库仑定律

逍遥学能  2013-08-05 10:27

电荷 库仑定律课题设计
(南昌一中余龙老师参加全国物理青年大赛获一等奖课题设计)
一、知识与技能目标
1、知道三种起电方式及本质,学会使物体带电。
2、知道电荷守恒定律。
3、知道什么是元电荷。
4、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,知道静电力常量。
5、会用库仑定律的公式进行有关的计算
二、过程与方法目标。
1、通过物理概念和规律的学习过程,了解物理学的实验和模型的研究方法。
2、学生进行分组实验,经历探究物理规律的过程,了解库仑等科学家得出物理规律的过程,逐步提高分析解决问题以及交流、合作的能力。
三、情感目标与价值目标。
1、渗透突出主要因素,忽略次要因素的辩证唯物主义思想。
2、从学生生活中常见的物理现象培养学生极大学习兴趣,培养学生敢于提问,勇于探究的精神。
四、重点和难点。
1、学会使物体起电的方式。
2、库仑定律探究及定律。
五、实验用具
有机玻璃棒、丝绸、毛皮、橡胶棒、铝箔球、球形绝缘导体、绝缘的丝线、绝缘的支架、铁架台,泡沫塑料,验电器,验电羽,枕形导体,库仑定律定量装置,静电铃装置。
六、教学方法
演示实验、分组探究实验、老师和学生共同探究实验、讨论、多媒体辅助。
第一部分:引入新课:
利用一段录像:自然界的电现象??播放一段闪电视频、美丽的灯光夜景??大连几处著名的建筑物夜景、高科技??神州六号、三峡大坝;(从情感价值上激发学生的学习热情和探究欲望)
第二部分:研究三种起电方式
1、实验:枕形导体带电实验。
介绍:我用装椰奶的罐子和一个验电器改装的仪器,如果它带电,验电器的金属铂片就会张开,我做了两个,一个A一个B。
引言:把两个绝缘的导体紧密接触,使之成为一个整体,我用毛皮摩擦泡沫使泡沫带电,看!移近导体,看!金属铂片张开了一个角度,我再把泡沫移开,看!金属铂片怎样?(闭合),再做一遍,注意实验步骤,第一步,毛皮摩擦泡沫;第二步,移近导体AB;第三步,先把AB导体分开;第四步,注意看!拿走泡沫。
提问:1、你们看到了什么?(张角依然存在或AB带电)。
2、如果把A、B再靠在一起又会怎样呢?(闭合,不带电)。
引言:这些现象的原因是什么呢?让我们用动画来模拟演示这个实验(如图1、2所示)(请


图1 图2
同学回答)
提问:1、AB不带电的原因(引导,是不是由于内部没有电荷)
学生可能回答:(1)不是,正负等量(2)正负电荷个数相等(正负电荷量相等)
动画:第一二步后(提问1),三四步后(提问2)提出说明这种现象叫静电感应现象,用静电感应的方法使物体带电叫感应起电。
(板书2、起电方式:摩擦、感应)
提问:1、你看到AB导体中的正负电荷发生了什么变化?为什么?
学生可能回答:1、负电荷发生了移动,同种电荷互相排斥。
提问:2、A、B带电的原因是什么呢?
学生可能回答:1、分开后A中负电荷不能回到B中。(由于AB电荷不等量所以带电)
2、B得电子、A失电子。
3、不会(提示:不带电得原因是正负电荷不等量,现在呢?)
提问:3、为何A、B带电后重新靠在一起又不带电呢。
学生回答:1、负电荷又回来了(怎么会回来,正负相吸、发生中和)。
2、正负电荷又等量了(说明电荷总量保持不变)
2、学生分组感应起电实验
引言:桌上有一个带电金属球形导体,想想怎样用感应起电的方式让它带电,刚刚的实验里有两个导体AB,我们把这个球看作是导体A,那B呢(大家讨论一下,怎么做,分几步做),(在学生中间指导),做完后检验,(故意用手摸一下验电器或验电羽,没电了)。我们再用动画(如图3、4)来模拟一下刚刚的这个实验。

图3 图4
提问:1、请一位同学回答导体球是如何带电的。(提示:按实验步骤思考)
2、如何让导体球的电量减少(讨论)
学生可能回答:(1)、用手摸一下球,再用验电羽检验,发现其已不带电。(太快了,怎样慢慢的减少)
(2)、用小的导体球与大金属球接触后(再与验电羽接触,发现小导体球已带电)。
提问:3、还要减少呢,再靠,有用吗?(要用手摸一下小球)。
引言:我们用小球接触带电的大球使小球带电,不是摩擦吧,也不是感应吧,这种起电方式称为(板书:接触起电)
3、起电(板书:本质)、电荷守恒
提问:1、起电的原因是什么?(使物体带电的过程有没有电荷的增加或减少?这种起电的原因又叫做起电的本质)
引言:很好本质是电荷的转移,比如说摩擦和接触是电荷由一个物体转移到另一个物体上,而静电感应则是电荷从物体的一个部分转移到另一个部分,转移过程中蕴涵着怎样的规律呢?(总量保持不变),这就是(板书:电荷守恒定律)。
4、元电荷(板书e=1.6x10-19 C)
引言:使物体带电是由于电荷的移动,假设一个电子的带电量是e,得到一个电子的物
体带电量为e,得到n个电子呢,ne,引出元电荷的概念。
比荷:实际运算中还常引入电子的比荷。
第三部分 库仑定律研究
(1)转架实验: 毛皮摩擦后的橡胶棒放在绝缘转架上,用另一根橡胶棒与毛皮摩擦后相互靠近(现象同种电荷相互排斥),然后用一根玻璃棒与丝绸摩擦之后,靠近转架上的橡胶棒(现象异种电荷相互吸引)
引言:刚刚我们学习了如何让物体带电,下面我们将研究两个带电体之间的相互作用力的大小和方向怎样。
提问:1)放在远、近不同的位置,观察现象有何不同。说明了什么问题?
回答:1)越近转的越快,说明作用力越大。
2)相互排斥(引导:靠的越近转动的越怎样,作用力越怎样)
3)相互作用越明显(说明作用力越大)
最后说明作用力与距离有关系。
2)丝绸轻摩一下玻璃棒,则电荷量比摩擦几次小一点,你又看到了什么现象,说明了什么问题?
回答:与上相同
最后说明作用力与电荷量有关系。
(2)库仑定律分组实验(如图5所示)

图5
引言:通过刚刚的实验,我们发现作用力与距离和电荷量有关,那到底它们之间有怎
样的关系呢?就请同学通过实验探究一下,首先要有两个带电体,金属球和金
属铂片。
请问:如何使它们带电(讨论)?
学生:球感应,铂片接触。(若说摩擦,则告诉大家,金属很难摩擦起电)。
引言:很好,现在有两个带电体,你又怎样判断它们之间相互作用力的大小呢?
回答:力越大,绳摆得越高(引导:它们带同种电荷,互相排斥,有力悬线会上摆,力越大,摆角会怎样变化?)
请问:如何改变距离和电量?
回答:移近移远、用手摸,用球靠
实验完成后请大家回答结论
(3)库仑定律定量实验(用简单的仪器实现较好的实验效果)
3、库仑定律内容、表达式、条件、方向
表达式(板书:2、F=。。。)其中的k表示的是静电力常量。想想有单位吗?根据导出单位的规则可得(板书:K=。。。),我们发现这个公式与万有引力的公式很相似吧,它们会不会有什么内在联系呢,科学家们对这方面进行了很多研究,大物理学家爱因斯坦在晚年就曾做过这方面的研究,将来大家也可以向科学家们一样去探究一下这个问题。从库仑定律中我们还可以发现它的适用条件是真空中的点电荷(幻灯),点电荷是一个理想化的模型,什么电荷能看成是点电荷呢(幻灯),简单讲,点电荷就是带电的质点。大小用公式可求,方向就在他们的连线上,同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引。
第四部分:例题讲解、静电铃结束
例题:学习完概念规律后,我们通过例题来加深理解。
结束:静电得应用非常的广泛,请看。。。。。。,

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