:库仑定律的内容.难点:库仑定律的应用.教学过程：教师提问：自然界中存在哪几种形式的电荷？初中我们已学过摩擦起电，请问：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？学生回答：正负两种电荷，玻璃棒带正电，橡胶棒带负电。教师提问：起电方式？学生回答：摩擦起电、接触起电。教师用验电器演示验证摩擦起电和接触起电。教师用实验演示感应起电，并用实验验证一端带正电，一端带负电。(感应起电后,用带正电的玻璃棒靠近两端丝带,一端丝带与棒吸引,一端排斥,从而说明感应起电后,铜壳一端带正电,一端带负电)教师提问：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？学生回答：相同,都是电荷转移和得失。教师提出电荷守恒定律，同时简单介绍密立根油滴实验，提出元电荷量的概念。教师提问：这是一个包有铝箔的不带电的小球，现在把它悬挂起来。当我们用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近小球时，请大家猜想会发生什么现象？学生回答：小球被吸引，小球被排斥，先吸引后排斥……教师：大家的猜想对不对，我们用实验来验证一下。（做实验）教师提问：为什么会产生这样的现象呢？学生回答：带电物体会吸引轻小物体，小球与棒碰后，同种电荷相互排斥。教师提问：下面请同学们猜想一下：电荷间的相互作用力跟什么因素有关呢？前后四位同学一起讨论一下。学生回答：f与q1、q2、r等因素有关。教师：大家的猜想对不对，我们用实验来验证一下。（做实验）教师提问：当橡胶棒逐渐接近小球时大家看到了什么现象？说明了什么问题？为什么说小球偏过去了就能说明电荷间的作用力变了呢？学生回答：这里需要对带电小球进行受力分析。当小球平衡时，f=mg.tanα，所以夹角变大，说明作用力就变大。实验：（1）q1、q2不变时，r减小，α增大，f增大。（2）q1、r不变时，q2减小，α减小，f减小。教师：现在我们已经知道f与r、q1、q2有关，但这只是定性的，那么，f与q1、q2、r之间有没有定量关系呢？下面我们来具体研究这个问题。教师提问：我们在研究它们之间的关系时可采用什么研究方法呢？是q1、q2、r三个变量都变来研究f与它们的关系好呢？还是先假定三个变量中两个变量不变，研究f与变量的关系，最后进行综合的方法好呢？学生回答：后一种好。教师：这种研究问题的方法叫控制变量法，它是我们在科学研究中一种很重要的研究方法。现在我们可以分成三种情况来研究f与三种变量的关系。教师提问：下面大家猜想一下这三种情况下，f与q1、q2、r的关系如何？（在黑板上写出学生的猜想）教师提问：大家能大胆猜想很好！下面我们要做的工作是设计实验来验证猜想。那么，刚才的演示装置能不能来验证猜想呢？教师提问：作用力f如何测量？（看夹角α）两带电体间距r如何测量？（用刻度尺）教师提问：两带电体的电量q1、q2如何测量？……（若学生说用电流计，指出电流计的偏转需要有电荷流过电流计，小球上的电量太少了可能不会使指针偏转，即使偏转了，小球上的电量也马上为零了。）教师提问：能不能使用验电器？不能。原因是：（1）带电体的电量太少，不能使验电器的指针偏转；（2）即使能偏转，带电小球的所带电量也变化了。教师提问：怎么办？教师：这里我们看到，要测量出带电体的电量确实有一定的难度。实际上，在200多年前，有一个叫库仑的法国物理学家用一个简单的办法巧妙地解决了这个困难。他为了改变带电小球的电量，将这个带电小球跟与它同样的但不带电的小球相撞，由于两个小球完全相同，它们带的电量也一定相等，从而使带电小球的电量减少到原来的1/2，再用同样的方法可以使带电小球的电量减少到原来的1/4、1/8等。教师提问：那么，我们现在的实验装置能不能很好地来验证f、q1、q2、r之间的定量关系呢？为什么？学生回答：不能，橡胶棒所带电量的多少无法知道。教师：对。橡胶棒和小球之间的作用力是比较复杂的，而我们在研究问题时总是从最简单的研究做起。教师提问：那么如何来改进实验装置呢？学生回答：把橡胶棒换成小球。教师：刚才大家的想法很好。现在老师给大家介绍一套更好的实验装置，其实验原理和刚才的实验装置与我们通过讨论不断完善的设计类似（库仑扭秤）。然后启发引导学生通过扭秤装置来探究f、q1、q2、r之间的定量关系.库仑定律：在真空中两个点电荷间相互作用的电力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间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：，式中为静电力常量，其大小为=9.0×109n.m2/c2。然后引导同学对库仑定律的内涵外延进行详细的分析.教学反思：本节内容的核心是库仑定律，他是静电学的第一个实验定律，是定量描述点电荷间的相互作用的关系的规律，是学习电场强度的基础．1、对于电荷之间相互作用力的定量规律，可以让学生先有一个定性的概念，可以通过实验让同学观察讨论并总结．2、对于库仑定律需要强调的是：（1）库仑定律仅适用于计算在真空中两个点电荷的相互作用力，在干燥的空气中也近似成立，而在其它电介质中使用该定律需要增加条件．（2）由于库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷的相互作用力大小，因此在实验演示、给出点电荷的定义之后直接提出库仑定律；（3）库仑定律和万有引力定律之间的相似性可以让同学们通过练习自己认识对比并讨论．（4）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．根据电荷之间的电荷异同来判断是吸引力还是斥力．（5）在两点电荷之间距离接近为零时，由于两个点电荷已经失去了点电荷的前提条件，因此不能根据库仑定律得到库伦力无穷大的结论．（6）当一个点电荷受到多个点电荷的作用，可以根据力的独立作用原理进行力的合成分解并进行矢量运算．3、对比万有引力常量测定的卡文迪许扭称实验，说明库仑扭称实验的原理，介绍库仑．帮助学生理解本节知识．