2022年新课标鲁科版3-1 选修三1.2《静电力 库伦定律》 WORD教案3

2022年新课标鲁科版3-1 选修三1.2静电力 库伦定律 WORD教案3【教学目标】1、知识与技能(1)知道摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开；(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表达，知道静电力常量；(5)会用库仑定律的公式进行有关的计算。2、过程与方法培养学生对实验的观察和分析的能力。3、情感态度与价值观使学生学到抓住主要因素，忽略次要因素是物理学中研究问题的常用的科学方法。【教学重点】库仑定律真空中点电荷间作用力的大小的计算及方向的判定。【教学难点】(1)物体带电的实质，电荷守恒；(2)真空中点电荷作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律。【教学方法】实验法、类比法、讲授法。【教具准备】有机玻璃棒两根、丝绸一块、细丝线一条、枕形导体两个、球形导体（均带绝缘柄）大小各一个。【课时安排】1课时【教学过程】 一、导入新课问题：初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？ 自然界只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引.电荷的多少是用电荷量来表示。问题：一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？如何使物体带电？ 不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负电荷，在物体内中和，对外不显电性。 用摩擦的方法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。问题：摩擦起电的实质是什么？ 一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电。 过渡语：在复习初中内容基础上，进一步再来看有没有别的方法使物体带电？电荷间相互作用的引力和斥力究竟和什么量有关，是何关系？今天这节课就来学习这些问题。二、新课教学1、电荷 电荷守恒(1)电荷自然界中只存在两种电荷自然界中只存在两种电荷：正电荷，负电荷。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。电荷量电荷的多少，叫做电荷量。单位：库仑，简称库，符号是C。1C1As。通常正电荷的电荷量用正数表示，负电荷的电荷量用负数表示。使物体带电的方法及其实质a摩擦起电用摩擦的方法可以使物体带电。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。(介绍记忆的方法)在摩擦起电中，一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电。摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。演示：取两片吹塑纸，将一片放在可以灵活转动的支座上，用另一片靠近它，让学生观察有什么现象，然后用手摩擦这两片吹塑纸，再靠近，让学生观察发生的现象。(不用手摩擦时它们没有作用，用手摩擦后它们互相排斥)演示：将一张薄纸，卷成筒状，将下端撕开成流苏状，用摩擦好的塑料制品去接触，发现流苏开始振动，象一只会跳舞的章鱼；(让学生讨论这些现象，运用初中所学来分析)摩擦起电的实质：不是创造了电荷，而是使自由电子从一个物体转移到另一个物体。b静电感应问题：是否有其他方法使物体带电？C AB 演示：取有绝缘支柱的两个不带电枕形导体A、B，使它们彼此接触。用丝绸摩擦过的有机玻璃棒反复多次接触球形导体C，使之带正电。将C移近A，用与有机玻璃棒摩擦过的丝绸分别靠近A、B。B A现象：A、B上的金属箔都张开了。丝绸靠近B，而远离A。结论：B带正电，A带负电。问题：如将A、B分开，再移走C，A、B带电情况如何？结论：A仍带负电，B仍带正电。演示证明：将A、B分开，用与玻璃棒摩擦过的丝绸检验，结论正确。问题：将A、B接触，它们是否带电？这说明什么？ 结论：不带电，说明接触前A、B带等量异种电荷，接触后等量异种电荷中和。演示证明：使A、B接触，仍用与玻璃棒摩擦过的丝绸检验，学生回答正确。问题：若先把C移走，再将A、B分开呢？ 结论：A、B不带电。演示证明：把C移走，将A、B分开，用与玻璃棒摩擦过的丝绸检验，学生回答正确。问题：为什么？ 结论：因为将C移走，A上负电荷、B上正电荷不受C上电荷的作用，而使A、B所带电荷重新恢复原状，在导体内中和而不带电。(分析前面结论，总结，并投影)将电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。总结：不仅摩擦起电可以使物体带电，静电感应也可使物体带电。当带电球C移近不带电导体A、B时，导体上自由电子被吸引过来，使导体A、B带上了等量的异种电荷。静电感应的实质：不是创造了电荷，而是使电荷从物体的一部分转移到另一部分。(2)电荷守恒定律使物体带电，不是创造了电荷，而是使物体中的正、负电荷分开。电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变，这个结论叫做电荷守恒定律。电荷守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。2、元电荷(1)元电荷电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e1.601019C，经过大量实验证明，所有带电体的电荷量或者等于电荷量e或者是电荷量e的整数倍。电子(或质子)的电荷量e，叫做元电荷。e的这个数值最早是美国科学家密立根用实验测得的。(2)比荷电荷量Q与质量m之比，叫电荷的比荷。电子电荷量e和电子质量me之比，叫电子的比荷。它也是一个常用的物理常量。1.761011C/kg3、库仑定律AFP1P2P3问题：电荷间相互作用力跟什么有关，有何关系？ 演示：把一个带正电的物体放在A处，然后把挂在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置，如右图。现象：位置不同，偏角不同，且距离越近，偏角越大。分析：偏角越大，说明小球所受电力越大，即两球距离越小，电力越大。演示：将较大带电球放在同一位置，增大或减小其电荷量。现象：带电量越大，偏角越大。分析：带电量越大，电力越大。(1)与电荷间相互作用力有关的因素两电荷间距离：距离越近，电荷间相互作用力越大；两电荷电荷量：电荷量越大，电荷间相互作用力越大。早在我国东汉时期已经掌握了电荷间相互作用的定性规律，定量讨论电荷间相互作用，则是两千年之后的法国物理学家库仑。库仑做了大量实验，于1785年得出了库仑定律。(2)点电荷实际的带电体都有一定的大小和形状，带电体的大小、形状及电荷的分布等因素都会影响电荷间的作用力。在中学物理中，在一定条件下，可不考虑这些因素的影响，这时将带电体看作点电荷。把带电体处理为点电荷的条件：当带电体的大小、形状及电荷的分布对相互作用力没有影响或影响可忽略不计时，可将带电体看作点电荷。点电荷将实际的带电体抽象成一个带电的点，是一种理想模型，实际上是不存在的。在实际情况中，带电体能否看作点电荷须具体问题具体分析，不能只从带电体本身的大小或带电量的多少来判断。任一带电体都可看成是由许多点电荷组成的。点电荷的概念类似质点的概念。当带电体的线度比起相互作用的距离小很多，不考虑大小和电荷的具体分布时，带电体可视为点电荷。(3)库仑定律内容真空中两个点电荷之间相互作用的电力 ，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。这个规律叫做库仑定律。电荷间这种相互作用的电力，叫做静电力或库仑力。公式如果用Q1和Q2表示两个点电荷的电荷量，用r表示它们之间的距离，用F表示它们之间的相互作用力，则库仑定律的公式如下：Fk式中的k是个常量，叫做静电力常量。F、Q1、Q2，r均取国际单位，由实验测得：k9.0109Nm2/C2。(介绍记忆的方法：“二重九”)方向作用力的方向在它们的连线上，再根据同性相斥，异性相吸进一步确定。说明a适用条件：真空(干燥的空气)、点电荷；b计算时Q1、Q2仅取电荷量的绝对值，方向再判断。c各物理量均取国际制单位。d如果点电荷不止两个，点电荷受到的电力等于各点电荷独立作用时所受各力的矢量和。e在库仑定律中，当r0时，两个电荷间的作用力F，这是没有物理意义的。因为这时的两个带电体已不能看作点电荷，不能直接用库仑定律来计算它们之间的相互作用力。f库仑定律和万有引力定律都遵从二次平方反比规律，人们至今还不能说明它们的这种相似性，物理学家还在继续研究，希望大家能学有所成，以后在这方面的研究有所突破。但两者是有的。两物体间的万有引力总是引力，两带电体的库仑力既有引力，也有斥力。对于微观的带电粒子，它们间的库仑力要比万有引力大得多。 例题：试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。已知电子的质量m1=9.11031kg，质子的质量m2=1.671027 kg，电子和质子的电荷量都是1.601019C。解析：电子和质子的静电力F1和万有引力F2分别是 F1kF2G 所以2.31039从例题中看出，电子和质子的静电引力F1是它们间万有引力F2的2.31039倍，正因如此，以后在研究带电微粒间相互作用时，经常忽略万有引力。巩固练习 (1)两个相同的均匀带电小球，分别带Q11 C，Q22C，在真空中相距r且静止，相互作用的静电力为F. 今将Q1、Q2、r都加倍，问作用力变化？ 只改变两电荷的电性，作用力如何？ 只将r增大两倍，作用力如何？ 将两个球接触一下后，仍放回原处，作用力如何？ 接题，为使两球接触后，静电力的大小不变，应如何放置两球？ 答：作用力不变；作用力不变；作用力变为F/9，方向不变；静电力的大小变为，方向由原来的相吸变为相斥；将两带电体间的距离变为。(2)两个相同的金属小球，一个带电Q14.01011C，另一个带电Q26.01011C. 两球相距50 cm时，它们之间的静电力？ 把两球接触，分开后使它们仍相距50 cm，它们之间的静电力？ 解：两球相距50 cm时静电力大小： Fk8.61011N两球带异种电荷而相吸。两球接触后，部分电荷被中和，净电荷为2.01011C，因两球相同，分开后各带1.01011C的电荷量，故它们之间的静电力大小： Fk3.61012N 两球带同种电荷而相斥。三、小 结通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题： 使物体带电方法及实质：摩擦起电和静电感应都不是创造了电荷，而是使物体上正、负电荷分开；电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，转移中电荷总量不变。库仑定律： 适用条件：真空(干燥空气)中，点电荷； 大小：Fk Q1、Q2带电荷量的绝对值. 方向：在两点电荷的连线上，同种相斥、异种相吸。 【板书设计】 电荷 库仑定律1、电荷 电荷守恒(1)电荷自然界中只存在两种电荷正电荷，负电荷。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。电荷量电荷的多少，叫做电荷量。单位：库仑，简称库，符号是C。1C1As。使物体带电的方法及其实质a摩擦起电用摩擦的方法可以使物体带电。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。摩擦起电的实质：不是创造了电荷，而是使自由电子从一个物体转移到另一个物体。b静电感应将电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。静电感应的实质：不是创造了电荷，而是使电荷从物体的一部分转移到另一部分。(2)电荷守恒定律电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变，这个结论叫做电荷守恒定律。2、元电荷(1)元电荷电子(或质子)的电荷量e，叫做元电荷。(2)比荷电荷量Q与质量m之比，叫电荷的比荷。3、库仑定律(1)与电荷间相互作用力有关的因素两电荷间距离：距离越近，电荷间相互作用力越大；两电荷电荷量：电荷量越大，电荷间相互作用力越大。(2)点电荷把带电体处理为点电荷的条件：当带电体的大小、形状及电荷的分布对相互作用力没有影响或影响可忽略不计时，可将带电体看作点电荷。当带电体的线度比起相互作用的距离小很多，不考虑大小和电荷的具体分布时，带电体可视为点电荷。(3)库仑定律内容真空中两个点电荷之间相互作用的电力 ，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。公式如果用Q1和Q2表示两个点电荷的电荷量，用r表示它们之间的距离，用F表示它们之间的相互作用力，则库仑定律的公式如下：Fk式中的k是个常量，叫做静电力常量。k9.0109Nm2/C2。方向作用力的方向在它们的连线上，再根据同性相斥，异性相吸进一步确定。说明a适用条件：真空(干燥的空气)、点电荷；b计算时Q1、Q2仅取电荷量的绝对值，方向再判断。c各物理量均取国际制单位。d如果点电荷不止两个，点电荷受到的电力等于各点电荷独立作用时所受各力的矢量和。e在库仑定律中，当r0时，两个电荷间的作用力F，这是没有物理意义的。f库仑定律和万有引力定律都遵从二次平方反比规律。 【教材分析】两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已学过，本节重点是讲述静电感应现象.做好演示实验，使学生清楚知道什么是静电感应现象，知道起电的实质，进而说明电荷守恒定律。本节的库仑定律是这一章的基本规律，对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性演示实验，进而得出结论.库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。