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1、库伦定律 ”的教材分析一, 库伦定律在静电学和物理学中地位库仑定律不仅是电磁学的基本定律 ,也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐 明了带电体相互作用的规律 ,决定了静电场的性质 , 也为整个电磁学奠定了基础。在 物理学教材中 ,库伦定律安排在了学修 3-1 第一单元的第二节。库伦定律作为学习 电磁学的基础定律 ,是掌握好电磁学的前提条件。在高中物理教学中 ,库伦定律这一 届有以下三点要求 :1.掌握库仑定律 ,要求知道点电荷的概念 ,理解库仑定律的含义及 其公式表达 ,知道静电力常量 .2.会用库仑定律的公式进行有关的计算 .3.知道库仑扭秤的实验原理 .可以看出高中物理对于库伦定律的学习要求
2、很高 , 要求掌握库伦定律。总之 ,库伦定律这一届是物理学的电磁学部分相当重要的一部分知识 ,在高中课 程中占有相当重要的地位。学习库伦定律是学习接下来电磁学部分的前提。二, 库伦定律的定义及其物理意义1. 库伦定律的定义COULOM'BS LA W 库仑定律 描述静止点电荷之间的相互作用力的规律。 在真空中 ,点电荷 q1 对 q2的作用力为 F=k*(q1*q2/r2 ( 可结合万有引力公式 F=Gm1m2 /r2来考虑其中 :r 两者之间的距离 r 从 q1到 q2方向的矢径 k 库仑常数上式表示 :若q1 与q2 同号,F 12y沿r 方向斥力若两者异号 ,则 F 12 沿-
3、r 方向吸力. 显然q2 对q1 的作用力 F21 = -F12 (1-22库伦定律的物理意义(1 描述点电荷之间的作用力 ,仅当带电体的半径远小于两者的平均距离 ,才可看 成点电荷 (2 描述静止电荷之间的作用力 ,当电荷存在相对运动时 ,库仑力需要修正为 电磁力 (Lorentz力。但实践表明 ,只要电荷的相对运动速度远小于光速 c,库仑定律给 出的结果与实际情形很接近。3 高中物理教材的库伦定律的定义在真空中,点电荷 q1 对 q2的作用力为 F=k*(q1*q2/r24 教材特点在高中物理教材中 ,对于库伦定律的定义 ,没有特别规定方向 ,而是只规定了是两 电荷的连线的方向 ,没有涉及
4、到矢量 ,是一种简单化的处理 ,这样做能够使高中学生对 于库伦定律更容易掌握。库伦定律的定义式子能够和前边学的万有引力定律相结合 更利于学生的学习和掌握。三, 中学生学习库伦定律的心里特点1、知识基础分析 :掌握了电荷之间存在相互作用力 ,且同性相斥 ,异性相吸。 掌握了电荷守恒定律 ,并会简单的运用。 会处理共点力作用下物体的平衡 ,并会通过偏转角度的变化判断受力的变化。 初步掌握了研究多个变量之间关系的常用方法 控制变量法2、学习能力分析 :学生的观察水平不断的提高 ,能够初步地、独立发现事物的本质及各个主要细节 ,发现事物的因果关系。具有初步的归纳重点 ,抓住问题本质的能力。已经初步具备
5、了基本地实验操作和实验观察能力四, 教学目标 ,教学重点难点教学目标 1.知识与技能目标 明确点电荷是个理想模型 ,知道带电体简化为点电荷的条件。 会用文字描述库仑定律的内容与公式表达 ,能用库仑定律计算真空中两个 点电荷之间的作用力。 了解库仑扭秤实验和库仑对电荷间相互作用的探究 初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程。2. 过程与方法目标 通过对库仑定律建立过程的探究与学习 ,初步了解研究物理问题的一般 程序,认识物理实验在物理学发展过程中的作用与地位 体会研究物理问题的一些常用的方法如 :控制变量法 ,理想模型法、测量变换3. 情感态度与价值观体验探究自然规律的艰辛与喜悦 ;培养学生热爱
6、科学的 ,探究物理的兴趣 培养学生 “发现问题 ,提出假设 ,并用实验来验证 ”的探究物理规律的 科学方法与思路 通过静电力与万有引力的对比 ,体会自然规律的多样性与统一性。 2重点:学生会用库仑定律计算真空中点电荷间的相互作用力。让学生初步掌握研究物理问题的一些常用的基本方法。3. 教学难点 :静电实验的操作和对实验现象的分析归纳五, 教学建议1通过物理学史引入新课题 富兰克林最早观察到电荷只分布在导体表面。普利斯特利重复了富兰克林的实验,在电学的历史和现状一书中他根据牛顿的自然哲学的数学原理最先预 言电荷之间的作用力只能与距离平方成反比。虽然这个思想很重要,但是普利斯特利的结论在当时并没有
7、得到科学界的重视。2通过实验定性的探究点电荷相互作用的关系。实验步骤 :将以带电小球放置于左侧 ,右侧放置三个带相同电量的小球 ,观察小 球的运动状况 （小球偏离竖直方向的角度 ,然后再分别改变小球的带电量 ,观察现象 , 继续改变左侧电荷在观察实验现象。实验目的 ,通关变量控制法 ,使学生定性的知道电荷之间的相互作用的影响的因素3通过库伦扭秤实验引出库伦定律运用投影仪进行库伦扭秤实验 ,扭秤的结构如下 :在细金属丝下悬挂一根秤杆 ,它 的一端有一小球 A, 另一端有平衡体 P,在 A 旁还置有另一与它一样大小的 固定小球 B。为了研究带电体之间的作用力 ,先使 A、B 各带一定的电荷 , 这
8、时秤杆会因 A 端受力而偏转。转动悬丝上端的悬钮 ,使小球回到原来位 置。这时悬丝的扭力矩等于施于小球 A 上电力的力矩。如果悬丝的扭力 矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定 ,则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度 ,可以得知在此距离下 A、B 之间的作用力如何比较力的大小通过悬丝扭转的角度可以比较力的大实验要求 ,学生必须了解库伦扭秤的装置结构 ,然后理解探究过程的含义。4阐明库伦定律的定义物理意义适用条件(1 库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作用力 ,非点电荷间的相互作用 力,库仑定律不适用。 (不能根据直接认为当 r无限小时 F就无限大,因为当 r无限小 时两电荷已经失去
9、了作为点电荷的前提。 (2 应用库仑定律求点电荷间相互作用力 时,不用把表示正 ,负电荷的"+","-" 符号代入公式中计算过程中可用绝对值计算 ,其结 果可根据电荷的正 ,负确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。 (3 库仑力一样 遵守牛顿第三定律 ,不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大。 (两电荷之间 是作用力和反作用力5 通过静电力与万有引力的对比 , 体会自然规律的多样性与统一性。比较两公式 的异同 ,然后探究公式对应位置的不同物理含义。可以招学生上台来谈谈自己对于这两个定律相似性的看法。6例题教学例题教学可以要求学生首先独立思考完成 ,然后由学生代表上台讲解 ,这样有利 于培养学生各种思维和思辨能力。例题的选择应着重考察学生对于库伦定律的适用条件的考察,以及低于学生对于点电荷认识的考察 ,要重视库伦定律的前提条件 ,引导学生系统全面的理解并掌握 库伦定律。7疑难解答可以要求学生对于自己不懂的问题在课堂上用提出问题的形式提出 ,然后细心 正式的做出解答 ,当学生听明白之后 ,再进行下一个问题。这样做不仅能使学生更明 白库伦定律的知识 ,而且能够树立教师平易近人的形象。