《库仑定律》教学设计
一．教学目标
1．知识与技能
(1)知道点电荷的概念
(2)理解真空中的库仑定律，知道静电力恒量
(3)根据探究实验目的，学会观察，实验数据分析，归纳得出结论等物理学基本方法。
2．过程与方法
(1)通过库仑定律与万有引力定律的比较，认识“类比”的科学方法
(2)通过探究库仑定律的过程，感受提出假设，实验验证，得出结论等科学探究的基本过程，认识研究物理规律的一般方法。
3．情感，态度与价值观
通过库仑定律发现过程的介绍，领略科学家以坚韧不拔的毅力完成科学的艰辛，感悟科学研
究的长期性，连续性和艰巨性。
二．教学重点和难点
重点：应用类比的方法推测出静电力的数学表达式。
难点：分析在电荷量一定的条件下，静电力的大小与距离之间的定量关系。
三．设计思路
1．通过静电小实验回顾电荷间存在静电力的事实，引导学生定性猜测静电力的大小与哪些因素有关；
2．通过比较静电力与万有引力之间的相似点，应用类比的方法猜测静电力大小的数学表达式；
3．通过回顾库仑对静电力的研究历史，并应用库仑当年实验所得到的数据进行分析，归纳得出库仑定律。
四．教学过程
（一）引入：通过小实验：起电棒使金属箔带点后相互排斥，回顾电荷间相互作用的规律
（二）定性探究
1．猜想：影响静电力大小的因素可能有哪些？
在学生猜测的基础上归纳影响静电力大小的因素
2．设计实验
(1)如何测量两带电体的间距？
建立点电荷的模型；
(2)如何改变电荷量？
增加电荷量，可用起电棒多次接触带电，减少带电量一一用不带点的金属球与带电的金属球接触；
(3)如何体现静电力F的变化？
用细线悬挂金属箔，悬线与竖直方向的偏角大小可体现静电力的大小。
3．实验演示
用控制变量法，分别演示静电力与距离，电荷量的关系
实验装置的改进：为了观察到悬线张角的变化，可在背景上画上等间距的数值线，并标上刻
度。
4．实验结论
距离r增大，静电力F减小；电荷量a减小，静电力F减小。
（三）定量探究
1．猜想
设问：电荷间静电力的表达式？
启发：静电力与同学熟悉的哪个力有相似的特点？
通过静电力与万有引力相似之处的类比，猜想静电力的数学表达式；
2．介绍历史上对静电力的研究也是通过也万有引力的类比提出猜想；
3．回顾库仑对静电力研究的历史，并分析库仑的实验数据，得出静电力的大小与距离的平方成反比：
(1)实验困难
a．电荷量的测量
当时处于电学发展的初期，连电荷量的单位都没有，更不用说测量电荷量了。
b．微小静电力的测量
静电力非常小，难以精确测量。
(2)如何解决测量困难？
利用类比的思想启发：通过与《探究功和速度的关系>中表示橡皮筋做功方法的类比，可以
不测量具体物理量的大小，而通过比值的方法确定各物理量之间的定量关系。
a．库仑的巧妙方法之一：利用电荷守恒定律和电量均分原理，让不带电的金属小球去接触完全相同的带电小球，可使带电小球电量减半；
b．库仑的巧妙方法之二：用扭秤的扭角变化简洁测量静电力的变化。扭力与扭角的正比关系是实验原理的关键，而学生对这一关系从来没有接触过，为了解决这一难点，设计一个实验让学生体会金属丝的扭力与扭转角度成正比的关系。
然后通过库仑扭秤的动画，展示库仑扭秤的基本原理与操作方法。
(3)库仑的实验数据
A.C两球距离
距离比
扭秤转角
转角比
第一次
36个刻度
4
360
1
第二次
18个刻度
2
1440
4
第三次
8.5个刻度
1
575.50
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让学生通过实验数据分析得出：电荷间静电力与距离的平方成反比。
再介绍，在历史上，库仑通过扭秤实验研究了同种电荷间相互作用的规律，而异种电荷间的
作用，用扭秤研究还存在困难：电荷相互吸引会是两球相碰，电荷重新分布，导致无法研究。
库仑又发明了电摆装置，研究了异种电荷间相互作用遵循平方反比规律。
这样，既让学生体会库仑精妙的物理思想，又体验了科学研究的艰辛。
课件15张PPT。2. 库 仑 定 律电荷之间相互作用力（静电力/库仑力）的大小
与哪些因素有关呢？F = mg tanαα越大，表明F 越大Aα中空的球壳
质点不受万有引力中空的带电金属容器++++++++万有引平方反比的表现推测：静电力存在平方反比规律点电荷不受静电力“类 比”历史回顾 都是通过与万有引的类比思考，对静电力所遵循的规律作出假设，并获得了成功！
康德：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往指引我们前进。”
演示：扭转力F与扭转角θ成正比力传感器转动把手转角指针光滑限位孔C库仑扭秤原理C库仑扭秤原理θθ库仑扭秤平衡小球细银丝带电小球C带电小球A(一）精确测量两个等量同种电荷间的斥力（q不变）--扭秤装置库仑的测量(二）测量两个异种电荷间的吸引力（q不变）--电摆库仑定律 1.内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量q1，q2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比，作用力的方向沿着它们的连线电荷间的作用力叫做静电力（库仑力）2.表达式：k--静电力常量， k=9.0×109 N·m2/C23.适用条件：真空，静止的，点电荷 库仑定律与万有引力定律的比较库仑定律与万有引力定律的比较例.已知：质子的质量m1=1.67×10-27kg，
电子的质量m2=9.1×10-31kg ．
距离r=5.3×10-11m。
电子和质子的电荷量都是q=1.60×10-19C。
试比较：电子和质子间的静电引力和万有引力．研究带电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力库仑定律与万有引力定律的比较例.真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2 × 10-6 c,求 它们所受的库仑力。多个点电荷的问题
