库仑定律

电荷 库仑定律课题设计
（南昌一中余龙老师参加全国物理青年大赛获一等奖课题设计）
一、知识与技能目标
1、知道三种起电方式及本质，学会使物体带电。
2、知道电荷守恒定律。
3、知道什么是元电荷。
4、掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式，知道静电力常量。
5、会用库仑定律的公式进行有关的计算
二、过程与方法目标。
1、通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的实验和模型的研究方法。
2、学生进行分组实验，经历探究物理规律的过程，了解库仑等科学家得出物理规律的过程，逐步提高分析解决问题以及交流、合作的能力。
三、情感目标与价值目标。
1、渗透突出主要因素，忽略次要因素的辩证唯物主义思想。
2、从学生生活中常见的物理现象培养学生极大学习兴趣，培养学生敢于提问，勇于探究的精神。
四、重点和难点。
1、学会使物体起电的方式。
2、库仑定律探究及定律。
五、实验用具
有机玻璃棒、丝绸、毛皮、橡胶棒、铝箔球、球形绝缘导体、绝缘的丝线、绝缘的支架、铁架台，泡沫塑料，验电器，验电羽，枕形导体，库仑定律定量装置，静电铃装置。
六、教学方法
演示实验、分组探究实验、老师和学生共同探究实验、讨论、多媒体辅助。
第一部分：引入新课：
利用一段录像：自然界的电现象??播放一段闪电视频、美丽的灯光夜景??大连几处著名的建筑物夜景、高科技??神州六号、三峡大坝；（从情感价值上激发学生的学习热情和探究欲望）
第二部分：研究三种起电方式
1、实验：枕形导体带电实验。
介绍：我用装椰奶的罐子和一个验电器改装的仪器，如果它带电，验电器的金属铂片就会张开，我做了两个，一个A一个B。
引言：把两个绝缘的导体紧密接触，使之成为一个整体，我用毛皮摩擦泡沫使泡沫带电，看！移近导体，看！金属铂片张开了一个角度，我再把泡沫移开，看！金属铂片怎样?（闭合），再做一遍，注意实验步骤，第一步，毛皮摩擦泡沫；第二步，移近导体AB；第三步，先把AB导体分开；第四步，注意看！拿走泡沫。
提问：1、你们看到了什么？（张角依然存在或AB带电）。
2、如果把A、B再靠在一起又会怎样呢？（闭合，不带电）。
引言：这些现象的原因是什么呢？让我们用动画来模拟演示这个实验（如图1、2所示）（请


图1 图2
同学回答）
提问：1、AB不带电的原因（引导，是不是由于内部没有电荷）
学生可能回答：（1）不是，正负等量（2）正负电荷个数相等（正负电荷量相等）
动画：第一二步后（提问1），三四步后（提问2）提出说明这种现象叫静电感应现象，用静电感应的方法使物体带电叫感应起电。
（板书2、起电方式：摩擦、感应）
提问：1、你看到AB导体中的正负电荷发生了什么变化？为什么？
学生可能回答：1、负电荷发生了移动，同种电荷互相排斥。
提问：2、A、B带电的原因是什么呢？
学生可能回答：1、分开后A中负电荷不能回到B中。（由于AB电荷不等量所以带电）
2、B得电子、A失电子。
3、不会（提示：不带电得原因是正负电荷不等量，现在呢？）
提问：3、为何A、B带电后重新靠在一起又不带电呢。
学生回答：1、负电荷又回来了（怎么会回来，正负相吸、发生中和）。
2、正负电荷又等量了（说明电荷总量保持不变）
2、学生分组感应起电实验
引言：桌上有一个带电金属球形导体，想想怎样用感应起电的方式让它带电，刚刚的实验里有两个导体AB，我们把这个球看作是导体A，那B呢（大家讨论一下，怎么做，分几步做），（在学生中间指导），做完后检验，（故意用手摸一下验电器或验电羽，没电了）。我们再用动画（如图3、4）来模拟一下刚刚的这个实验。

图3 图4
提问：1、请一位同学回答导体球是如何带电的。（提示：按实验步骤思考）
2、如何让导体球的电量减少（讨论）
学生可能回答：（1）、用手摸一下球，再用验电羽检验，发现其已不带电。（太快了，怎样慢慢的减少）
（2）、用小的导体球与大金属球接触后（再与验电羽接触，发现小导体球已带电）。
提问：3、还要减少呢，再靠，有用吗？（要用手摸一下小球）。
引言：我们用小球接触带电的大球使小球带电，不是摩擦吧，也不是感应吧，这种起电方式称为（板书：接触起电）
3、起电（板书：本质）、电荷守恒
提问：1、起电的原因是什么？（使物体带电的过程有没有电荷的增加或减少？这种起电的原因又叫做起电的本质）
引言：很好本质是电荷的转移，比如说摩擦和接触是电荷由一个物体转移到另一个物体上，而静电感应则是电荷从物体的一个部分转移到另一个部分，转移过程中蕴涵着怎样的规律呢？（总量保持不变），这就是（板书：电荷守恒定律）。
4、元电荷（板书e=1.6x10-19 C）
引言：使物体带电是由于电荷的移动，假设一个电子的带电量是e，得到一个电子的物
体带电量为e，得到n个电子呢，ne，引出元电荷的概念。
比荷：实际运算中还常引入电子的比荷。
第三部分 库仑定律研究
（1）转架实验： 毛皮摩擦后的橡胶棒放在绝缘转架上，用另一根橡胶棒与毛皮摩擦后相互靠近（现象同种电荷相互排斥），然后用一根玻璃棒与丝绸摩擦之后，靠近转架上的橡胶棒（现象异种电荷相互吸引）
引言：刚刚我们学习了如何让物体带电，下面我们将研究两个带电体之间的相互作用力的大小和方向怎样。
提问：1）放在远、近不同的位置，观察现象有何不同。说明了什么问题？
回答：1）越近转的越快，说明作用力越大。
2）相互排斥（引导：靠的越近转动的越怎样，作用力越怎样）
3）相互作用越明显（说明作用力越大）
最后说明作用力与距离有关系。
2）丝绸轻摩一下玻璃棒，则电荷量比摩擦几次小一点，你又看到了什么现象，说明了什么问题？
回答：与上相同
最后说明作用力与电荷量有关系。
（2）库仑定律分组实验（如图5所示）

图5
引言：通过刚刚的实验，我们发现作用力与距离和电荷量有关，那到底它们之间有怎
样的关系呢？就请同学通过实验探究一下，首先要有两个带电体，金属球和金
属铂片。
请问：如何使它们带电（讨论）？
学生：球感应，铂片接触。（若说摩擦，则告诉大家，金属很难摩擦起电）。
引言：很好，现在有两个带电体，你又怎样判断它们之间相互作用力的大小呢？
回答：力越大，绳摆得越高（引导：它们带同种电荷，互相排斥，有力悬线会上摆，力越大，摆角会怎样变化？）
请问：如何改变距离和电量？
回答：移近移远、用手摸，用球靠
实验完成后请大家回答结论
（3）库仑定律定量实验（用简单的仪器实现较好的实验效果）
3、库仑定律内容、表达式、条件、方向
表达式（板书：2、F＝。。。）其中的k表示的是静电力常量。想想有单位吗？根据导出单位的规则可得（板书：K＝。。。），我们发现这个公式与万有引力的公式很相似吧，它们会不会有什么内在联系呢，科学家们对这方面进行了很多研究，大物理学家爱因斯坦在晚年就曾做过这方面的研究，将来大家也可以向科学家们一样去探究一下这个问题。从库仑定律中我们还可以发现它的适用条件是真空中的点电荷（幻灯），点电荷是一个理想化的模型，什么电荷能看成是点电荷呢（幻灯），简单讲，点电荷就是带电的质点。大小用公式可求，方向就在他们的连线上，同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引。
第四部分：例题讲解、静电铃结束
例题：学习完概念规律后，我们通过例题来加深理解。
结束：静电得应用非常的广泛，请看。。。。。。，

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