高中物理選修1-1《電荷庫侖定律》教案

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高中物理選修1-1《電荷庫侖定律》教案【一】
    教學(xué)準(zhǔn)備
    教學(xué)目標(biāo)
    教學(xué)三維目標(biāo)
    (一)知識(shí)與技能
    1.掌握庫侖定律,要求知道點(diǎn)電荷的概念,理解庫侖定律的含義及其公式表達(dá),知道靜電力常量.
    2.會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.
    3.知道庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)原理.
    (二)過程與方法
    通過演示讓學(xué)生探究影響電荷間相互作用力的因素,再得出庫侖定律
    (三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
    培養(yǎng)學(xué)生的觀察和探索能力
    教學(xué)重難點(diǎn)
    重點(diǎn):掌握庫侖定律
    難點(diǎn):會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算
    教學(xué)過程
    教學(xué)過程:
    (一)復(fù)習(xí)上課時(shí)相關(guān)知識(shí)
    (二)新課教學(xué)【板書】----第2節(jié)、庫侖定律
    提出問題:電荷之間的相互作用力跟什么因素有關(guān)?
    【演示】:帶正電的物體和帶正電的小球之間的相互作用力的大小和方向.使同學(xué)通過觀察分析出結(jié)論(參見課本圖1.2-1).
    【板書】:1、影響兩電荷之間相互作用力的因素:1.距離.2.電量.
    2、庫侖定律
    內(nèi)容表述:力的大小跟兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比.作用力的方向在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線上
    公式:
    靜電力常量k = 9.0×109Nom2/C2
    適用條件:真空中,點(diǎn)電荷——理想化模型
    【介紹】:(1).關(guān)于“點(diǎn)電荷”,應(yīng)讓學(xué)生理解這是相對(duì)而言的,只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略,帶電體就可以看作點(diǎn)電荷.嚴(yán)格地說點(diǎn)電荷是一個(gè)理想模型,實(shí)際上是不存在的.這里可以引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)的概念.容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是:只要體積小就能當(dāng)點(diǎn)電荷,這一點(diǎn)在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合實(shí)例予以糾正.
    (2).要強(qiáng)調(diào)說明課本中表述的庫侖定律只適用于真空,也可近似地用于氣體介質(zhì),對(duì)其它介質(zhì)對(duì)電荷間庫侖力的影響不便向?qū)W生多作解釋,只能簡單地指出:為了排除其他介質(zhì)的影響,將實(shí)驗(yàn)和定律約束在真空的條件下.
    擴(kuò)展:任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的.任意兩點(diǎn)電荷之間的作用力都遵守庫侖定律.用矢量求和法求合力.
    利用微積分計(jì)算得:帶電小球可等效看成電量都集中在球心上的點(diǎn)電荷.
    靜電力同樣具有力的共性,遵循牛頓第三定律,遵循力的平行四邊形定則.
    【板書】:3、庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)(1785年,法國物理學(xué)家.庫侖)
    【演示】:庫侖扭秤(模型或掛圖)介紹:物理簡史及庫侖的實(shí)驗(yàn)技巧.
    實(shí)驗(yàn)技巧:(1).小量放大.(2).電量的確定.
    【例題1】:試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力.已知電子的質(zhì)量m1=9.10×10-31kg,質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.67×10-27kg.電子和質(zhì)子的電荷量都是1.60×10-19C.
    分析:這個(gè)問題不用分別計(jì)算電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力,而是列公式,化簡之后,再求解.
    解:電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力分別是
    可以看出,萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似,表述的都是力,這是相同之處;它們的實(shí)質(zhì)區(qū)別是:首先萬有引力公式計(jì)算出的力只能是相互吸引的力,絕沒有相排斥的力.其次,由計(jì)算結(jié)果看出,電子和質(zhì)子間的萬有引力比它們之間的靜電引力小的很多,因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時(shí),主要考慮靜電力,萬有引力雖然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不計(jì).
    【例題2】:詳見課本P9
    【小結(jié)】對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
    (三)鞏固練習(xí)
    復(fù)習(xí)本節(jié)課文及閱讀科學(xué)漫步
    引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí),練習(xí)1、2、4,作業(yè)紙。
    參考題
    1.真空中有兩個(gè)相同的帶電金屬小球A和B,相距為r,帶電量分別為q和2q,它們之間相互作用力的大小為F.有一個(gè)不帶電的金屬球C,大小跟A、B相同,當(dāng)C跟A、B小球各接觸一次后拿開,再將A、B間距離變?yōu)?r,那么A、B間的作用力的大小可為:[ ]
    A.3F/64 B.0 C.3F/82     D.3F/16
    2.如圖14-1所示,A、B、C三點(diǎn)在一條直線上,各點(diǎn)都有一個(gè)點(diǎn)電荷,它們所帶電量相等.A、B兩處為正電荷,C處為負(fù)電荷,且BC=2AB.那么A、B、C三個(gè)點(diǎn)電荷所受庫侖力的大小之比為________.
    3.真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷,分別帶電q1=5×10-3C,q2=-2×10-2C,它們相距375px,現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷,它應(yīng)帶電量為________,放在________位置才能使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài).
    4.把一電荷Q分為電量為q和(Q-q)的兩部分,使它們相距一定距離,若想使它們有最大的斥力,則q和Q的關(guān)系是________.
    說明:
    1.點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型,這一點(diǎn)應(yīng)該使學(xué)生有明確的認(rèn)識(shí).
    2.通過本書的例題,應(yīng)該使學(xué)生明確地知道,在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)為什么可以忽略萬有引力不計(jì).
    3.在用庫侖定律進(jìn)行計(jì)算時(shí),要用電荷量的絕對(duì)值代入公式進(jìn)行計(jì)算,然后根據(jù)是同種電荷,還是異種電荷來判斷電荷間的相互作用是引力還是斥力.
    4.庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)原理是選學(xué)內(nèi)容,但考慮到庫侖定律是基本物理定律,庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)對(duì)檢驗(yàn)庫侖定律具有重要意義,所以希望教師介紹給學(xué)生,可利用模型或掛圖來介紹.
    高中物理選修1-1《電荷庫侖定律》教案【二】
    教學(xué)準(zhǔn)備
    教學(xué)目標(biāo)
    (一)知識(shí)與技能
    1.知道兩種電荷及其相互作用.知道電量的概念.
    2.知道摩擦起電,知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負(fù)電荷分開.
    3.知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象,知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的電荷分開.
    4.知道電荷守恒定律.
    5.知道什么是元電荷.
    (二)過程與方法
    1、通過對(duì)初中知識(shí)的復(fù)習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自然界中的兩種電荷
    2、通過對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)使學(xué)生明確摩擦起電和感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的電荷分開.但對(duì)一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和不變。
    (三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
    通過對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)
    教學(xué)重難點(diǎn)
    重點(diǎn):電荷守恒定律
    難點(diǎn):利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題。
    教學(xué)過程
    (一)引入新課:新的知識(shí)內(nèi)容,新的學(xué)習(xí)起點(diǎn).本章將學(xué)習(xí)靜電學(xué).將從物質(zhì)的微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì),電荷相互作用的基本規(guī)律,以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質(zhì)。
    【板書】第一章 靜電場
    復(fù)習(xí)初中知識(shí):
    【演示】摩擦過的物體具有了吸引輕小物體的性質(zhì),這種現(xiàn)象叫摩擦起電,這樣的物體就帶了電.
    【演示】用絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒之間也相互排斥,而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引,所以自然界存在兩種電荷.同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.
    【板書】自然界中的兩種電荷
    正電荷和負(fù)電荷:把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷,用正數(shù)表示.把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負(fù)電荷,用負(fù)數(shù)表示.
    電荷及其相互作用:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.
    (二)進(jìn)行新課:第1節(jié)、電荷及其守恒定律
    【板書】
    電荷
    (1)原子的核式結(jié)構(gòu)及摩擦起電的微觀解釋
    原子:包括原子核(質(zhì)子和中子)和核外電子。
    (2)摩擦起電的原因:不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同.
    實(shí)質(zhì):電子的轉(zhuǎn)移.
    結(jié)果:兩個(gè)相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷.
    (3)金屬導(dǎo)體模型也是一個(gè)物理模型P3
    用靜電感應(yīng)的方法也可以使物體帶電.
    【演示】:把帶正電荷的球C移近彼此接觸的異體A,B(參見課本圖1.1-1).可以看到A,B上的金屬箔都張開了,表示A,B都帶上了電荷.如果先把C移走,A和B上的金屬箔就會(huì)閉合.如果先把A和B分開,然后移開C,可以看到A和B仍帶有電荷;如果再讓A和B接觸,他們就不再帶電.這說明A和B分開后所帶的是異種等量的電荷,重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和.
    【板書】(4)、靜電感應(yīng):把電荷移近不帶電的異體,可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象。利用靜電感應(yīng)使物體帶電,叫做感應(yīng)起電.
    提出問題:靜電感應(yīng)的原因?
    帶領(lǐng)學(xué)生分析物質(zhì)的微觀分子結(jié)構(gòu),分析起電的本質(zhì)原因:把帶電的球C移近金屬導(dǎo)體A和B時(shí),由于同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,使導(dǎo)體上的自由電子被吸引過來,因此導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷.感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負(fù)電荷分開,是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。
    得出電荷守恒定律.
    【板書】2、電荷守恒定律:電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分.
    另一種表述:一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和總是保持不變。
    ○引導(dǎo)學(xué)生分析問題與練習(xí)3
    3.元電荷
    電荷的多少叫做電荷量.符號(hào):Q或q 單位:庫侖 符號(hào):C
    元電荷:電子所帶的電荷量,用e表示.
    注意:所有帶電體的電荷量或者等于e,或者等于e的整數(shù)倍。就是說,電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。
    電荷量e的值:e=1.60×10-19C
    比荷:電子的電荷量e和電子的質(zhì)量me的比值,為 C/㎏
    【小結(jié)】對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
    ●鞏固練習(xí)(見課件)
    ●作業(yè)
    1.復(fù)習(xí)本節(jié)課文.
    2.思考與討論:引導(dǎo)學(xué)生完成課本P5問題與練習(xí)1-4
    說明:
    1、兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識(shí),這些在初中都已經(jīng)講過,本節(jié)重點(diǎn)是講述靜電感應(yīng)現(xiàn)象.要做好演示實(shí)驗(yàn),使學(xué)生清楚地知道什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象.在此基礎(chǔ)上,使學(xué)生知道,感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負(fù)電荷分開,使電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分.本節(jié)只說明靜電感應(yīng)現(xiàn)象。
    2.在復(fù)習(xí)摩擦起電現(xiàn)象和講述靜電感應(yīng)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,說明起電的過程是使物體中正負(fù)電荷分開的過程,進(jìn)而說明電荷守恒定律.
    3.要求學(xué)生知道元電荷的概念,而密立根實(shí)驗(yàn)作為專題,有條件的學(xué)校可以組織學(xué)生選學(xué).
    教后記:
    1、 學(xué)生對(duì)三種起電方式展開了激烈的討論,還例舉了生活中的靜電現(xiàn)象。
    2、 對(duì)點(diǎn)電荷、元電荷、質(zhì)子電量、電子電量之間關(guān)系下節(jié)課還要復(fù)習(xí)。
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