《電荷庫侖定律》教學設計.doc

電荷 庫侖定律教學設計一、教材分析1庫侖定律既是電荷間相互作用的基本規(guī)律，又是學習電場強度的基礎，不僅要求學生定性知道，而且還要求定量了解和應用。2本節(jié)摩擦起電、兩種電荷的相互作用、電荷量的概念初中已接觸，已經(jīng)有了一定的基礎，在復習初中知識的基礎上，應著重從原子結構的角度講解物體帶電的本質。3通過對使物體帶電的方法接觸起電、摩擦起電和感應起電的分析，讓學生體會到使物體帶電的實質是電子發(fā)生轉移，從而打破了物體的電中性，失去電子的物體帶上了正電荷，得到電子的物體帶上了負電荷。過渡到電荷守恒定律，水到渠成，對高中學生而言很容易接受，進一步鞏固守恒思想。4在分析思考的過程中學生體會到電荷守恒定律以及元電荷的概念。同時教學中滲透“透過現(xiàn)象看本質”的思想。5展示庫侖定律的內容和庫侖發(fā)現(xiàn)這一定律的過程，并強調該定律的條件和遠大意義。二、學情分析學生在初中已經(jīng)學習了電學的基本知識，為過渡到本節(jié)的學習起著鋪墊作用，學生已具備了一定的探究能力、邏輯思維能力及推理演算能力。能在老師指導下通過觀察、思考，發(fā)現(xiàn)一些問題和解決問題。因此有必要把初中學過的兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識復習一下。三、教學方法分析及建議1在學生初中學習的基礎上，可以通過演示實驗或者媒體播放復習并鞏固電荷的有關知識；先運用教材上給出的簡單易行的實驗，讓學生觀察摩擦后的塑料片之間的相互作用力，猜想作用力的大小跟哪些因素有關；然后通過實驗定性驗證猜想是否正確，并在這個基礎上介紹庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程。2講解點電荷時，可以對照質點的概念進行講解，要講清點電荷是一種理想化的物理模型。3物理發(fā)展史上的重要概念及重大規(guī)律的建立都是經(jīng)科學家艱辛的探索而完成的，都是對原有思維方式突破的結果，體現(xiàn)出了科學家的創(chuàng)造性。如何充分利用這寶貴的素材，需要教師創(chuàng)設問題情景對學生“誘思”、“導思”，在本節(jié)課中，對庫侖定律得出過程進行了嘗試。4利用“思考與討論”的問題，比較庫侖定律與萬有引力定律的異同。5要做好演示實驗，使學生清楚地知道什么是靜電感應現(xiàn)象。在此基礎上，使學生知道，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，使電荷從物體的一部分轉移到另一部分，進一步說明電荷守恒定律。四、教學目標（一）知識與技能1了解人類對電現(xiàn)象的認識過程，體會人類探索自然規(guī)律的科學方法、科學態(tài)度和科學精神。2了解元電荷的大小，了解電荷守恒定律，知道摩擦起電和感應起電的實質不是創(chuàng)造電荷，而是電荷的轉移。3理解庫侖定律的含義和表達式，知道靜電常量。了解庫侖定律的適用條件，學習用庫侖定律解決簡單的問題。4滲透理想化思想，培養(yǎng)由實際問題進行簡化抽象思維建立物理模型的能力。（二）過程與方法1教師通過實驗法、問題教學法啟發(fā)學生理解抽象的電荷知識。2通過認識科學家在了解自然的過程中常用的科學方法，培養(yǎng)學生善用類比方法、理想化方法、實驗方法等物理學習方法。（三）情感態(tài)度與價值觀1通過閱讀材料，展示物理學發(fā)展中充滿睿智和靈氣的科學思維，弘揚前輩物理學家探尋真理的堅強意志和科學精神。2通過對比天電和地電、以及定性和定量、神學和科學對電現(xiàn)象的認識，使學生了解人類對電荷的認識過程，培養(yǎng)學生探索大自然的興趣。3通過對庫侖定律探究過程的討論，使學生掌握科學的探究方法，激發(fā)學生對科學的熱情。五、本節(jié)要點1什么是靜電現(xiàn)象？電荷間的相互作用是什么？什么叫電荷量？2什么是感應起電現(xiàn)象？什么叫中和現(xiàn)象？3電荷守恒定律的內容是什么？什么叫元電荷？4庫侖定律的內容是什么？適用條件是什么？六、教學重難點分析（一）重點1對庫侖定律的理解。（二）難點1對電荷這一抽象概念的理解；2對庫侖定律發(fā)現(xiàn)過程的探討。（三）突破重、難點的方法1講清庫侖定律及適用條件，說明庫侖力符合力的特征，遵守牛頓第三定律。2為定性演示庫侖定律，應使帶電小球表面光滑，防止尖端放電，支架應選絕緣性能好的，空氣要干燥。3說清K的單位由公式中各量單位確定，其數(shù)值則由實驗確定。七、教學流程設計（一）新課引入（多媒體展示電磁學的發(fā)展史）古代人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有關靜電現(xiàn)象，主要是梳頭或者是羊毛、絲、棉類的衣物摩擦有閃光及聲音；古希臘人發(fā)現(xiàn)琥珀可以吸引輕小物體。英國的吉爾伯特（15441603）是最早系統(tǒng)地研究電磁現(xiàn)象的科學家。他發(fā)現(xiàn)琥珀和磁鐵都能夠吸引物體，不過性質不同，經(jīng)過研究，他發(fā)現(xiàn)許多其他物體經(jīng)過摩擦后也都能夠吸引其他小物體。引入（electric）（琥珀體）還發(fā)明了可供實驗用的驗電器。德國的奧托格里克（16021686），馬德堡市市長，1654年曾用自己發(fā)明的抽氣機做了馬德堡半球實驗；1660年發(fā)明了第一臺可產生大量電荷的摩擦起電機。有了這樣的機器，因而做成了各種各樣的電火花實驗；還有讓人身體帶電的實驗；這使得18世紀40年代的德國整個社會都對電現(xiàn)象感興趣，許多人購買了摩擦起電機做實驗作為娛樂，同時也大大普及了電學知識。電學知識在整個歐洲各國都普及起來。法國電學家諾萊特在巴黎圣母院前進行，他請700個修道士手拉手地排起來，讓排頭的手拿萊頓瓶放電時，發(fā)現(xiàn)700個修道士同時跳了起來，顯示了電的強大威力。富蘭克林的風箏實驗，證明了雷電是一種放電現(xiàn)象，在此基礎上，發(fā)明了避雷針。（二）進行新課1接引雷電下九天富蘭克林發(fā)明避雷針的故事1752年7月的一天，在北美洲的費城，一位名叫富蘭克林的科學家，做了一個轟動世界的實驗：這天下午，天色陰暗，烏云滾滾。天空中不時閃爍著青白色的電光，傳來一陣陣沉悶的雷聲，眼看一場可怕的大雷雨就要來臨了?！斑@是最合適的天氣！”富蘭克林和他的兒子威廉帶著風箏和萊頓瓶（一種可充放電的容器），奔向郊外田野里的一間草棚。這可不是一只普通的風箏：它是用絲綢做成的，在它的頂端綁了一根尖細的金屬絲，作為吸引閃電的“接收器”；金屬絲連著放風箏用的細繩，這樣細繩被雨水打濕后，也就成了導線；細繩的另一端系上綢帶，作為絕緣體（要干燥），避免實驗者觸電；在綢帶和繩子之間，掛有一把鑰匙，作為電極。富蘭克林和他的兒子連忙乘著風勢，將風箏放上了天。風箏，像一只矯健的鳥兒，漸漸地飛到云海中。父子倆躲在草棚的屋檐下，手中緊握著沒有被雨水淋濕的綢帶，目不轉睛地觀察著風箏的動靜。突然，天空中掠過一道耀眼的閃電。富蘭克林發(fā)現(xiàn)，風箏引繩上的纖維絲一下子豎立起來。這說明，雷電已經(jīng)通過風箏和引繩傳導下來了。富蘭克林高興極了，他禁不住伸出左手，觸碰一下引繩上的鑰匙?！斑辍钡囊宦暎粋€小小的藍火花跳了出來。“這果然是電！”富蘭克林興奮地叫了起來。“把萊頓瓶拿過來?！备惶m克林對威廉喊道。他連忙把引繩上的鑰匙和萊頓瓶連接起來。萊頓瓶上電火花閃爍。這說明萊頓瓶充了。事后，富蘭克林用萊頓瓶收集的雷電，做了一系列的實驗，進一步證實了雷電與普通電完全相同。富蘭克林的這一風箏實驗，徹底地擊碎了閃電是“上帝之火”、“煤氣爆炸”等流行的說法，使人們真正認識到雷電的本質。因此，人們說：“富蘭克林把上帝與閃電分了家?！备惶m克林的風箏實驗絕不是一時沖動所做的。早在數(shù)年前，他就致力于電的研究，并在當時人們不知“電為何物”的時代，指出了電的性質。在一次研究的意外事件中，他得到啟迪。有一次，他把幾只萊頓瓶連在一起，以加大電容量。不料，實驗的時候，守在一旁的妻子麗德不小心碰了一下萊頓瓶，只聽得“轟”的一聲，一團電火花閃過，麗德被擊中倒地，面色慘白。她因此休息了一個星期身體才得到康復?！叭R頓瓶發(fā)出的轟鳴聲，放出的電火花，不是和雷電一樣嗎？”富蘭克林大膽地提出這個設想。經(jīng)過反復思考，他推測雷電就是普通的電，并找出它們兩者間的12條相同之處：都發(fā)亮光；光的顏色相同；閃電和電火花的路線都是曲折的；運動都極其迅速；都能被金屬傳導；都能發(fā)出爆炸聲或噪聲；都能在水或冰塊中存在；通過物體時都能使之破裂；都能殺死動物；都能熔化金屬；都能使易燃物燃燒；都放出硫磺氣味。1747年，富蘭克林把他的這些想法，寫成論文論雷電與電氣的一致性。他將論文寄給他的朋友、英國皇家學會會員科林遜?？僧斂屏诌d將論文送交皇家學會討論時，得到的是一陣嘲笑。許多權威科學家認為富蘭克林的觀點荒唐無比，“把科學當作兒童的幻想”。對于權威人士的嘲笑、奚落，富蘭克林不予理睬，終于在做好各種準備的情況下，冒著生命危險，做了風箏實驗。富蘭克林從風箏實驗中，不但了解了雷電的性質，而且證實：雷電是可以從天空“走”下來的?！案叽蠼ㄖ锍３Ｔ獾嚼讚簦懿荒芙o雷電搭一個梯子，讓它乖乖地走下來呢？”富蘭克林想。正當富蘭克林思考這一問題的時候，不幸從俄國彼得堡傳來消息：1753年7月26日，科學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗，在操作時，不幸被一道電火花擊中身亡。這更堅定了富蘭克林研制避免雷擊裝置的決心。他先在自己家做實驗：在屋頂高聳的煙囪上，安裝一根3米長的尖頂細鐵棒；在細鐵棒的下端綁上金屬線；沿著樓梯，把金屬線引到底樓的一個水泵上（水泵與大地有接觸）；將經(jīng)過房間的那段金屬線分成兩段，且將兩股線相隔一段距離，各掛一個小鈴。這樣，如果雷電從細鐵棒進入，經(jīng)過金屬線進入大地，那么，兩股線受力，小鈴就會晃蕩，發(fā)出響聲。一天，電閃雷鳴，暴風雨就要來了。在雷聲、雨聲的“伴奏”下，守候在房間小鈴旁的富蘭克林，聽到了小鈴發(fā)出的清脆、悅耳的聲音。他高興地笑了。富蘭克林把那根細鐵棒稱為“避雷針”。避雷針的問世，引起了教會的反對。他們認為：“裝在屋頂?shù)募鈼U指向天空是對上帝的不敬?！薄案缮嫔系鄣氖拢瑢ι系壑甘謩澞_，是要受上帝懲罰的?！比欢幸淮卧谝粓隼子曛?，神圣的教堂著火了，而裝有避雷針的房屋卻平安無事。于是，避雷針的作用被人們認識，避雷針也很快地傳開了。至1784年，全歐洲的高樓頂上都用上了避雷針。富蘭克林的發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一了天電和地電，破除了人們對雷電的迷信。儲存了天電的萊頓瓶可以產生一切地電所能產生的現(xiàn)象，這就證明了天電與地電是一樣的。 （四）板書設計1電荷、電荷守恒定律電荷：正電荷和負電荷。電荷間的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。帶電方式：a摩擦起電：電子的得失。b接觸起電：電子的轉移。c感應起電：正負電荷分開。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