庫侖定律++教材分析高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

第2節(jié)庫侖定律一、教材分析

本節(jié)內容在整個電場體系中的開篇，為引入“電場”概念做鋪墊，對于學生幫助學生建立“電場”概念有著重要的作用。課標要求：知道點電荷模型。知道兩個點電荷間相互作用的規(guī)律。體會探究庫侖定律過程中的科學思想和方法二、學情分析

學生在初中接觸過靜電的知識，知道摩擦起電，也知道電荷之間相互作用的基本特征，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。但是，對于電荷之間的定量化作用并不清楚。因此，本節(jié)內容的主要目的是要引導學生積極思考，經歷分析、邏輯推理過程，體會所建立起來的關系的物理意義。三、教學目標物理觀念：掌握庫侖定律的內容，通過理解庫侖力表達式

的含義強化學生前期學習過程中已經形成的相

互作用觀。

科學思維：通過對點電荷概念的理解，體會理想模型構建

及類比的科學思維方法；

通過對庫侖對電荷之間相互作用力規(guī)律的探尋

過程的認識，體會類比科學思維方法的應用?？茖W探究：在探究庫侖定律的全過程中，經歷提

出問題，猜想，用實驗探究和驗證，

得出結論的探究過程。科學態(tài)度與責任：通過庫侖定律探究的全過程，

體會科學研究的艱辛，激發(fā)學生熱愛

科學和探究物理的興趣；通過靜電力

與萬有引力的對比，體會自然規(guī)律的

多樣性與統一性。四、教學重難點教學重難點：

庫侖定律表達式的探究過程：庫侖定律的理解和應用。五、教學設計思路觀察實驗現象定性分析、歸納認識電荷之間的作用力大小與電荷量有關認識電荷之間的作用力大小與電荷間的距離有關實驗事實+猜想+實驗驗證庫侖定律六、教學過程環(huán)節(jié)一：溫故知新，問題引入溫故問題引入問題電荷之間作用規(guī)律？（異種電荷相互吸引，同種電荷相互排斥）電荷間相互作用的大小又如何呢？深度問題電荷間相互作用的大小與哪些因素有關？環(huán)節(jié)二：庫侖定律表達式的探究過程步驟一猜想：電荷間相互作用的大小與哪些因素有關？電荷量距離電荷量越大，作用力越大；電荷量越小，作用力越小距離越大，作用力越??；距離越小，作用力越大問題引導，學生猜想，體驗科學探究環(huán)節(jié)，為進一步的實驗驗證做好鋪墊。步驟二實驗定性驗證

C是一個帶電的物體，絕緣絲線上懸掛帶同種電荷的小球。思考一：如何確保小球與帶電物體帶同種電荷？思考二：多個因素影響的時候，我們一般會采用什么方法進行研究？思考三：帶電體之間作用力的大小可以通過什么比

較出來？思考四：如何改變帶電物體的電荷量？實驗定性表明：

電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小電荷間的作用力與我們之前學過的哪種力有類似的規(guī)律？第一次類比思考已有認知類比猜想深度思考第二次類比思考通過一系列引導性提問，與質點類比，引出點電荷的概念。

提問：兩個完全相同的小球A、B，都帶正電，電量相同，相距為r。另兩個小球C、D，一大一小，小球帶正電，大球帶負電，

相距為r。A、B電荷間作用力為F1，C、D電荷間作用力為F2，F1和F2相不相等？步驟三

歷史上的定量實驗研究

早在我國東漢時期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律,定量討論電荷間相互作用則是兩千年后的法國物理學家?guī)靵?。庫侖通過巧妙的實驗,得出了庫侖定律。

庫侖的實驗1、實驗裝置：庫侖扭秤(第三次類比）2、器材組成：細銀絲、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不帶電的小球B3、實驗原理：A和C之間的作用力使懸絲扭轉，扭轉的角度和力的大小有一定的對應關系想一想：B球的作用是什么呢？使A球在水平面內平衡4、實驗方法：控制變量法5、實驗步驟：探究F與r的關系：（1）把另一個帶電小球C插入容器并使它靠近A時，記錄扭轉的角度可以比較力的大?。?)改變A和C之間的距離r，記錄每次懸絲扭轉的角度，便可找出F與r的關系探究F與q的關系：

改變A和C的電量q1、q2，記錄每次懸絲扭轉的角度，便可找出F與q1、q2的關系

在庫侖那個時代，還不知道怎么樣測量物體所帶的電荷量，甚至連電荷量的單位都沒有，又怎么樣做到改變A和C的電荷量呢？歷史的真實——適度拓展庫侖用扭秤裝置成功地得到了同種電荷相互排斥的作用力的規(guī)律，但是當他在用此裝置驗證異種電荷相互吸引的作用力的規(guī)律時遇到了困難。庫倫扭秤裝置中，固定小球和轉動小球帶上異種電荷時，由于吸引力，轉動小球不能穩(wěn)定下來，甚至兩個小球會碰在一起電量中和，這種不好控制使得實驗無法進行下去。為此，他又設計了另一個巧妙的實驗——電擺實驗。

實驗結論：庫侖定律庫侖通過扭秤實驗和電擺實驗確認：無論是同種電荷間的相互排斥力，還是異種電荷間的相互吸引力，都滿足與q1q2成正比，與r2成反比的規(guī)律。說明1：庫侖成功地運用了類比思維。一是平方反比，二是電量乘積。對后者，他斷定無需證明。他用相同的金屬球做過實驗，巧妙地得到了成比例的電量，證實了與電量乘積的正比關系。說明2：被埋沒的成果早在庫侖定律建立前13年，1772年，卡文迪許用兩個導通的金屬殼做實驗，通過計算得出了比庫侖實驗（2±0.04）還要精確的電力平方反比定律（2±0.02）。直到1879年才由麥克斯韋整理出版。說明3：不宜說“庫侖定律是由大量實驗歸納得到的”。1、內容：真空中兩個靜止的點電荷的相互作用力跟它們所帶電量的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2、表達式：其中：k叫靜電力常量，k=9.0×109N·m2/C2環(huán)節(jié)三：庫侖定律的理解試比較：該表達式與萬有引力表達式有什么相似之處？注意：（1）在計算時q1、q2只要代入大小，“+”、“-”號不要代入（2）庫侖定律只能計算力的大小，方向在連線上，還需進一步通過同種電荷排斥，異種電荷吸引來確定3.適用條件

“點電荷”條件:實際帶電體，在它們的線度l<<r時，可看成點電荷。這是一個理想模型?！办o止”條件：都靜止或靜止的作用于運動的?！罢婵铡睏l件：電力遵循的平方反比律不受“真空”條件的限制。不過，當電荷處在介質中時，介質要極化，出現極化電荷，就不能只考慮用庫侖定律去求這兩個電荷受的力了。所謂“介質中的庫侖定律，實際上求的是一個電荷受到的另一個電荷與極化電荷的作用力的合力。實際中真空是指氣體極其稀薄。擴展：庫侖力和萬有引力的對比：相似：1．都是兩體力，力源是電荷和質量，前者與兩個電荷的乘積成正比，后者與兩個質量乘積成正比；2．都是長程力，作用到很遠的距離，但都隨二體間距離的加大按照二次方反比規(guī)律急劇減弱；3．力的方向都在二個物體的連線上，即所謂的“中心力”；4．只存在于同性質的二體間，同時滿足牛頓第三定律和力的合成法則。不同：庫侖力有引力和斥力，萬有引力只有引力；庫侖力比萬有引力大得多。環(huán)節(jié)四、鞏固練習人教版必修三第10頁，作業(yè)1-作業(yè)5六、教學反