2019-2020年新課標(biāo)粵教版3-1 選修三1.2《探究靜電力》 WORD教案2.doc
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第二節(jié) 2019-2020年新課標(biāo)粵教版3-1 選修三1.2《探究靜電力》 WORD教案2 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識(shí)與技能: ①、了解庫侖定律的建立過程和相關(guān)的物理學(xué)史。 ②、知道點(diǎn)電荷的物理意義。 ③、理解真空中的庫侖定律以及適用條件。 ④、知道靜電力常量k的物理意義、數(shù)值和單位。 ⑤、會(huì)用庫侖定律解決涉及點(diǎn)電荷靜電力計(jì)算的簡單問題。 2、過程與方法 ①、提出問題——猜想與假設(shè)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——得出結(jié)論——反思評價(jià) ②、控制變量的科學(xué)研究方法,理想化模型、放大、轉(zhuǎn)化、類比、以及對稱、守恒的思想方法。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 利用庫侖定律建立的過程以及相關(guān)的物理學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 【重 點(diǎn)】 庫侖定律的建立過程 對庫侖定律的理解和應(yīng)用。 【難 點(diǎn)】 探究庫侖定律的定性演示和庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證過程。 【教學(xué)準(zhǔn)備】 多媒體課件、靜電力演示器材、有關(guān)庫侖定律建立的歷史背景資料 創(chuàng)設(shè)情景 提出問題 猜想假設(shè) 定性探究 庫侖扭秤實(shí)驗(yàn) 得出結(jié)論 應(yīng)用分析 反思評價(jià) 【教學(xué)流程】 【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】 (一)、創(chuàng)設(shè)情景,提出問題 我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了電荷、靜電感應(yīng)、電荷守恒的初步知識(shí),現(xiàn)在再來看一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。 演示實(shí)驗(yàn):用毛皮摩擦過的橡膠棒使驗(yàn)電器張開。 設(shè)問一:這個(gè)想象說明什么?驗(yàn)電器的工作原理是什么? 學(xué)生:電荷之間存在相互作用,同種電荷相斥、異種電荷相吸。 動(dòng)畫演示:電荷間的相互作用。 設(shè)問二:那么帶電體相互吸引和排斥的力有多大?猜想一下帶電體間的作用力與哪些因素有關(guān)呢? (二)、猜想假設(shè),設(shè)計(jì)方案,定性探究 學(xué)生猜想:電荷量、距離、形狀、體積、質(zhì)量等。 設(shè)問:到底是怎樣的關(guān)系呢?如何驗(yàn)證你的想法? 交流對話:指導(dǎo)學(xué)生得出驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想——控制變量法,研究作用力跟某一因素的關(guān)系時(shí),要先控制其它因素不變。這是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的精髓。 動(dòng)畫演示一:電量不變,改變帶電體間距離,觀察小球懸線偏離豎直方向的夾角α隨距離的變化情況。 實(shí)驗(yàn)分析與思考:偏角大小與電荷間作用力大小有何關(guān)系? 分析得出,即α越大,F(xiàn)就越大。F隨間距r的增大而減小。 動(dòng)畫演示二:保持距離不變,觀察偏角α隨電荷量變化的情況。 學(xué)生活動(dòng),歸納得出:①兩電荷間的作用力隨距離增大而減??; ②兩電荷間的作用力隨電量的增大而增大。 (三)、庫侖的猜想和庫侖扭秤實(shí)驗(yàn) 設(shè)問:以上研究的還只是定性的關(guān)系,兩電荷的相互作用力與電荷量Q、間距r到底有怎樣的定量關(guān)系呢?請你猜測一下。 學(xué)生討論、猜想:最好是最簡單的正比和反比關(guān)系。 啟發(fā)與設(shè)問: 18世紀(jì)法國物理學(xué)家?guī)靵鲆惭芯苛诉@個(gè)問題,他的猜想是 你知道他為什么會(huì)這樣猜想的?請根據(jù)相關(guān)資料說明你的觀點(diǎn)。 設(shè)問:是否只有庫侖首先有這種猜想? 學(xué)生:其實(shí)這一點(diǎn)在他以前已有科學(xué)家猜到了,比如愛皮努斯、伯努利、普利斯利、卡文迪許等,庫侖的重要貢獻(xiàn)在于,用他制作的十分精細(xì)靈敏的扭秤裝置驗(yàn)證了這個(gè)猜想。 庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證過程:(投影與解說) 1、結(jié)構(gòu)簡介。 2、如何解決力的準(zhǔn)確測量? ①操作方法,力矩平衡:靜電力力矩=金屬細(xì)絲扭轉(zhuǎn)力矩, ②思想方法:放大、轉(zhuǎn)化 3、F與r關(guān)系的驗(yàn)證。 ①設(shè)計(jì)思想:控制變量法——控制Q不變 ②結(jié)果:庫侖精確地用他的扭稱實(shí)驗(yàn)測量了兩個(gè)帶電小球在不同距離下的靜電力,證實(shí)了自己的猜測。若用平方反比關(guān)系表示,指數(shù)偏差可達(dá)0.04,即 ,基本上驗(yàn)證了F與r之間的平方反比關(guān)系。 庫侖的實(shí)驗(yàn)又帶有直觀性和定量性質(zhì),發(fā)表之后就廣泛流傳并為科學(xué)界所接受,稱之為庫侖定律。 ③后續(xù)研究:鑒于庫侖總結(jié)出二次方反比定律所依據(jù)的實(shí)驗(yàn)精確度不高,而庫侖定律是電磁學(xué)的基本定律,是否精確地滿足二次方反比關(guān)系,又至關(guān)重要,所以從1785年庫侖定律發(fā)表以后直到現(xiàn)代,科學(xué)家一直設(shè)法檢驗(yàn)距離r的方次與“2”之間究竟有多大偏差,1971年的實(shí)驗(yàn)表明,這個(gè)偏差如果有,也不會(huì)大于310-16,可見,庫侖定律是一個(gè)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的精確度極高的物理定律。 4、如何解決電量測量問題? 設(shè)問:該實(shí)驗(yàn)的精髓在于控制,庫侖先控制電量不變,研究了F與r的關(guān)系;再控制r不變,要研究F與電量Q的關(guān)系,又遇到了困難,因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)電量單位還未確定還無法測量電量,那么庫侖又該如何定量的比較一個(gè)帶電體所帶的電量呢? 原來庫侖已認(rèn)識(shí)到,兩個(gè)完全相同的金屬小球,一個(gè)帶電、一個(gè)不帶電,兩者相互接觸后電量被兩球等分,各自帶有原有總電量的一半。這樣庫侖就巧妙地解決了這個(gè)問題,用這個(gè)方法依次得到了原來電量的等的電荷,從而順利的驗(yàn)證得出 思想方法:守恒、對稱。 (四)、理解庫侖定律 投影庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論:庫侖定律 在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比 , 跟它們間距離的平方成反比 , 作用力的方向在它們的連線上。 公式: 學(xué)生活動(dòng),閱讀教材,教師點(diǎn)撥歸納: 1、Q1、Q2是電荷量的絕對值;庫侖力的方向:沿連線,同性相斥,異性相吸。 2、庫侖力同樣具有力的共性,比如遵守牛頓第三定律。 3、k為靜電力常量,后來測得 4、適用條件:真空,點(diǎn)電荷 ①點(diǎn)電荷同質(zhì)點(diǎn)一樣也是一個(gè)理想化模型——帶電的幾何點(diǎn)。 ②若帶電體間的距離比它們自身的尺寸大得多,以至帶電體的形狀和大小對庫侖力的影響可以忽略不計(jì),這樣帶電體就可以看作點(diǎn)電荷。 ③對于任一帶電體可以看作由許多點(diǎn)電荷組成,所以若知道帶電體的電荷分布,根據(jù)庫侖定律和力的合成法則可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向。 注:在中學(xué)物理的實(shí)際應(yīng)用中,常要把實(shí)際帶電體等效為點(diǎn)電荷,如把均勻帶電小球等效為位于球心的點(diǎn)電荷。 (五)、鞏固與應(yīng)用分析 例1、兩個(gè)點(diǎn)電荷的帶電量,相距,且靜止于真空中,求它們之間的相互作用力。 學(xué)生活動(dòng): 教師說明:這時(shí)F與k在數(shù)值上相等,這就是k的物理意義,即k在數(shù)值上等于兩個(gè)帶電荷量為1庫的點(diǎn)電荷,在真空中相距1米時(shí)的相互作用力。 例2、(見課本例題:試比較電子和質(zhì)子間的靜電力和萬有引力)。教師說明:正因?yàn)槔}告訴我們的原因,在研究微觀帶電粒子相互作用時(shí),經(jīng)??梢院雎匀f有引力。但對宇宙天體萬有引力卻是決定性的,決定了它的運(yùn)動(dòng)與演化規(guī)律。 例3、兩個(gè)相同的均勻帶電小球,分別帶有Q1=1C,Q2=-2C的電荷,在真空中相距r時(shí),相互作用力為F。 ①今將Q1、Q2、r都加倍,作用力多大? ②只改變兩電荷的電性,作用力如何變化? ③只將r增大2倍,作用力如何變? ④將兩個(gè)小球接觸一下,仍放回原處,作用力如何變化? ⑤為使兩小球接觸后,靜電力的大小不變,兩球應(yīng)如何放置? 學(xué)生活動(dòng),要求分析并迅速得出:作用力不變;不變;作用力大小變?yōu)镕/9,方向不變;大小變?yōu)镕/8,方向由原來的相吸變?yōu)橄喑?;距離變?yōu)榧纯伞? (六)、反思評價(jià) 知識(shí)小結(jié):(略) 我國早在東漢時(shí)期就已經(jīng)掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律。 兩千年后,法國物理學(xué)家?guī)靵鼋柚谂こ訉?shí)驗(yàn)定量的研究和驗(yàn)證了電荷間相互作用的規(guī)律,得出了庫侖定律。 從庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程,我們可以看出,類比推理在科學(xué)研究中所起的作用是多么的巨大。如果不是先有萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),單靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累,不知何年才能得到嚴(yán)格的庫侖定律表達(dá)式。 庫侖定律和萬有引力定律都遵從二次方反比規(guī)律,人們至今還不能說明這兩個(gè)定律為什么如此相似。它們有沒有內(nèi)在的聯(lián)系,會(huì)不會(huì)是某一種力的不同的表現(xiàn)形式呢?物理學(xué)家還在致力于這方面的研究。 (七)、作業(yè)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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