人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律优质课教学设计

课 时 教 案

第 九 单元             第  2  案               总第 2 案

课题： §9.2  库仑定律（约2课时）   

【教学目标与核心素养】

1．知道点电荷的概念，理解并掌握库仑定律

2．会用库仑定律进行有关计算

3．渗透理想化方法，培养学生简化抽象建模能力

4．掌握控制变量的科学研究方法

【教学重点】

1．库仑定律及应用

【教学难点】

1．控制变量法研究库仑力的相关因素

2．库仑定律的应用

【教学过程】

一、电荷之间的作用力

1．实验探究

⑴定性探究

问题：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

那么电荷之间的相互作用力和什么有关系呢？

猜想、设计实验：课本P6

结论：一是与 电荷电量 有关；

二是与  两电荷间的距离  有关。

⑵定性验证：

如右图，分别改变Q、q的电量，看倾角怎样变化？结论：①Q或q增大或减小，倾角均变化，Q增大，F增大。

②改变两带电体的距离，倾角也变化，r增大，F减小。

二、库仑的实验

1．研究电荷间作用力的困难

①电力较小，没有直接测量力的工具

②没有量度电荷量的单位，无法测量电荷量

③任意带电体上的电荷分布难以确定，因而无法确定相互作用的电荷间的距离

阅读课本P7内容：介绍库仑扭秤实验（扭秤是库仑发明于1784年）

2．解决方法：

①利用扭丝的旋转角度来比较力的大小

②用相同的金属球来等分电荷

③理想化模型，将带电体当做点电荷来处理

补充：小球C固定，易于确定与A球的距离；A、B两球一个带电一个不带电，不带电的球起平衡作用；小球体积和质量小些好。

3．研究方法：   控制变量法    。

①F与r的关系

②F与q的关系

4．实验技巧：①小量放大  ②电量的确定（均分电量）

5．库仑定律

⑴内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上

公式：F=       静电力常量k=9.0×109N·m2/C2                          

⑵方向：连线上：同性相斥，异性相吸。

⑶点电荷：当带电体之间的距离比它们自身 的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状 况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电 体可以看作带电的点，叫作点电荷。

点电荷是一个理想化的模型，实际生活中并不存在。

⑷理解：

①适用条件：真空中（空气中近似成立）的点电荷（模型）。

理解：两带电量相同的钢球，相距较近，且位置不变，如果带同种电荷时静电力为F1，带带异种电荷时静电力为F2，比较F1、F2的大小关系。

思考：从库仑定律的公式F =看出，当两个电荷间的距离趋近于零时，两电荷间的作用力将变为无限大，这种说法正确吗？为什么？（适用于点电荷，距离很近时，带电体不能看作点电荷，需要用积分进行计算，不会变成无限大）

②应用公式计算库仑力的大小时，只将其电量的绝对值代入，先计算出力的大小，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断库仑力的方向。

③应注意统一单位，因为静电力常量是国际单位制中的单位。

④静电力也是一种“性质力”，同样具有力的共性。

如果一点电荷同时受到另外两个点电荷的作用力，这两个力遵循力的合成法则，根据 平行四边形 定则，可求出这个点电荷受到的合力。

例1．下列关于点电荷的说法中，正确的是：( D )

A.点电荷就是体积很小的带电体

B.点电荷就是体积和带电量都很小的带电体

C.由F=k可知，当两电荷间距离r→0时，F→∞

D.静电力常量的数值是由实验得出的

库仑定律与万有引力定律的比较：

三、静电力的计算

学生阅读教材P8例题1，练习本上完成，比较万有引力和库仑力的的大小关系。得出：，微观粒子间的万有引力远小于库仑力。因此， 在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。

引导学生思考：如和求解两个以上电荷间的作用力？阅读教材P9内容。得出：如果存在两个以上点电荷，那么，每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力。两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力 的矢量和。

完成课本例题2.

例2．相距L的固定点电荷A、B的带电量分别为+4Q和-Q，要引入第三个点电荷C，使点电荷C处于平衡状态，求电荷C的电量和放置的位置。

变式：两弹性小球放在光滑绝缘水平面上，带电量分别为Q和-5Q，两球从图示位置由静止释放后，当再次回到图示位置时A球的加速度为释放时的多少倍？

小结：

作业：