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9.2库仑定律教案
教学目标
1.通过库仑定律的探究过程,体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。
2.通过与质点模型类比,知道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.理解库仑定律的内涵和适用条件,能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力。
4.体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法。
5.对比库仑定律和万有引力定律的形式,体会物理学的和谐统一之美,提高物理学习兴趣。
教学重难点
重?点:库仑定律的理解和应用
难?点:库仑扭秤实验的设计思路和方法
教学过程
一、课堂引入:体验静电
教学环节和教学内容:
(1)静电章鱼
同学们,我们知道摩擦能使物体带电,下面老师用摩擦起电给大家变个魔术好吗?
实验材料:一根PVC管、一团塑料丝、一块毛皮
实验过程:用毛皮分别摩擦塑料丝和PVC管,使之带电。将塑料丝抛向空中,同时用PVC管靠近空中的塑料丝。
实验现象:塑料丝漂浮在空中,且炸开。
实验解释:摩擦使PVC管和塑料丝带上了同种电荷,相互排斥,使塑料丝炸开,同时斥力与重力平衡,使塑料丝悬浮在空中。
教师和学生活动:
教师:边做实验边提问(大家看看现在的塑料丝像什么?)
学生:像一只张牙舞爪的大章鱼
教师:为什么会看到这样的现象呢?我们请一个同学来解释一下。
学生:摩擦使PVC管和塑料丝带上了同种电荷,会相互排斥,使塑料丝炸开,同时斥力与重力平衡,使塑料丝悬浮在空中。
教学环节和教学内容:
(2)静电引水
再给大家看个老师在实验室录的小视频,同样用一根摩擦过的PVC管去靠近细水流,观察看到的现象。
实验现象:水流变弯了。
实验解释:异种电荷相互吸引,水流因被PVC管吸引而变弯。
教师和学生活动:
教师:播放视频,提问现象
学生:看到水流变弯了
教师:请一位同学来解释一下
学生:异种电荷相互吸引,水流因被PVC管吸引而变弯。
设计意图:用趣味实验引入课堂,吸引学生的目光,激发学生学习的兴趣,体验生活中的静电,感受物理就在我们身边。
二、实验探究:探究电荷间的作用力
教学环节和教学内容:
(一)定性探究
??提出问题:电荷间的这种作用力,或排斥力,或吸引力,有多大呢?与哪些因素有关?
??进行猜想和假设
??设计实验和制定方案
1.要解决的问题:
(1)如何判断两个电荷间的作用力F发生变化?
(2)如何改变电荷的电荷量?
(3)如何改变两个电荷之间的距离?
2.实验装置:
?????
3.实验方案:
(1)q不变时,探究F随r的变化趋势;
(2)r不变时,探究F随q的变化趋势。
??进行实验:
??得出结论:
(1)q不变时,r↑,则F↓;
(2)r不变时,q↓,则F↓。
??交流和反思:
我们如果还需要知道F与q、r之间的定量关系,就不能止步于此,就需要继续深入研究。
教师和学生活动:
教师:请大家根据自己的生活经验猜想、假设一下
学生:可能与电荷的电荷量q、电荷之间的距离r有关。
教师:设计实验前我们先解决三个问题
学生:
(1)无法直接看到力的变化,需要进行转化;
(2)将不带电的B接触带电的A,使A带电减小。
(3)移动电荷可改变距离r。
教师?学生:教师介绍实验装置,并初步让金属球带电,并接触锡箔球,使之带上同种电荷,学生通过观察到的小球弹起的现象解决(1)中将力的变化转化为小球弹开的角度的变化问题。
教师:要探究F随q、r两个物理量的变化趋势,需采用什么实验方法?
学生:控制变量法
学生:仔细观察现象,回答问题,并解释现象,最后进行总结。
设计意图:
在激发学生兴趣之后,趁热打铁,抛出本节课的研究主题。
实验研究是根据“新课标”对于学生物理学科核心素养要求中的“科学探究”来设计,主要包括问题、证据、解释、交流等要素。
(流程:发现问题→提出合理猜想和假设→设计实验和制定方案→获取和处理信息→基于证据得出结论→交流和反思)
(二)定量探究
??提出问题:电荷之间的作用力F与电荷的电荷量q、电荷之间的距离r有什么定量关系?
??假设和猜想:
(1)?q不变时,F与r的关系:
(2)?r不变时,F与q的关系:
F与q1、q2成正比,与r2成反比的这两种猜想,会让学生联想到万有引力定律中万有引力与m1、m2成正比,与r2成反比
??设计实验和制定方案:
1.要解决的问题:
(1)如何改变并测量两个电荷间的作用力F?
(2)如何改变并测量电荷的电荷量?
(3)如何改变并测量两个电荷之间的距离?
2.遇到的困难:
(1)当两电荷间的作用力太小时,无法直接或精确测量。
(2)没有测量电荷量的仪器,无法测量物体所带的电荷量,甚至连电荷量的单位都没有。
3.库仑扭秤实验装置:
?????
解决困难一:A与C带上同种电荷后,A、C间的作用力使A远离C,扭转悬丝,使A回到初始位置并静止
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