静电场教学设计

第二节、库仑定律【教学目标】一、知识与技能1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。2会用库仑定律的公式进行有关的计算。3知道库仑扭秤的实验原理。二、过程与方法通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律。三、情感态度与价值观培养学生的观察和探索能力【重点】掌握库仑定律及其使用条件【难点】1会用库仑定律的公式进行有关的计算 2点电荷的概念【教具】库仑扭秤（模型或挂图）【教学过程】（一）复习上课时相关知识提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关？（二）新课教学【板书】-第2节、库仑定律【演示】带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向使同学通过观察分析出结论（参见课本图1.21）。【板书】1、影响两电荷之间相互作用力的因素：1、距离；2、电量。2、库仑定律（1）内容表述：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比；作用力的方向在两个点电荷的连线上（2）公式：，静电力常量k = 9.0109Nm2/C23、适用条件：（1）真空中；（2）点电荷理想化模型【说明】（1）关于“点电荷”，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷。严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念容易出现的错误是：只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以纠正（2）要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：为了排除其他介质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下（3）带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷（4）静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则，用矢量求和法求合力。【板书】3、库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家库仑）【演示】库仑扭秤(模型或挂图)介绍：物理简史及库仑的实验技巧实验技巧：（1）小量放大；（2）电量的确定【例题1】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=9.1010-31kg，质子的质量m2=1.6710-27kg电子和质子的电荷量都是1.6010-19C。分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计【例题2】详见课本P9【小结】对本节内容做简要的小结（三）巩固练习1、复习本节课文及阅读科学漫步2、引导学生完成问题与练习，练习1、2、4，作业3、5。【参考题】1真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电量分别为q和2q，它们之间相互作用力的大小为F。有一个不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C跟A、B小球各接触一次后拿开，再将A、B间距离变为2r，那么A、B间的作用力的大小可为（ ）A3F/64 B0 C3F/82D3F/162如图所示，A、B、C三点在一条直线上，各点都有一个点电荷，它们所带电量相等A、B两处为正电荷，C处为负电荷，且BC=2AB。那么A、B、C三个点电荷所受库仑力的大小之比为_。3真空中有两个点电荷，分别带电q1=510-3C，q2=210-2C，它们相距15cm，现引入第三个点电荷，它应带电量为_，放在_位置才能使三个点电荷都处于静止状态4（较难）把一电荷Q分为电量为q和（Q-q）的两部分，使它们相距一定距离，若想使它们有最大的斥力，则q和Q的关系是_。说明：1点电荷是一种理想化的物理模型，这一点应该使学生有明确的认识2通过本书的例题，应该使学生明确地知道，在研究微观带电粒子的相互作用时为什么可以忽略万有引力不计3在用库仑定律进行计算时，要用电荷量的绝对值代入公式进行计算，然后根据是同种电荷，还是异种电荷来判断电荷间的相互作用是引力还是斥力4库仑扭秤的实验原理是选学内容，但考虑到库仑定律是基本物理定律，库仑扭秤的实验对检验库仑定律具有重要意义，所以希望教师介绍给学生，可利用模型或挂图来介绍第四节 电势能、电势【教学目标】一、知识与技能1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。二、过程与方法通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，更好的理解电势能和电势的概念。三、情感态度与价值观 尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。【重点】理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。【难点】掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。【教学过程】一、复习前面相关知识1静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。2复习功和能量的关系。从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？引入新课。二、进行新课1静电力做功的特点结合课本图1.4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。（1）q沿直线从A到B（2）q沿折线从A到M、再从M到B（3）q沿任意曲线线A到B 结果都一样即：W=qELAM =qELABcos【结论】在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。与重力做功类比，引出电势能：2电势能（1）电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。（2）静电力做功与电势能变化的关系： 静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为：注意：电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负；在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。求电荷在电场中某点具有的电势能：电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功的W。即EP=W。判断电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。电势能零点的规定若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。关于电势能零点的规定：P19（大地或无穷远默认为零）所以，电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如若取B为电势能零点，则A点的电势能为：举例分析：对图1.4-1中的各量赋予一定的数值，后让学生计算。（1课时）3电势表征电场性质的重要物理量度 通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。参阅P20图1.4-3（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用表示。（2）公式：（与试探电荷无关）（3）单位：伏特（V）（4）标量，只有大小，没有方向，但有正负。（5）电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低的方向）（6）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择（大地或无穷远默认为零）让学生思考和讨论P21问题。分析问题与练习3、44等势面（1）定义：电场中电势相等的点构成的面（2）等势面的性质： 在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。等势面越密，电场强度越大等势面不相交，不相切（3）等势面的用途：由等势面描绘电场线。（4）几种电场的电场线及等势面注意：等量同种电荷连线和中线上连线上：中点电势最小中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为零。等量异种电荷连线上和中线上连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐减小。中线上：各点电势相等且都等于零。引导学生分析问题与练习7。（三）小结：对本节内容要点进行概括。（四）巩固新课1引导学生完成问题与练习其他题目。2阅读教材内容