1.2 探究静电力 教案

一、目标
知识目标
1、理解点电荷的概念；
2、通过对演示实验的观察和思考，概括出两个点电荷之间的作用规律；
3、掌握库仑定律的内容及其应用；
能力目标
1、通过对演示实验的观察概括出两种电荷之间的作用规律，培养学生观察、总结的能力；
2、，通过点电荷模型的建立，了解理想模型方法．
情感目标
了解人类对电荷间相互作用认识的历史过程，培养学生对科学的好奇心，体验探索自然规律的艰辛和喜悦．渗透物理学方法的教育，运用理想化模型方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——点电荷，研究真空中静止点电荷间互相作用力问题——库仑定律。
二、学法引导
1、用演示复习法引入，注意对比．
2、认真观察现象，理解各步的目的．
3、掌握解题的思维和方法，而不要一味的强调公式的记忆。
三、重点、难点
1、重点 ：使学生掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定——库仑定律。
2、难点 ：真空中点电荷间作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律，是难点。
四、课时安排 ：1课时
五、教具学具准备
1．演示两种电荷间相互作用：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒（2支）
2．定性演示相关物理量间关系：铝箔包好的草球、表面光滑洁净的绝缘导体、绝缘性好的丝线、绝缘性好的支架、铁架台。
六、师生互动活动设计：本节中实验较多，要做好静电实验。师生要多交流、讨论，要留够思考时间。
七、步骤
（一）点电荷
对比：牛顿在研究物体运动时引入质点
库仑在研究电荷间的作用时引入了点电荷，这是人类思维方法的一大进步。
什么是点电荷：简而言之，带电的质点就是点电荷。点电荷的电量、位置可以准确地确定下来。正像质点是理想的模型一样，点电荷也是理想化模型。真正的点电荷是不存在的，但是，如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心，带电量与该球相同的点电荷。
理想模型方法是物理学常用的研究方法。当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象为理想模型，这样可以使问题的处理大为简化。
讨论与交流
一个带电体在什么情况下可以看成点电荷？与研究问题所要求的精确度有无关系？
（二）库仑定律
1、方法：变量控制法
2、实验介绍与演示（课本第6页）
观察与思考
1）研究相互作用力F与距离r的关系
使A、B、C带同种电荷，且B、C的电荷量相等，观察B、C偏角，思考r增大时，F的大小如何变化，并记下你的结论。
2）研究相互作用力F与电荷量的关系
使A、B带同种电荷，观察B的偏角，设B原来的电荷量为Q，使不带电的C、与B接触一下即分开，这时B、C就各带q/2的电荷量。保持A、B的距离不变，观察B的偏角，思考当B球带的电荷量减少时，F的大小如何变化？
3）综合以上两种情况，你的结论是什么？
3、库仑定律内容：在真空中两个电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。
库仑定律公式表示：若两个点电荷q1，q2静止于真空中，距离为r，则q1受到q2的作用力F12为

式中F12、q1、q2、r诸量单位都已确定，分别为牛（N）、库（C）、

9×109 N?m2／C2
4、q2受到q1 的作用力F21与F12互为作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静电力，又叫库仑力。
介绍库仑扭称实验。
补充：若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。关于磁场力的知识，今后将会学到。
（三）库仑定律的应用
【例1】 两个点电荷q1=1C、q2=1C相距r=1m，且静止于真空中，求它们间的相互作用力。

这时F在数值上与k相等，这就是k的物理意义：k在数值上等于两个1C的点电荷在真空中相距1m时的相互作用力。
【例2】 真空中有A、B两个点电荷，相距10cm，B的带电量是A的5倍。如果A电荷受到的静电力是10－4N，那么B电荷受到的静电力应是下列答案中的哪一个？
A．5×10－4N B．0.2×10－4N
C．10－4N D．0.1×10－4N
解：根据牛三定律，应选C。
【例3】 两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=2C正电荷，q2=4C负电荷，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。
（1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？
（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？
（3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？
（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？
（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？
答 （1）作用力不变。
（2）作用力不变。
（3）作用力变为 F／25，方向不变。
（4）作用力大小变为 F／8，方向由原来的吸引变为推斥（接触后电量先中和，后多余电量等分）。

【例4】 两个正电荷q1与q2电量都是3C，静止于真空中，相距r=2m。
（1）在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力。
（2）在O点放入负电荷 Q，求Q受的静电力。
（3）在连线上A点的左侧 C点放上负点电荷q3，q3=1C且AC=1m，求q3所受静电力。
解 当一个点电荷受到几个点电荷的静电力作用时，可用力的独立性原理求解，即用库仑定律计算每一个电荷的作用力，就像其他电荷不存在一样，再求各力的矢量和。
（1）（2）题电荷Q受力为零。
（3）q3受引力F31与引力F32，方向均向右，合力为：

课堂小结
（1）电荷间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定

（2）电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。

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