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《库仑定律（第一课时）》教案

教学目标

教学目标：

1.通过观察带电体间相互作用现象，猜想影响相互作用大小的因素。

2.通过与质点模型类比，指导点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件；进一步体会科学研究中的理想模型方法。

3.体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法。

4.通过科学家研究“影响带电体相互作用力的因素”，了解规律研究的历程，体会科学家的研究方法。

教学重点：

1.通过实验，探究“带电体间相互作用力与它们之间距离和电荷量之间的关系”。

2.体会规律建立的研究历程。

教学难点：

1.点电荷模型的建构。

2.定性及定量实验的稳定性。

教学过程

时间

教学环节

主要师生活动

6分钟

17分钟

1分钟

环节一：

问题的提出：猜想和讨论影响带电体相互作用的因素

环节二：实验探究

环节三：小结提问

环节一：问题的提出

上节课同学们了解了静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。本节课，我们继续研究静电现象中的一个重要规律。

先来思考一个问题：

情境引入：

同学们都知道：电荷间存在着相互作用力：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

【问题1】影响带电体间相互作用力大小的因素有哪些？

【学生】可能会猜想到：

（1）可能与带电体所带的电荷量有关。

（2）可能与两个带电体之间的距离r有关。

（3）将两个带电体放在某种绝缘介质中，相互作用力可能会受到影响。

（4）带电体的大小形状各异，电荷的分布也不同，这些因素，可能会影响相互作用力。

【问题2】这么多因素都可能影响电荷间的相互作用。我们怎样简化这些因素，方便进行实验研究？

【教师】看来，带电体之间的相互作用力的问题还很复杂。

由于小球带电而产生作用力，带电体间的相互作用一定会与小球所带的电荷量q1、q2有关。

同学们也会考虑到，带电体间的距离r的大小也会影响相互作用力。

当然，这种作用力还会受到带电体所处的介质环境和其自身的大小形状以及电荷分布等因素的影响。

【问题3】怎样简化这些因素，方便我们进行定量的实验研究呢？

【教师】若想忽略介质的影响，可研究带电体在真空中的相互作用。

同时，虽然带电体自身的大小和电荷分布对相互作用有影响，能否简化这个因素，方便进行研究呢？

通常情况下，在研究带电体间的相互作用时，带电体的形状大小及电荷分布会对它们之间的力有影响。

如图，上面两个带电金属小球形状规则，下面两个带电体形状不规则。由于两个带电体相距较近，带电体的形状会影响电荷分布，电荷分布的情况也会影响相互作用力。

但如果带电体之间的距离很大，例如，两个带电体间的距离是自身大小的30倍，即带电体自身的大小远小于它们之间的距离，使得带电体自身的大小、形状及电荷分布状况对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说，可把带电体看作是一个带电的点，叫做点电荷。

点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。它类似于力学中的质点。

环节二：实验探究

简化之后，我们研究影响带电体间的相互作用的两个最重要的因素——带电体的电荷量和它们之间的距离。

【问题】既然影响带电体相互作用力的因素有两个，在研究的过程中，应该采用什么样的方法进行实验研究？

【学生】思考、讨论、回答

【教师】采用控制变量的方法。

首先，保持两个带电体的电荷量q不变，改变距离。研究力F与距离r之间的关系。

其次，当两个带电体间的距离r不变时，研究电荷量的改变对F的影响。

（一）定性实验探究

【演示实验1】定性研究带电体间的相互作用与它们之间的距离和带电体的电荷量的关系。

【教师】装置介绍：

系在丝线上的不带电的小球A竖直放置。将带正电的带电体C置于铁架台旁，并使系在丝线上的小球A也带正电。将小球先后悬挂在P1，P2，P3等位置。

观察：丝线张开角度的变化，进而分析带电体C与小球A间的作用力随距离的变化关系。

将小球A悬挂在同一位置，增大或减小带电体所带的电荷量，观察丝线张开角度的变化，分析电荷量的改变对相互作用力的影响。

【学生】观看实验视频思考

【教师】通过刚才的实验，观察丝线张开角度的变化，就可以分析两个带电体间受力的变化。丝线张开的角度越大，表明两个带电体间受力增大。通过定性的实验探究，可以得到这样的结论：（1）电荷量q保持不变，距离r增大，F减小。（2）距离r保持不变，电荷量q增大，F增大。

（二）定量实验探究

1.研究的历程

【教师】通过刚才的实验，同学们知道了作用力F与距离r和电荷量q的定性关系。其实，人类对于电力的研究经历了漫长的过程。发现电现象后的两千多年的时间内，人们对电的了解一直处于定性的初级阶段。随着社会生产力的发展以及精密仪器的研究，对于18世纪的物理学家而言，寻找电力遵循的规律成为引人注目的研究课题。其中，有四位科学家