2019-2020年新課標魯科版3-1 選修三1.2《靜電力 庫倫定律》 WORD教案3.doc

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2019-2020年新課標魯科版3-1 選修三1.2《靜電力 庫倫定律》 WORD教案3 【教學目標】 1、知識與技能 (1)知道摩擦起電和感應起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開； (2)知道電荷守恒定律； (3)知道什么是元電荷； (4)掌握庫侖定律，要求知道點電荷的概念。理解庫侖定律的含義及其公式表達，知道靜電力常量； (5)會用庫侖定律的公式進行有關的計算。 2、過程與方法 培養(yǎng)學生對實驗的觀察和分析的能力。 3、情感態(tài)度與價值觀 使學生學到抓住主要因素，忽略次要因素是物理學中研究問題的常用的科學方法。 【教學重點】 庫侖定律──真空中點電荷間作用力的大小的計算及方向的判定。 【教學難點】 (1)物體帶電的實質，電荷守恒； (2)真空中點電荷作用力為一對相互作用力，遵從牛頓第三定律。 【教學方法】 實驗法、類比法、講授法。 【教具準備】 有機玻璃棒兩根、絲綢一塊、細絲線一條、枕形導體兩個、球形導體（均帶絕緣柄）大小各一個。 【課時安排】 1課時 【教學過程】 一、導入新課 問題：初中學過自然界有幾種電荷，它們間的相互作用如何？電荷的多少用什么表示？ 自然界只存在兩種電荷，同種電荷互相排斥，異種電荷相互吸引.電荷的多少是用電荷量來表示。 問題：一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內是否存在電荷？如何使物體帶電？ 不帶電的物體內存在電荷，且存在等量正、負電荷，在物體內中和，對外不顯電性。 用摩擦的方法可以使物體帶電，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電。 問題：摩擦起電的實質是什么？ 一個物體失去一些電子而帶正電，另一個物體得到這些電子而帶負電。 過渡語：在復習初中內容基礎上，進一步再來看有沒有別的方法使物體帶電？電荷間相互作用的引力和斥力究竟和什么量有關，是何關系？今天這節(jié)課就來學習這些問題。 二、新課教學 1、電荷 電荷守恒 (1)電荷 ①自然界中只存在兩種電荷 自然界中只存在兩種電荷：正電荷，負電荷。 同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。 ②電荷量 電荷的多少，叫做電荷量。 單位：庫侖，簡稱庫，符號是C。 1C＝1As。 通常正電荷的電荷量用正數表示，負電荷的電荷量用負數表示。 ③使物體帶電的方法及其實質 a．摩擦起電 用摩擦的方法可以使物體帶電。 用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電。(介紹記憶的方法) 在摩擦起電中，一個物體失去一些電子而帶正電，另一個物體得到這些電子而帶負電。摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開。 演示：取兩片吹塑紙，將一片放在可以靈活轉動的支座上，用另一片靠近它，讓學生觀察有什么現(xiàn)象，然后用手摩擦這兩片吹塑紙，再靠近，讓學生觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 (不用手摩擦時它們沒有作用，用手摩擦后它們互相排斥) 演示：將一張薄紙，卷成筒狀，將下端撕開成流蘇狀，用摩擦好的塑料制品去接觸，發(fā)現(xiàn)流蘇開始振動，象一只會跳舞的章魚； (讓學生討論這些現(xiàn)象，運用初中所學來分析) 摩擦起電的實質：不是創(chuàng)造了電荷，而是使自由電子從一個物體轉移到另一個物體。 b．靜電感應 問題：是否有其他方法使物體帶電？ C － A ＋ B ＋ 演示：取有絕緣支柱的兩個不帶電枕形導體A、B，使它們彼此接觸。用絲綢摩擦過的有機玻璃棒反復多次接觸球形導體C，使之帶正電。將C移近A，用與有機玻璃棒摩擦過的絲綢分別靠近A、B。 B ＋ － A 現(xiàn)象：A、B上的金屬箔都張開了。絲綢靠近B，而遠離A。 結論：B帶正電，A帶負電。 問題：如將A、B分開，再移走C，A、B帶電情況如何？ 結論：A仍帶負電，B仍帶正電。 演示證明：將A、B分開，用與玻璃棒摩擦過的絲綢檢驗，結論正確。 問題：將A、B接觸，它們是否帶電？這說明什么？ 結論：不帶電，說明接觸前A、B帶等量異種電荷，接觸后等量異種電荷中和。 演示證明：使A、B接觸，仍用與玻璃棒摩擦過的絲綢檢驗，學生回答正確。 問題：若先把C移走，再將A、B分開呢？ 結論：A、B不帶電。 演示證明：把C移走，將A、B分開，用與玻璃棒摩擦過的絲綢檢驗，學生回答正確。 問題：為什么？ 結論：因為將C移走，A上負電荷、B上正電荷不受C上電荷的作用，而使A、B所帶電荷重新恢復原狀，在導體內中和而不帶電。 (分析前面結論，總結，并投影) 將電荷移近不帶電的導體，可以使導體帶電，這種現(xiàn)象叫做靜電感應。 利用靜電感應使物體帶電，叫做感應起電。 總結：不僅摩擦起電可以使物體帶電，靜電感應也可使物體帶電。 當帶電球C移近不帶電導體A、B時，導體上自由電子被吸引過來，使導體A、B帶上了等量的異種電荷。 靜電感應的實質：不是創(chuàng)造了電荷，而是使電荷從物體的一部分轉移到另一部分。 (2)電荷守恒定律 使物體帶電，不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正、負電荷分開。 電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，在轉移的過程中，電荷的總量不變，這個結論叫做電荷守恒定律。 電荷守恒定律是物理學中重要的基本定律之一。 2、元電荷 (1)元電荷 電子和質子帶有等量的異種電荷，電荷量e＝1.6010－19C，經過大量實驗證明，所有帶電體的電荷量或者等于電荷量e或者是電荷量e的整數倍。 電子(或質子)的電荷量e，叫做元電荷。 e的這個數值最早是美國科學家密立根用實驗測得的。 (2)比荷 電荷量Q與質量m之比，叫電荷的比荷。 電子電荷量e和電子質量me之比，叫電子的比荷。它也是一個常用的物理常量。 ＝1.761011C/kg 3、庫侖定律 ＋ A F P1 P2 P3 問題：電荷間相互作用力跟什么有關，有何關系？ 演示：把一個帶正電的物體放在A處，然后把掛在絲線上的帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置，如右圖。 現(xiàn)象：位置不同，偏角不同，且距離越近，偏角越大。 分析：偏角越大，說明小球所受電力越大，即兩球距離越小，電力越大。 演示：將較大帶電球放在同一位置，增大或減小其電荷量。 現(xiàn)象：帶電量越大，偏角越大。 分析：帶電量越大，電力越大。 (1)與電荷間相互作用力有關的因素 ①兩電荷間距離：距離越近，電荷間相互作用力越大； ②兩電荷電荷量：電荷量越大，電荷間相互作用力越大。 早在我國東漢時期已經掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律，定量討論電荷間相互作用，則是兩千年之后的法國物理學家?guī)靵?。庫侖做了大量實驗，?785年得出了庫侖定律。 (2)點電荷 實際的帶電體都有一定的大小和形狀，帶電體的大小、形狀及電荷的分布等因素都會影響電荷間的作用力。在中學物理中，在一定條件下，可不考慮這些因素的影響，這時將帶電體看作點電荷。 把帶電體處理為點電荷的條件：當帶電體的大小、形狀及電荷的分布對相互作用力沒有影響或影響可忽略不計時，可將帶電體看作點電荷。 點電荷將實際的帶電體抽象成一個帶電的點，是一種理想模型，實際上是不存在的。在實際情況中，帶電體能否看作點電荷須具體問題具體分析，不能只從帶電體本身的大小或帶電量的多少來判斷。任一帶電體都可看成是由許多點電荷組成的。 點電荷的概念類似質點的概念。 當帶電體的線度比起相互作用的距離小很多，不考慮大小和電荷的具體分布時，帶電體可視為點電荷。 (3)庫侖定律 ①內容 真空中兩個點電荷之間相互作用的電力 ，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。 這個規(guī)律叫做庫侖定律。電荷間這種相互作用的電力，叫做靜電力或庫侖力。 ②公式 如果用Q1和Q2表示兩個點電荷的電荷量，用r表示它們之間的距離，用F表示它們之間的相互作用力，則庫侖定律的公式如下： F＝k 式中的k是個常量，叫做靜電力常量。F、Q1、Q2，r均取國際單位，由實驗測得：k＝9.0109Nm2/C2。(介紹記憶的方法：“二重九”) ③方向 作用力的方向在它們的連線上，再根據同性相斥，異性相吸進一步確定。 ④說明 a．適用條件：真空(干燥的空氣)、點電荷； b．計算時Q1、Q2僅取電荷量的絕對值，方向再判斷。 c．各物理量均取國際制單位。 d．如果點電荷不止兩個，點電荷受到的電力等于各點電荷獨立作用時所受各力的矢量和。 e．在庫侖定律中，當r→0時，兩個電荷間的作用力F→∞，這是沒有物理意義的。因為這時的兩個帶電體已不能看作點電荷，不能直接用庫侖定律來計算它們之間的相互作用力。 f．庫侖定律和萬有引力定律都遵從二次平方反比規(guī)律，人們至今還不能說明它們的這種相似性，物理學家還在繼續(xù)研究，希望大家能學有所成，以后在這方面的研究有所突破。但兩者是有的。兩物體間的萬有引力總是引力，兩帶電體的庫侖力既有引力，也有斥力。對于微觀的帶電粒子，它們間的庫侖力要比萬有引力大得多。 例題：試比較電子和質子間的靜電引力和萬有引力。已知電子的質量m1=9.110－31kg，質子的質量m2=1.6710－27 kg，電子和質子的電荷量都是1.6010－19C。 解析：電子和質子的靜電力F1和萬有引力F2分別是 F1＝k F2＝G 所以 ＝＝2.31039 從例題中看出，電子和質子的靜電引力F1是它們間萬有引力F2的2.31039倍，正因如此，以后在研究帶電微粒間相互作用時，經常忽略萬有引力。 鞏固練習 (1)兩個相同的均勻帶電小球，分別帶Q1＝1 C，Q2＝－2C，在真空中相距r且靜止，相互作用的靜電力為F. ①今將Q1、Q2、r都加倍，問作用力變化？ ②只改變兩電荷的電性，作用力如何？ ③只將r增大兩倍，作用力如何？ ④將兩個球接觸一下后，仍放回原處，作用力如何？ ⑤接④題，為使兩球接觸后，靜電力的大小不變，應如何放置兩球？ 答：①作用力不變； ②作用力不變； ③作用力變?yōu)镕/9，方向不變； ④靜電力的大小變?yōu)椋较蛴稍瓉淼南辔優(yōu)橄喑猓? ⑤將兩帶電體間的距離變?yōu)椤? (2)兩個相同的金屬小球，一個帶電Q1＝4.010－11C，另一個帶電Q2＝－6.010－11C. ①兩球相距50 cm時，它們之間的靜電力？ ②把兩球接觸，分開后使它們仍相距50 cm，它們之間的靜電力？ 解：①兩球相距50 cm時靜電力大小： F＝k＝8.610－11N 兩球帶異種電荷而相吸。 ②兩球接觸后，部分電荷被中和，凈電荷為－2.010－11C，因兩球相同，分開后各帶－1.010－11C的電荷量，故它們之間的靜電力大?。? F＇＝k＝3.610－12N 兩球帶同種電荷而相斥。 三、小 結 通過本節(jié)課的學習，主要學習了以下幾個問題： ①使物體帶電方法及實質：摩擦起電和靜電感應都不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體上正、負電荷分開； ②電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，轉移中電荷總量不變。 ③庫侖定律： 適用條件：真空(干燥空氣)中，點電荷； 大?。篎＝k Q1、Q2帶電荷量的絕對值. 方向：在兩點電荷的連線上，同種相斥、異種相吸。 【板書設計】 電荷 庫侖定律 1、電荷 電荷守恒 (1)電荷 ①自然界中只存在兩種電荷 正電荷，負電荷。同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。 ②電荷量 電荷的多少，叫做電荷量。 單位：庫侖，簡稱庫，符號是C。1C＝1As。 ③使物體帶電的方法及其實質 a．摩擦起電 用摩擦的方法可以使物體帶電。用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電。 摩擦起電的實質：不是創(chuàng)造了電荷，而是使自由電子從一個物體轉移到另一個物體。 b．靜電感應 將電荷移近不帶電的導體，可以使導體帶電，這種現(xiàn)象叫做靜電感應。 利用靜電感應使物體帶電，叫做感應起電。 靜電感應的實質：不是創(chuàng)造了電荷，而是使電荷從物體的一部分轉移到另一部分。 (2)電荷守恒定律 電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，在轉移的過程中，電荷的總量不變，這個結論叫做電荷守恒定律。 2、元電荷 (1)元電荷 電子(或質子)的電荷量e，叫做元電荷。 (2)比荷 電荷量Q與質量m之比，叫電荷的比荷。 3、庫侖定律 (1)與電荷間相互作用力有關的因素 ①兩電荷間距離：距離越近，電荷間相互作用力越大； ②兩電荷電荷量：電荷量越大，電荷間相互作用力越大。 (2)點電荷 把帶電體處理為點電荷的條件：當帶電體的大小、形狀及電荷的分布對相互作用力沒有影響或影響可忽略不計時，可將帶電體看作點電荷。 當帶電體的線度比起相互作用的距離小很多，不考慮大小和電荷的具體分布時，帶電體可視為點電荷。 (3)庫侖定律 ①內容 真空中兩個點電荷之間相互作用的電力 ，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。 ②公式 如果用Q1和Q2表示兩個點電荷的電荷量，用r表示它們之間的距離，用F表示它們之間的相互作用力，則庫侖定律的公式如下： F＝k 式中的k是個常量，叫做靜電力常量。k＝9.0109Nm2/C2。 ③方向 作用力的方向在它們的連線上，再根據同性相斥，異性相吸進一步確定。 ④說明 a．適用條件：真空(干燥的空氣)、點電荷； b．計算時Q1、Q2僅取電荷量的絕對值，方向再判斷。 c．各物理量均取國際制單位。 d．如果點電荷不止兩個，點電荷受到的電力等于各點電荷獨立作用時所受各力的矢量和。 e．在庫侖定律中，當r→0時，兩個電荷間的作用力F→∞，這是沒有物理意義的。 f．庫侖定律和萬有引力定律都遵從二次平方反比規(guī)律。 【教材分析】 兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識，這些在初中都已學過，本節(jié)重點是講述靜電感應現(xiàn)象.做好演示實驗，使學生清楚知道什么是靜電感應現(xiàn)象，知道起電的實質，進而說明電荷守恒定律。 本節(jié)的庫侖定律是這一章的基本規(guī)律，對庫侖定律的講述，教材是從學生已有認識出發(fā)，采用了一個定性演示實驗，進而得出結論.庫侖定律是學習電場強度和電勢差概念的基礎，也是本章重點。