探究静电力[教学目标].doc

第二节探究静电力【教学目标】1、 知识与技能：%1 、了解库仑定律的建立过程和相关的物理学史1 、知道点电荷的物理意义1 、理解真空中的库仑定律以及适用条件1 、知道静电力常量k的物理意义、数值和单位1 、会用库仑定律解决涉及点电荷静电力计算的简单问题2、 过程与方法%1 、提出问题——猜想•假设——实验验证——得II!结论——反思评价%1 、控制变量的科学研究方法，理想化模型、放人、转化、类比、以及对称、守恒的 思想方法3、 情感态度少价值观利用库仑定律建立的过程以及相关的物理学史培养学生的科学素养重点】库仑定律的建立过程 对库仑定律的理解和应用难点】探究库仑定律的定性演示和库仑扭秤实验的验证过程教学准备】多媒体课件、静电力演示器材、有关库仑定律建立的历史背景资料【教学流程】【教学过程设计】（一） 、创设情景,提出问题我们已经学习了电荷、静电感应、电荷守恒的初步知识，现在再来看一个演示实验 演示实验：用毛皮摩擦过的橡胶棒使验电器张开设问一：这个想象说明什么？验电器的工作原理是什么？学生：电荷Z间存在相互作用，同种电荷相斥、杲种电荷相吸动画演示：电荷间的相互作用设问二：那么带电体相互吸引和排斥的力有多人？猜想一下带电体间的作用力与哪些 因素有关呢？（二） 、猜想假设，设计方案，定性探究学生猜想：电荷聚、距离、形状、体积、质量等。

设问：到底是怎样的关系呢？如何验证你的想法？交流对话：指导学生得出验证实验的设计思想——控制变量法，研究作用力跟某一因 素的关系时，要先控制其它因素不变这是实验设计的精髓动画演示一：电量不变，改变带电体间距离，观察小球悬线偏离竖直方向的夹角c（随 距离的变化情况实验分析与思考：偏角人小与电荷间作用力人小有何关系？分析得\\\F = mg-tSa.即a越人，F就越人F随间距！•的增人而减小动画演示二：保持距离不变，观察偏角a随电荷量变化的情况学生活动，归纳得出：①两电荷间的作用力随距离增人而减小；②两电荷间的作用力随电量的增大而增大三） 、库仑的猜想和库仑扭秤实验设问：以上研究的还只是定性的关系，两电荷的相互作用力与电荷最Q、间距「到底侑 怎样的定量关系呢？请你猜测一下学生讨论、猜想：最好是最简单的正比和反比关系 ]启发与设问：18世纪法国物理学家库仑也研究了这个问题，他的— 你知道他为什么会这样猜想的？请根据相关资料说明你的观点 r设问：是否只有库仑首先有这种猜想？学生：其实这一点在他以前已冇科学家猜到了，比如爱皮努斯、伯努利、普利斯利、 卡文迪许等，库仑的重要贡献在于，用他制作的十分精细灵敏的扭秤装置验证了这个猜想。

库仑扭秤实验的验证过程：（投影与解说）1、 结构简介2、 如何解决力的准确测量？%1 操作方法，力矩平衡：静电力力矩=金属细丝扭转力矩，F-0%1 思想方法：放大、转化3、 F与1•关系的验证1 设计思想：控制变量法——控制Q不变%1 结果：库仑精确地用他的扭称实验测最了两个帯电小球在不同距离下的静电力，证实了自己的猜测若用平方反比关系表示，指数偏差可达土沁&,创质 ,基本上验证了 F与「之间的平方反比关系 r204库仑的实验又帯冇氏观性和定最性质，发表之后就广泛流传并为科学界所接受，称之为 库仑定律1 后续研究：鉴于库仑总结出二次方反比定律所依据的实验粹确度不高，而库仑定律 是电磁学的基木定律，是否精确地满足二次方反比关系，又至关重要，所以从1785年库仑 定律发表以后直到现代，科学家一直设法检验距离r的方次与“2” Z间究竟冇多大偏差， 1971年的实验表明，这个偏差如果有，也不会大于3X10 ",可见，库仑定律是一个经过 实验检验的精确度极高的物理定律4^如何解决Hi量测量问题？设问：该实验的精髓在于控制，库仑先控制电量不变，研究了F与「的关系；再控制r 不变，要研究F与电最Q的关系，又遇到了困难，因为在当时电最单位还未确定还无法测 量电量，那么库仑又该如何定量的比较一个带电体所带的电量呢？原來库仑已认识到，两个完全相同的金属小球，一个带电、一个不带电，两者相互接触 后电最被两球等分，各自带冇原有总电最的一半。

这样库仑就巧妙地解决了这个问题，用这 个方法依次得到了原来电量的1/2,1/4,1/8,1/16等的电荷，从而顺利的验证得出思想方法:守恒、对称四） 、理解库仑定律投影库仑扭秤实验得到的结论：库仑定律在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间距离的平方成 反比，作用力的方向在它们的连线上公式：F = kQ{Q2/r2学生活动，阅读教材，教师点拨归纳：1、 Q】、Q2是电荷最的绝对值；库仑力的方向：沿连线，同性相斥，异性相吸2、 库仑力同样具有力的共性，比如遵守牛顿第三定律3、 k为静电力常量,后來测得*=9.OxlO92V-m2/C24、 适用条件：真空，点电荷%1 点电荷同质点一样也是一个理想化模型——带电的几何点1 若带电体间的距离比它们自身的尺寸大得多，以至带电体的形状和大小对库仑力的 影响可以忽略不计，这样带电体就可以看作点电荷1 对于任一带电体可以看作由许多点电荷纽成，所以若知道带电体的电荷分布，根据 库仑定律和力的合成法则可以求出带电体间的静电力的大小和方向注：在中学物理的实际应用中，常要把实际带电体等效为点电荷，如把均匀带电小球 等效为位于球心的点电荷。

五）、巩固与应用分析例1、两个点电荷的带电量q、= q? =1C ,相距r = lm ,且静止于真空中，求它们之间的相互作用力 学牛•活动：F9.0xl09xlxl= 9x109N教师说明：这时F与k在数值上相等，这就是k的物理意义，即k在数值上等于两个 带电荷量为1库的点电荷，在真空中相距1米时的相互作用力例2、（见课本例题：试比较电子和质子间的静电力和万有引力）教师说明：正因为例 题告诉我们的原因，在研究微观带电粒子相互作用时，经常可以忽略万有引力但对宇宙天 体万有引力却是决定性的，决定了它的运动与演化规律例3、两个相同的均匀带电小球，分别带有Q=1C, Q2=-2C的电荷，在真空中相距r 时，相互作用力为F1 今将Qi、Q2、1•都加倍，作用力多大？%1 只改变两电荷的电性，作用力如何变化？%1 只将增人2倍，作用力如何变？%1 将两个小球接触一下，仍放回原处，作用力如何变化？%1 为使两小球接触后，静电力的大小不变，两球应如何放置？学生活动，要求分析并迅速得出：作用力不变；不变；作用力人小变为F/9,方向不变; 大小变为F/8,方向由原來的相吸变为相斥；距离变为值即可六）、反思评价知识小结：（略）我国早在东汉时期就已经掌握了电荷间相互作用的定性规律。

两千年后，法国物理学家库仑借助于扭秤实验定量的研究和验证了电荷间相互作用的规 律，得出了库仑定律从库仑定律的发现过程，我们可以看出，类比推理在科学研究中所起的作用是多么的巨 大如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验数据的积累，不知何年才能得到严格的库 仑定律表达式库仑定律和万有引力定律都遵从二次方反比规律，人们至今还不能说明这两个定律为什 么如此相似它们有没有内在的联系，会不会是某一种力的不同的表现形式呢？物理学家还 在致力于这方面的研究七）、作业。