《庫侖定律》的優秀教學設計

篇一：《庫侖定律》教學設計

（一） 教材分析：

庫侖定律既是電荷間相互作用的基本規律，又是庫侖定律是學習電場強度和電勢差概念的基礎，也是本章重點，不僅要求學生定性知道，而且還要求定量了解和應用。對庫侖定律的講述，教材是從學生已有認識出發，採用了一個定性實驗，進而得出結論。庫侖定律是學習電場強度和電勢差概念的基礎，也是本章重點。展示庫侖定律的內容和庫侖發現這一定律的過程，並強調該定律的條件和意義。

（二） 學情分析：

兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、起電的知識，萬有引力定律和卡文迪許扭秤實驗這些內容學生都已學過，本節重點是做好定性實驗，使學生清楚知道實驗探究過程。

（三） 教學目標：

1、知識與技能：

(1)瞭解定性實驗探究與理論探究庫倫定律建立的過程。

(2)庫倫定律的內容及公式及適用條件，掌握庫侖定律。

2、過程與方法

(1)透過定性實驗,培養學生觀察、總結的能力,瞭解庫倫扭秤實驗。

(2)透過點電荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

3、情感態度與價值觀

(1)培養與他人交流合作的能力，提高理論與實踐相結合的意識。

(2)瞭解人類對電荷間相互作用認識的歷史過程,培養學生對科學的好奇心,體驗探索自然規律的艱辛和喜悅。

（四） 教學重點、難點：

教學重點：庫侖定律及其理解與應用

教學難點：庫侖定律的實驗探究

教學難點的突破措施：定性實驗探究與定量實驗視頻及理論探究相結合。

（五） 教學用具：

多媒體課件,毛皮，橡膠棒，氣球，玻璃棒，絲綢，易拉罐，泡沫小球，鐵架臺。

（六） 教學過程：

引入新課

演示實驗：讓橡膠棒、玻璃棒摩擦起電，靠近易拉罐，會發生什麼現象？

（易拉罐被橡膠棒、玻璃棒吸引滾動起來了。）既然電荷之間存在相互作用，那麼電荷之間相互作用力的大小與什麼因素有關呢？

新課教學：

一、透過實驗探究電荷間作用力的決定因素

（一）定性實驗探究：

探究一：影響電荷間相互作用力的因素

猜想：電荷間相互作用力可能與距離、 電荷量、帶電體的形狀等。

如何做實驗定性探究？

(1) 你認爲實驗應採取什麼方法來研究電荷間相互作用力與可能因素的關係？

學生：控制變量法。

(2) 請閱讀教材，如果要比較這種作用力的大小可以透過什麼方法直觀的顯示出來？學生：比較懸線偏角的大小

組織學生根據現有器材，設計出可能的實驗方案。

(3) 你想選取哪些實驗器材？

球形導體，兩個自制的帶細線泡沫小球，鐵架臺，橡膠棒，毛皮，氣球。

(4)實驗前先思考:可用什麼方法改變帶電體的電荷量?

(5) 實驗探究步驟：

引導學生得出實驗的具體步驟：

細線兩個泡沫小球A、B，用摩擦起電的橡膠棒接觸其中一個小球A，然後把A小球與B小球接觸，細線偏離豎直方向一個角度θ。

①保持電量q一定，研究相互作用力F與距離r的關係。

將泡沫小球B逐漸遠離A，觀察偏角。

②保持距離r一定，研究相互作用力F與電荷量Q的關係。

再把橡膠棒與小球A接觸，增加小球A電量，觀察偏角；

（6）學生實驗、觀察記錄並得出結論：

先畫受力圖，如果B對A的力是水平的，則F電=mgtanθ，如果θ越大，則F電越大，這

樣可以透過θ的變化來判斷F電的變化。

定性實驗結論：

電量q一定，距離r越小，偏角越大，作用力F越大。

距離r一定，電量q增加，偏角變大，作用力F越大；

實驗條件：保持實驗環境的乾燥和無流動的空氣

（二） 定量實驗探究，結合物理學史，得出庫侖定律：

提出問題：帶電體間的作用力與距離及電荷量有怎樣的定量關係呢?

根據我們的定性實驗，電荷之間的作用力隨着電荷量的增大而增大，隨着距離的增大而減小。這隱約使我們猜想，電荷之間的作用力是否與萬有引力具有相似的形式呢？

事實上，在很早以前，一些學者也是這樣猜想的，卡文迪許和普利斯特等人都確信“平方反比”規律適用於電荷間的作用力。但是僅靠一些定性的實驗，不能證明這樣的結論。

而這一猜想被庫倫所證實，庫侖在探究三者之間的定量關係時，定量實驗在當時遇到的三大困難：

① 帶電體間作用力小，沒有足夠精密的測量儀器；怎樣確定帶電體間的作用力的數量關係？

② 沒有電量的單位，無法比較電荷的多少；怎樣確定電荷量的數量關係？

③ 帶電體上電荷分佈不清楚，難測電荷間距離。怎樣測定電荷間的距離？

同學們，如果是你，你能想到怎樣的方法來解決這些困難？

引導學生用類比的方法得出三大困難的對策：

卡文迪許扭稱實驗——庫侖扭稱實驗，

對稱性——等分電荷法，

質點——點電荷

①、放大思想：力很小，但力的作用效果（使懸絲扭轉）可以比較明顯。

②、轉化思想：力的大小正比於懸絲扭轉角，透過測定懸絲扭轉角度倍數關係即可

得到力的倍數關係

③、均分思想：帶電爲Q的金屬小球與完全相同的不帶電金屬小球相碰分開，每小球帶電Q/2，同理可得Q/4、Q/8、Q/16等等電量的倍數關係（電荷在兩個相同金屬球之間等量分配）。課件演示電荷在相同的兩個金屬球間的等量分配。

④理想化模型思想：把帶電金屬小球看作點電荷（理想化模型）利用刻度尺間接測量距離。

點電荷：當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀大小及電荷分佈狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體可以看做帶電的點，叫點電荷。它是一個理想化模型，實際上點電荷不存在。 (與“質點”進行比較)

接下來引導學生觀看庫侖扭秤的實驗視頻與庫侖當時的數據，總結規律。（觀看視頻）。

庫倫在艱苦的條件下，聯想到萬有引力定律和卡文地許扭稱實驗，利用巧妙的庫倫扭秤裝置和方法，發現了庫倫規律。透過剛纔的展示過程讓學生了解庫侖探究的過程、思路、方法。你能用自己的語言總結出規律嗎？

電荷間相互作用力與電荷間距離成平方反比關係，與電荷電量乘積成正比。

介紹：庫侖扭稱實驗只能定量測出同種電荷間相互作用力，庫侖還利用電單擺實驗定量測出異種電荷間作用力大小。讓學生體會庫侖定律的完美。

二、 庫侖定律：

內容：真空中兩個點電荷間的作用力大小與兩電荷量的乘積成正比，與電荷間的距離平方成反比；方向在它們的連線上。這個規律叫做庫侖定律。

電荷間這種相互作用的電力叫做靜電力或庫侖力。

公式:

說明: F?kQ1Q2r2

①k爲靜電力常量, k=9.0×109N.m2/C2,其大小是用實驗方法確定的。其單位是由公式中的F、Q、r的單位確定的，使用庫侖定律計算時，各物理量的單位必須是：F：N，Q：C，r：m。.

② 庫侖定律的適用條件：真空中，兩個點電荷之間的相互作用。

讓學生回答實際帶電體可以看成點電荷的條件。

思考：當r趨向於0時，F趨向於無窮大嗎？

③關於點電荷之間相互作用是引力還是斥力的表示方法，使用公式計算時，點電荷電量用絕對值代入公式進行計算，然後根據同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向。

④F是Q1與Q2之間的相互作用力，是Q1對Q2的作用力，也是Q2對Q1的作用力的大小，是一對作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

⑤庫侖力(靜電力)是與重力，彈力，摩擦力並列的。

任意帶電體可以看成是由許多點電荷組成的，所以，知道帶電體上的電荷分佈，根據庫侖定律和力的合成法則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向。

三、 庫侖定律與萬有引力定律的比較

例題1已知氫核（質子）的質量m2=1.67×10-27 kg，電子的質量m1=9.1×10-31kg，電子和質子的電荷量都是1.60×10-19C，在氫原子內電子與質子間的最短距離爲5.3×10-11m。試比較氫原子中氫核和電子之間的庫倫力和萬有引力。(課件播放解題過程)

小結：

① 庫侖定律在應用時，可以不代入電性符號，直接代入絕對值，最後判定方向； ② 計算說明萬有引力遠遠小於庫侖力，以後在研究微觀帶電粒子的相互作用力時,

通常可以忽略萬有引力.

討論:比較庫侖定律和萬有引力定律（相似點與不同點）,你會有什麼樣的感想？如何認識自然規律的多樣性與統一性?

兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等於各點電荷單獨對這個電荷的作用力的矢量和。

例題2 真空中有三個點電荷，它們固定在邊長50cm的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是+2×10-6C，求他們各自所受的庫侖力。

小結：選擇研究對象，畫出受力圖，由庫倫定律和平行四邊形定則求解。

鞏固練習：

兩個相同的均勻帶電小球，分別帶Q1=1 C，Q2=－2C，在真空中相距r且靜止，相互作用的庫倫力爲F。

（1）今將Q1、Q2、r都加倍，問作用力變化？

（2）只改變兩電荷的電性，作用力如何？

（3）只將r增大兩倍，作用力如何？.

（4）將兩個球接觸一下後，仍放回原處，作用力如何？

（5）使兩球接觸後，如果庫倫力的大小不變，應如何放置兩球？ 課堂小結：

今天你學到了什麼？讓學生總結本節的內容。.

作業:課本練習2、3題.

（七） 板書設計：

第二節 庫倫定律

1． 庫侖定律

2． 公式 F

?kQ1Q2

r2

3． 適用條件：真空中點電荷之間的相互作用

（1）點電荷

（2）k的物理意義

篇二：庫侖定律教學設計

《1.2庫侖定律》教學設計方案

新疆農七師123團中學蔣磊

篇三：庫侖定律教學設計 (1)

第二節 庫侖定律（教案）

一、任務分析

本節課使用的課本是人民教育出版社出版的高中物理選修3-1。本節課的內容是第一章第二節庫侖定律。本節內容的核心是庫侖定律，它是靜電學的第一個實驗定律，是學習電場強度的基礎，是電磁學的基本定律，也是物理學的基本定律之一。庫侖定律闡明瞭帶電體相互作用的規律，爲整個電磁學奠定了基礎，因此在本章中具有很重要的地位。

在學習本節課的.內容之前，學生已經具有質點的理想化模型的思維方法，知道兩輕質小帶電體因相互作用而吸引或排斥。

育才中學是一所扶貧寄宿制學校，學生大多數來自寧南山區。他們缺乏自主動手能力，合作探究的意識，交流評估的習慣。因此，在教學中教師要適時的鼓勵和引導。

本節課的教學內容的主線有兩條，第一條爲知識層面上的，首先透過“演示”欄目中“探究影響電荷間相互作用力的因素”的定性實驗匯入。在此基礎上，展示庫侖定律建立的歷史背景。掌握真空中點電荷之間相互作用的規律即庫侖定律；第二條爲方法層面上的，即研究多個量之間關係的方法，間接測量一些不易測量的物理量的方法，及研究物理問題的其他基本方法。體會控制變量法、理想模型法、類比法在物理學中的重要性。

二、教學目標

1．知識與技能

（1）瞭解電荷間的相互作用力規律，掌握庫侖定律的內容及其應用。

（2）透過演示實驗，先定性瞭解電荷間的相互作用力，進而明確庫侖

定律及適用條件。

2．過程與方法，情感、態度與價值觀 （1）透過觀察演示實驗，概括出電荷間的作用規律。培養學生觀察、分析、概括能力。

（2）透過靜電力與萬有引力的對比，體會自然規律的多樣性與統一性。 （3）體會研究物理問題的一些常用方法，如控制變量法、理想模型法、類比法等。

三、重點和難點

重點：電荷間相互作用力與距離、電荷量的關係。

難點：庫侖定律的內容、適用條件就應用。

四、教學資源

1．視頻片段：庫侖扭秤

2．演示實驗：探究影響電荷間相互作用力的因素的實驗

3．課件：PPT幻燈片

五、設計思路

根據新課程改革的理念與目標，要求重視發揮學生學習的主體性，在學習過程中豐富學生的體驗，讓學生在教師的指導下親自去觀察、實驗、分析、歸納、應用等，在參與體驗的基礎上學習知識與方法，培養科學精神和科學態度。

本節課利用《三國志·吳書》中寫道“琥珀不取腐芥”和手搖靜電感應器演示放電現象引入新課，同時爲課堂實驗做好必要的準備。

讓學生透過演示實驗現象的觀察在教師的引導下猜想影響帶電體間的相互作用力的因素有哪些。

教師適時的啓發和引導學生制定定性探究F與r，F與q的實驗方案。 利用演示實驗定性探究F與r，F與q的關係。然後對比萬有引力，結合類比法及庫侖對電荷間相互作用力的探究，介紹庫侖扭秤實驗，得出庫侖定律。

回顧歷史上人類對電荷間相互作用力的探究，進行適當的人文教育。 利用已有的實驗器材，讓學生參與制定驗證F 與R2成反比的實驗，並進行實驗驗證。

六、教學流程

1．教學主要環節

本節課主要分4個環節：

第一個環節 情景引入 兩電荷間有力的作用。 第二個環節 定性探究 透過猜想、學生定性實驗、歸納得出兩電荷間作用力與距離和電荷間的關係。

第三個環節 定量探究 透過對比萬有引力，結合前人的研究歷史背景得出庫侖定律以及適用條件。

第四個環節應用鞏固 透過簡單的示例鞏固對庫侖定律的應用。

2．教學流程圖

3．教學流程說明

（1）情景：《三國志·吳書》中寫道“琥珀不取腐芥”和手搖靜電感應器演示放電現象引入新課

（2）活動Ⅰ 透過實驗現象，啓發學生根據已有的知識猜想兩電荷間的作用力與哪些因素有關，並透過討論，歸納得到兩電荷間的作用力與距離和電荷量間有關係。在此基礎上引導學生制定研究方案並組織學生分組實驗，對上述猜想進行定性探究，透過各組對實驗所觀察到的現象進行分析、交流。

（3）活動Ⅱ 透過前人的研究歷史並對比萬有引力，應用控制變量的方法，定量研究兩電荷間相互作用力與距離和電荷量的關係，透過討論，歸納得出庫侖定律。

（4）活動III 透過生活常識和已有的知識討論庫侖定律計算式的適用條件。

（5）應用 透過簡單的示例鞏固對庫侖定律的認識，根據庫侖力的計算式比較在微觀粒子間萬有引力和庫侖力的大小。

4．板書設計

第二節 庫侖定律

1、距離

一、影響電荷間相互作用力的因素

2、電量

二：庫侖定律

1、內容：力的大小跟兩個點電荷的電荷量的乘積成正比，跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在兩個點電荷的連線上。

2、公式：

（靜電力常量（K=9.0×109

N·㎡／C2）

真空中

3

點電荷

七、教學案例

（一）創設情境，引入課題

師生活動：《三國志·吳書》中寫道“琥珀不取腐芥”，意思是腐爛潮溼的草不被琥珀吸引。但是，當時社會還沒有對電力的需求，因此，人們對電的認識一直停留在定性的水平上。直到18世紀中葉人們纔開始對電進行定量的研究。今天我們就借用古人的腦袋加上我們的智慧來研究電學的基礎—庫侖定律。