1.2库仑定律(教案)

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1、1.2库伦定律（教案）（两课时）【教学目标】1、 定性认识库仑力（静电力）与什么有关2、 知道库伦扭秤实验3、 理解理想模型：点电荷，感悟科学研究中建立理想模型的重要意义4、 理解库伦定律的文字表述及其公式表达5、 通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性【教材分析】本节内容的核心是库伦定律，它阐明了带电体相互作用的规律，为整个电磁学奠定了基础。因此整节课的教学围绕库伦定律展开。从定性探究到定量探究。 由于中学阶段完成库伦定律的实验探究比较有难度，在教学中采用视频和实物定性研究向结合的方式，尽量让学生了解和经历实验的过程，使得到的结果更具有说服力。【教学过程】复习引入：用三种起

2、电方式和电荷间的相互作用解释静电铃的原理。人们对电荷的认识是通过研究并认识电荷间的相互作用而获得的。沿袭牛顿对力的定义， 将电荷间的相互作用力成为库仑力或静电力。这个力就是我们这节课要研究的核心问题。、库仑力静止电荷之间的相互作用，称为静电力或库仑力。二、探究影响电荷间相互作用的因素1、 猜想：库伦力可能与带电体的电荷量和两者之间的距离有关2、 实验验证1实验装置（如右图所示）：引导学生从研究目的出发，设计实 验装置，使实验装置能实现预期的作用。2观察现象：（结合视频演示） 改变小球电量和两小球间距离, 大小。3实验结果：电荷之间的作用力随电荷量增大而增大，随距离的增大而减小（定性） 三、库伦

3、定律1、库伦定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比, 与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上q.q22、 表达式Fr3、 库伦定律的说明：1适用范围：A点电荷（理想模型）当带电体间距离比它们自身的大小大很多，当带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们间作用力的影响可忽略不计时，可将其看做有电荷量的点（Rr）B.均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，r是两球心间的距离C.公式不适用于rT0的情况2k:比例系数，称为静电力常量。A.国际单位：N m2；c2B.静电力常量是一个与带电体周围介质有关的量观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应于两球间静电力的C

4、.真空中k =9.0 109N m2c2（空气中近似相等）9D.物理意义：两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0X10 N课堂练习：估算一下，这么大的库仑力相当于多重的物体相距1米时的万有引力？G=6.67112210X10-Nm/kg（10 kg）3使用库伦定律计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，谈后根据同性相斥、异性相吸判断方向4库仑力（静电力）具有自己独特的大小和方向，同时它也具有力的一切性质（独立性、合 成和分解时遵守平行四边形定则，相互作用力）四、 库伦扭秤实验实验装置和实验原理如右图所示。当带同种电的C球与A球靠近时，A球受到库伦力的作用带 动金属丝

5、扭转。转动上方的旋钮使AB回到原位置，根据两次刻度值差反求出AC间的作用力的大小。库伦扭秤测量出了静电力常量的值。五、 库伦定律与万有引力定律 问题：分析库伦扭秤实验中小球在水平面内受力状况问题：两球AC间的万有引力是否影响扭秤扭转？例题：已知氢核的质量是1.671.67X10-27kg10-27kg，电子的质量是 9.19.1X10-31kg10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为 5.35.3X10-11m10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力F库亠1039在一般尺度下，带电体间的库伦力远远大于万有引力，万有引力的影响可以忽略。有奖征集：如何在库伦扭秤实验中尽量

6、减小万有引力对静电力的影响?练习 1 1、两个半径相同的金属小球其球心间距r远远大于球半径R，带电荷量之比为1:7,两者相互接触后再放回原来位置上，则相互作用力可能为原来的（CD）A. 4/7B. 3/7C. 9/7D. 16/7思维严密，考虑多种情况练习 2 2、真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2X10-6C，求它们各自所受的库仑力三个点电荷的受力情况都相同，以q3为例，q3受到大小相同的库仑力2和F2,F1= F2二kqy=0.144N，合力F =2F1cos30 = 0.25N r方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外（库仑力的合成）F库

7、廿警=9.0 1096 1护f109Nr5.3 1011F引虫警=6.7 10丄1佃计釘 Zr$.3X10丄2=8.2 10-NN =3.6 10-7NF练习 3 3、若上题中将点电荷q1与q2变成一根均匀带电直棒，带电量为（q1+q2）,此棒对q3的作用力方向如何？任何带电体都可以看做是由点电荷组成。根据对称性可知杆上的各个点电荷对q3的合力方向沿着杆中垂线的方向。练习 4 4、在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电荷量为+Q，B带电荷量为-9Q。现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷处 于平衡状态。则C应带什么性质的电荷，电荷量为多少？解析从相互作用力的方向上分析，每个电荷受

8、另外两个电荷的作 用力的方向应该相反一一“同夹异”从作用力的大小上来说，弓I入的第三个点电荷应该离大电荷远、离小电荷近一一“远大近小”、或“大夹小”解根据力的平衡条件可知，C必须带负电，且在A的左侧x处AB.O以C为研究对象= kqcqB2，得x=0.2mx(x+0.4)以A为研究对象=k-qq2A，得qc=9Q，带负电x0.44练习 5 5、光滑绝缘水平面上带电小球A、B质量分别为mi=2g,m2=1g，它们的电荷量相等,qi=q2=10-7C。A球带正电，B球带负电。现在水平恒力Fi向右作用于A球，这时A、B起向右运动，且保持距离d=0.1m不变。试问：Fi多大？它们如何运动？以A、B为一

9、个整体，受力分析得:R = mb m2a = 2.7 10 N,aA= aB=9m s2,向右匀加速直线运动注意力、电模型的类比、迁移练习 6 6、两小球用等长的绝缘细线悬挂于同一点O,两小球因带同号电荷而使球b悬线竖直 地靠在墙上，a球被推开一定角度而平衡。今令其失去部分电量，结果0角变小后又重新平衡，则关于悬线对a球的拉力大小变化情况为（C）A.一定增大B.一定减小C.一定不变D.无法确定练习 7 7、在竖直放置的半径为R的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷。现将质量为m、电荷量为+q的小球从半圆的水平直径端点A静止释放，小球沿细管滑到最 低点B时，对管壁恰好无压力，则置于圆心处的点电

10、荷带什么电？电量大小为多少？解小球从A到B运动过程中，只有重力做功，根据动能定理-mvB= mgR2小球在B处向心力由O处电荷给的库仑力和重力的合力来提供，因此O处点电荷必定带负电，设电荷量为-Q，贝U Fn二F mg二mg = mR2R由和得,3mgR2kq【课后反思】作为电学部分第一个重要的定律一一库伦定律的教学，关系到学生是否能完成从力学到电学的过渡。在实际教学中，设计了一些与力学结合的题目。试图用这些简单的题目使学生认识 到，我们现在学习的电学虽然是新知识，但当考虑力与物体运动间的关系时，原来所学习的分析方法、牛顿定律、圆周运动规律以及动能定理等等仍然适用。区别就在与在原来受力分析的基础上加了一个静电力。再往后学到电场能方面的知识时，加上了电场力做的功， 而这个功除了用一般力的功来计算之外，还与电势能和电势差之间有着特殊的关系。在实际教学中还发现， 这节课所讲的例题， 学生接受起来并不困难。 但是学生缺乏课后的反 思和自己亲自动手一试的学习习惯。 所以课后落实的不好， 而这种漏洞会在将来的教学当中 越来越明显。