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高中高二物理教案

| 彭永

教学是一种创造性劳动。写一份优秀教案是设计者教育思想、智慧、动机、经验、个性和教学艺术性的综合体现。下面是小编给大家整理的高中高二物理教案,希望能给大家带来帮助。

高中高二物理教案1

教学目标

一、知识目标

1、知道三相交变电流是如何产生的.了解三相交变电流是三个相同的交流电组成的.

2、了解三相交变电流的图象,知道在图象中三个交变电流在时间上依次落后1/3周期.

3、知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势的值和周期都相同,但它们不是同时达到值(或为零).

4、了解三相四线制中相线(火线)、中性线、零线、相电压、线电压等概念.

5、知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压.

二、能力目标

1、培养学生将知识进行类比、迁移的能力.

2、使学生理解如何用数学工具将物理规律建立成新模型

3、训练学生的空间想象能力的演绎思维能力.

4、努力培养学生的实际动手操作能力.

三、情感目标

1、通过了解我国的电力事业的发展培养学生的爱国热情

2、让学生在学习的过程中体会到三相交流电的对称美

教学建议

教材分析

三相电流在生产和生活中有广泛的应用,学生应对它有一定的了解.但这里只对学生可能接触较多的知识做些介绍,而不涉及太多实际应用中的具体问题.三相交变电流在生产生活实际中应用广泛,所以其基本常识应让每个学生了解.

教法建议

1、在介绍三相交变电流的产生时,除课本中提供的插图外,教师可以再找一些图片或模型,使学生明白,三个相同的线圈同时在同一磁场中转动,产生三相交变电流,它们依次落后1/3周期.三相交变电流就是三个相同的交变电流,它们具有相同的值、周期、频率.每一个交变电流是一个单相电.

2、要让学生知道,三个线圈相互独立,每一个都可以相当于一个独立的电源单独供电.由于三个线圈平面依次相差120o角.它们达到值(或零)的时间就依次相差1/3周期.用挂图配合三相电机的模型演示,效果很好.

让三个线圈通过星形连接或三角形连接后对外供电,一方面比用三个交变电流单独供电大大节省了线路的材料,另一方面,可同时提供两种不同电压值的交变电流.教师应组织学生观察生活实际中的交变电流的连接方式,理解课本中所介绍的三相电的连接.

教学设计方案

三相交变电流

教学目的

1、知道三相交变电流的产生及特点.

2、知道星形接法、三角形接法和相电压、线电压知识.

教具:演示用交流发电机

教学过程:

一、引入新课

本章前面学习了一个线圈在磁场中转动,电路中产生交变电流的变化规律.如果三组互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈产生三个交变电流.这就是我们今天要学习的三相交变电流.

板书:第六节 三相交变电流

二、进行新课

演示单相交流发电机模型:只有一个线圈在磁场中转动,电路中只产生一个交变电动势,这样的发电机叫单相交流发电机.它发出的电流叫单相交变电流.

演示:三相交流发电机模型,提出研究三相交变电流的产生.

板书:一、三相交变电流的产生

1、三相交变电流的产生:互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈各自产生交变电流

2、三相交变电流的特点:值和周期是相同的.

板书:三组线圈到达值(或零值)的时间依次落后1/3周期

我们还可以用图像描述三相交变电流

板书:三相交变电流的图像

三组线圈产生三相交变电流可对三组负载供电,那么三组线圈和三个负载是怎样连接的呢?

板书:二、星形连接和三角形连接

1、星形连接

说明:在实际应用中,三相发电机和负载并不用6条导线连接,而是把线圈末端和负载之间用一条导线连接,这就是我们要学习的星形连接

① 把线圈末端和负载之间用一条导线连接的方法叫星形连接(符号Y)

② 端线、火线和中性线、零线

从每个线圈始端引出的导线叫端线,也叫相线,在照明电路里俗称火线.从公共点引出的导线叫中性线,照明电路中,中性线是接地的叫做零线. ③ 相电压和线电压

端线和中性线之间的电压叫做相电压

两条端线之间的电压叫做线电压.

我国日常电路中,相电压是220V、线电压是380V

2、三角形连接

① 把发电机的三个线圈始端和末端依次相连的方式叫三角板连接(符号△)

② 相电压和线电压

两条端线之间的电压就是其中一个线圈的相电压,所以三角形连接中相电压等于线电压.

高中高二物理教案2

教学目标

一、知识目标

1、知道电磁驱动现象.

2、知道三相交变电流可以产生旋转磁场,知道这就是感应电动机的原理.

3、知道感应电动机的基本构造:定子和转子.

4、知道感应电动机的优点,知道能使用感应电动机是三相交变电流的突出优点.

二、能力目标

1、培养学生对知识进行类比分析的能力.

2、培养学生接受新事物、解决新问题能力.

3、努力培养学生的实际动手操作能力.

三、情感目标

1、通过让学生了解我国在磁悬浮列车方面的研究进展,激发他们的爱国热情和立志学习、报效祖国的情感.

2、在观察电动机的构造的过程中,使学生养成对新知识和新事物的探索热情.

教学建议

1、由于感应电动机的突出优点,使它应用十分广泛、本节对它做了简单的介绍,以开阔学生眼界,增加实际知识.但作为选学内容,对学生没有太高的要求,做些介绍就可以了.

2、可以通过回忆前一章习题中提到的电磁驱动现象,本节的关键是通过演示、讲解使学生明白三相交变电流也可以产生旋转磁场,做到电磁驱动,这就是感应电动机的原理.这有利于新旧知识的联系和加强学生学以致用的意识.有条件的可以看实物或带学生参观,以增加实际知识.

3、课本中的感应电动机的内容,简要地介绍了感应电动机的转动原理,其中的核心内容是旋转磁场概念.建议教师如果可能的话,应找一台电动机,拆开了让学生看一看各个部分的形状.三相感应电动机在工农业生产中的应用很广泛,能让学生看一些实际例子.

教学设计示例

感应电动机

教学准备:幻灯片、感应电动机模型、学生电源、旋转磁铁

教学过程:

一、知识回顾

电磁驱动现象说明

二、新课教学:

感应电动机

1、过回忆绍电磁驱动现象:在U形磁铁中间放一个铝框,如果转动磁铁,造成一个旋转磁场.铝框就随着转动.这种电磁驱动现象.

告诉学生感应电动机就是应用该原理来工作的.

2、旋转磁场的产生方法:

旋转磁铁可以得到旋转磁场

在线圈中通入三相交流电也可以得到旋转磁场.

3、感应电动机的结构介绍

定子:固定的电枢称为定子

转子:中间转动的铁心以及铁心上镶嵌的铜条叫转子

4、鼠笼式电动机模型介绍

感应电动机的转子是由铁芯和嵌在铁芯上的闭合导体构成的.闭合导体是由嵌在铁芯凹槽中的铜条(或铝条)和两个铜环(或铝环)连在一起制成的,形状像个鼠笼,所以这种电动机也叫鼠笼式感应电动机.

5、感应电动机的转动方向控制

由于感应电动机的构造简单,因此如果要改变转子的转动方向,只需要把定子上的任意两组线圈的电流互换一下就就可以通过改变旋转磁场的旋转方向来改变转子的转动.

这种电动机在制造、使用和保养上都比较简单,被广泛应用在工农业生产上.

高中高二物理教案3

“学启于思,思启于问”。如今,老师上课常常不敢留给学生质疑的时间,一是因为担心学生提不出有价值的问题,走过场,浪费时间;二是担心学生提出的问题出乎意料,教师无法解答,反而下不了台。这样我们的课堂就成了教师的“一言堂”,教师按照自己对教材的理解、自己的思路设计问题,学生不过是按部就班的回答这些问题。学生在这种接受性的学习中,慢慢也就失去了发现问题、解决问题的能力。其实,对于学生提出的问题,即使教师不能解答,让学生带着新的问题走出课堂,也未必是坏事,这将会使学生保持长久的兴趣和激情,由一个未知去寻求另一个未知,不断地去探索、追求,这正是新课程的要求。那么如何在物理课堂教学中培养学生提问的能力呢?我认为可以从以下几个方面着手:

一、鼓励学生大胆质疑,敢于提问

学生在看到一些现象时,心中往往都会有一些问题,但总是不敢提出来或没有提出来的习惯。这就要鼓励学生大胆的提问,特别是一些胆小、不善于提问的同学,只要他们能够提问,不管问的好不好,都要称赞他、鼓励他。有的同学可能提的问题不得要领,这时老师一定要耐心、正确地引导,不要让他们有提不好问题而尴尬的感觉。对能够提出问题、特别是提出好的问题的同学要充分地肯定,提高他们的自信心,同时鼓励他们大胆创新,大胆探究,激发他们提问的热情。只要能够营造良好的质疑氛围,就能让同学们敢于和善于提出自己的问题和看法,养成爱问“为什么”的好习惯。还要鼓励同学们敢于向权威性的东西进行挑战,甚至敢于向一些规律、定律挑战。例如:我在上“压强”这节课时,有学生提出:当在冰面上站立时,忽然发现冰马上要破裂了,这时应该采取什么措施?一部分学生认为应该迅速跑开,远离危险;另一部分学生提出要踮着脚尖慢慢走开;而只有一个学生提出要轻轻躺下,向岸边滚动,呼救。当时许多学生都嘲笑他,他当时很自卑。我立即引导学生用课堂上刚学过的压强知识进行分析、讨论,结果学生们发现他的方法是最安全可行的。再看那位同学,成功的喜悦溢于言表。

二、创设物理情境,让学生愿意提问

第一,可以利用图片、多媒体展示一些出人意料的、有趣的画面,让学生观察日常生活中一些常见的物理现象,使同学们有问题想问。如:可以展示我国发射火箭的情景,学生会问:发射火箭时为什么在发射塔下产生一股强大的“气团”?火箭为什么会升空?它向后喷出的火焰起什么作用?

第二,可以通过设计一些有趣、出人意料的实验,让学生观察、分析提出问题。在教学中,我设置了一些有趣的实验,让学生通过仔细观察、比较,引导学生提出问题。例如:八年级的科学之旅中,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球。然后从漏斗口向下用力吹气,并将手指离开,发现越用力吹乒乓球越掉不下去。学生的激情一下子被调动起来了,更激发了探究其原因的动力,也就更加“想问”了。当这些实验的结果与学生原有的认知相矛盾时,学生便提出为什么会有这些现象的问题。

第三,通过学生的切身体验提出问题。如讲力的作用是相互的时,学生通过手弹课桌,提出:手为什么会疼?讲摩擦力时让一个大同学与一个小同学进行扭瓶盖比赛,大同学扭一个涂有油的瓶盖,小同学扭一个盖上有齿纹的瓶盖,结果是小同学扭开了而大同学没有扭开,学生们很想知道原因,从而提出小同学为什么比大同学的“力量大些”?

三、让学生体会方法,学会提问

第一,根据现象直接提出问题。如:看到放入水中的筷子,就提出了筷子为什么会变弯?看到窗外的景物,就提出:云是怎样形成的啊?水中为什么会有倒影啊?等等。让同学们在生活中养成提问的习惯。

第二,根据逆向思维提出问题:如由电能生磁就会想到磁是否也能生电呢?由做功可以改变内能想到可以利用内能做功等。

第三,对所给条件进行类比分析。有这样一道题:在家庭电路中,用一块磁铁去靠近不亮的灯泡,灯丝不变化,用磁铁去靠近亮着的灯泡会观察到灯丝变粗。学生观察现象很容易就能提出问题:灯丝为什么会变粗。如果同学们对这个现象进行对比分析,就会发现,引起灯丝变化的原因有两个:一是灯泡通电,二是在磁场中,由此学生可能就会想到,这个现象与电流的磁效应有关,进一步想到,灯丝不是真的变粗,而是电流的方向改变了,由此学生可能就会提出问题:通电导体在磁场中所受力的方向是否与电流的方向有关?这个问题更有价值。

第四,根据发散思维提出问题。如:液体具有流动性,又受到重力的作用,液体内部有压强,由此就可以想到,气体也具体流动性,也受到重力的作用,气体内部也有压强吗?

第五,在提问时,切入口要小,才能便于探究。如:将一张纸放到两块砖上,再在上面放一只杯子,会观察到纸会向下弯,而将纸折成几条棱后就不会向下弯了。有的同学提出:是什么因素影响了纸承受压力的能力?因为这个因素不止一个,探究起来会很麻烦,如果只选择其中的一个方面:纸承受压力的能力是否与纸折叠的次数有关?探究时就会容易的多了。

高中高二物理教案4

教学内容:人教版的普通高中课程标准实验教科书选修3-3教材第八章气体第一节气体的等温变化。

教学设计特点:突出物理规律形成的感性基础和理性探索的有机结合;通过问题驱动达成教目标的有效实现;重视物理从生活中来最终回到生活中去。

1.教学目标

1.1知识与技能

(1)知道什么是等温变化;

(2)掌握玻意耳定律的内容和公式;知道定律的适用条件。

(3)理解等温变化的P—V图象与P—1/V图象的含义,增强运用图象表达物理规律的能力;

1.2过程与方法

带领学生经历探究等温变化规律的全过程,体验控制变量法以及实验中采集数据、处理数据的方法。

1.3情感、态度与价值观

让学生切身感受物理现象,注重物理表象的形成;用心感悟科学探索的基本思路,形成求实创新的科学作风。

2. 教学难点和重点

重点:让学生经历一次探索未知规律的过程,掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系,理解 p-V 图象的物理意义。

难点:学生实验方案的设计;数据处理。

3.教具:

塑料管,乒乓球、热水,气球、透明玻璃缸、抽气机,u型管,注射器,压力计。

4.设计思路

学生在初中时就已经有了固体、液体和气体的概念,生活中也有热胀冷缩的概念,但对于气体的三个状态参量之间有什么样的关系是不清楚的。新课程理念要求我们,课堂应该以学生为主体,强调学生的自主学习、合作学习,着重培养学生的创新思维能力和实证精神。这节课首先通过做简单的演示实验,让学生明白气体的质量、温度、体积和压强这几个物理量之间存在着密切的联系;然后与学生一道讨论实验方案,确定实验要点,接着师生一道实验操作,数据的处理,得出实验结论并深入讨论,最后简单应用等温变化规律解决实际问题。

5.教学流程:(略)

6.教学过程

6.l课题引入

演示实验:变形的乒乓球在热水里恢复原状

乒乓球里封闭了一定质量的气体,当它的温度升高,气体的压强就随着增大,同时体积增大而恢复原状。由此知道气体的温度、体积、压强之间有相互制约的关系。本章我们研究气体各状态参量之间的关系。

对于气体来说,压强、体积、温度与质量之间存在着一定的关系。高中阶段通常就用压强、体积、温度描述气体的状态,叫做气体的三个状态参量。对于一定质量的气体当它的三个状态参量都不变时,我们就说气体处于某一确定的状态;当一个状态参量发生变化时,就会引起其他状态参量发生变化,我们就说气体发生了状态变化。这一章我们的主要任务就是研究气体状态变化的规律。

出示课题: 第八章 气体

师问:同时研究三个及三个以上物理量的关系,我们要用什么方法呢?请举例说明。

生:控制变量法

比如要研究压强与体积之间的关系,需要保持质量和温度不变,再如要研究气体压强与温度之间的关系,需要保持质量和体积不变。

师:我们这节课首先研究气体的压强和体积的变化关系。

我们把温度和质量不变时气体的压强随体积的变化关系叫做等温变化。出示本节课题:

第一节 气体的等温变化

6.2 新课进行

一、实验探究

1.学生体验压强与体积的关系得出定性结论

全体同学体验: 每个同学用力在口腔中摒住一口气,然后用手去压脸颊,你会怎么样,思考为什么?

小组体验:每桌同学用一只小的注射器体验:一个同学用手指头封闭一定质量的气体,另一个同学缓慢压缩气体,体积减小时第一个同学的手指有什么感觉,说明什么呢?反之当我们拉动活塞增大气体体积时,手指有什么感觉,说明什么呢?要求学生体验并说出自己的感觉和结论(即压缩气体,体积减小,压强增大;反之,体积增大压强减小)

2.猜想

引导学生猜想:我们猜想:在一般情况下,一定质量的气体当温度不变时,气体的压强和体积之间可能有什么定量关系呢?

学生:压强与体积成反比例关系(从最简单的定量关系做起)

师:一定质量的气体在发生等温变化时压强与体积是否是成反比例的关系,需要我们进一步研究.这节课我们用实验探究这一课题。

3.实验验证:

(1)实验设计:

首先,要求学生完整的复述我们的实验目的:探究一定质量的气体在温度不变情况下压强与体积之间的定量关系.

要求学生根据放在桌上的器材,思考试验方案,并思考以下几个问题:

问题1:本实验的研究对象是什么?如何取一定质量的气体?实验条件是什么?如何实现这一条件?

学生讨论回答:研究对象是一定质量的气体,用活塞封闭一定质量的气体在注射器内以获取, 实验条件是气体质量不变, 气体温度不变;活塞加油增加密闭性,推拉活塞改变体积和压强;不用手握注射器;缓慢推拉活塞,稳定后再读数。

(或者有其他的实验方案)

问题2: 数据收集 本实验中应该要收集哪些数据? 用什么方法测量?

学生:要收集气体的不同压强和体积,用气压计可以测量压强,注射器上面的读数可以得到体积。

问题3:数据处理 怎样处理上述数据才能得到等温条件下压强与体积之间的正确关系呢?(学生讨论并回答)

学生:常用数据处理办法有计算法,图象法等。

老师:能不能说得更具体一点呢?

学生:就是先把V和P乘起来,看看各组的乘积是否相等(或者近似相等),从而得到结论;图像法就是以V为横坐标,P为纵坐标,在用描点作图法,把得到的数据作到坐标系中,再连线,看图像的特点,从而得到两者的定量关系。

再让一个学生把我们刚才分析得到的比较好的实验方法再复述一次,然后师生互助完成实验。

2、实验过程:

师生共同完成实验: 老师推、拉活塞,一名学生读取数据,另一名学生设计记录表格并记录数据。

数据处理:①简单计算 找压强和体积之间的关系

②学生描绘图象(提示作P-V图像)能否得出结论?

总结提问:各小组是如何处理数据的,结论如何?(实物投影展示)

问题4:若P—V图象为双曲线的一支,则能说明P与V成反比。但能否确定我们做出就一定是是双曲线的一支呢?(还是猜测)我们怎样进一步P和V之间的关系呢?

教师:有一种思想叫做转化的思想。若P—V图象为一双曲线,那么P—1/V图象是什么样子?(过原点的一条直线)那我们就再作一条P—1/V图象看看吧!

(师)计算机拟合:把P—V图象转化为P—1/V图象。我们看到一定质量的气体,在温度不变的情况下,P—1/V图象是一条(几乎)过原点的直线,表明压强与体积成反比。

(三)实验结论:在误差允许的范围内,一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积成反比。(学生叙述)

师:大家看到我们作出来的这条直线,还不是很准确,大家可以分析在实验过程中有哪些地方可能引起实验误差?

学生讨论分析产生误差的原因.

早在17世纪,英国科学家玻意耳和法国科学家马略特分别通过更严谨的实验研究得出了这个结论,被称为玻意耳定律。

二、玻意耳定律

1、 内容:一定质量的某种气体,在温度不变的条件下压强P与体积V成反比。

2、 公式:PV=C(常量)或P1V1=P2V2(其中P1V1和 P2V2分别为气体在两个状态下的压强和体积)

3、 图象:P—1/V图象:过原点的直线——等温线

P—V图象:双曲线的一支——等温线

三、拓展思考

问题5:在同一温度下,取不同质量的同种气体为研究对象, PV乘积C一样吗?即对不同的气体,C是一个普适常量吗?(学生思考不能求解或回答不一样)

师问:怎样才能得到正确的结果呢?(猜想—实验验证)

学生:改变气体的质量用同样的方法重新测量,测量数据记录在同一表格中,通过简单的计算就能得到结果。

结论:不一样。质量越大,PV乘积越大。P—V图象离坐标轴越远,P—1/V图象斜率越大。

问题6:取相同质量的同种气体,在不同温度下,作出的P—V图象是否一样?(学生猜想——验证)

结论:不一样。温度较高时,PV乘积较大,P—V图象离坐标轴越远,P—1/V图象斜率较大。

四、玻意耳定律的应用之定性解释:

问题一:气球涨大视频。学生分析。

问题二:小实验。装水的瓶子下有小洞,当盖子打开时水会喷出,然后合上盖子则水就不会持续地流出了。

解释:盖子打开时,小孔上方的压强始终大于外面的压强,所以水会喷出,当盖子盖上时,水的上方被封闭了一定质量的气体,当有水流出后,瓶中空气的体积变大,根据波意耳定律压强变小,当孔上方压强小于外部大气压时,水就流不出去了。

五.课堂小结

1.方法 ①研究多变量问题时用控制变量法

②实验探究方法:猜想——验证——进一步猜想——再验证——得到结论

2.知识 玻意耳定律:一定质量的某种气体,在温度不变的条件下压强P与体积V成反比。

六.教学后记:

1.课堂上让学生从自身体验开始,充分参与科学探究的全过程,熟悉科学探究未知世界的一般流程,并坚持渗透实事求是和精益求精的科学精神。

2.教学中对应用数学方法处理物理数据,从而得出简洁的物理学规律的过程,让学生多练习多体验,以使学生真正掌握,并且多给时间让学生从图像中找出规律,以提高学生认识图像与应用图像分析问题的能力。

3.教学中学生参与小实验及视频材料能很好地吸引学生的注意力,提高教学的有效性。

4.物理来源于社会生活实践,反之也能解释自然界及生活和生产中的相关现象,有效杜绝物理和生活相脱节的现象发生.也有利于学生正确物理观的形成。

高中高二物理教案5

【课 题】人教版《普通高中课程标准实验教科书物理(选修3-1)》第一章第二节《库仑定律》

【课 时】1学时

【三维目标】

知识与技能:

1.知道点电荷的概念,理解并掌握库仑定律的含义及其表达式;

2.会用库仑定律进行有关的计算;

3.知道库仑扭称的原理。

过程与方法:

1.通过学习库仑定律得出的过程,体验从猜想到验证、从定性到定量的科学探究过程,学会通过间接手段测量微小力的方法;

2.通过探究活动培养学生观察现象、分析结果及结合数学知识解决物理问题的研究方法。

情感、态度和价值观:

1.通过对点电荷的研究,让学生感受物理学研究中建立理想模型的重要意义;

2.通过静电力和万有引力的类比,让学生体会到自然规律有其统一性和多样性。

【教学重点】

1.建立库仑定律的过程;

2.库仑定律的应用。

【教学难点】

库仑定律的实验验证过程。

【教学方法】

实验探究法、交流讨论法。

【教学过程和内容】

<引入新课>同学们,通过前面的学习,我们知道“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”,这让我们对电荷间作用力的方向有了一定的认识。我们把电荷间的作用力叫做静电力,那么静电力的大小满足什么规律呢?让我们一起进入本章第二节《库仑定律》的学习。

<库仑定律的发现>

活动一:思考与猜想

同学们,电荷间的作用力是通过带电体间的相互作用来表现的,

因此,我们应该研究带电体间的相互作用。可是,生活中带电体的大小和形状是多种多样的,这就给我们寻找静电力的规律带来了麻烦。

早在300多年以前,伟大的牛顿在研究万有引力的同时,就曾对带电纸片的运动进行研究,可是由于带电纸片太不规则,牛顿对静电力的研究并未成功。

(问题1)大家对研究对象的选择有什么好的建议吗?

在静电学的研究中,我们经常使用的带电体是球体。

(问题2)带电体间的作用力(静电力)的大小与哪些因素有关呢?

请学生根据自己的生活经验大胆猜想。

<定性探究>电荷间的作用力与影响因素的关系

实验表明:电荷间的作用力F随电荷量q的增大而增大;随距离r的增大而减小。

(提示)我们的研究到这里是否可以结束了?为什么?

这只是定性研究,应该进一步深入得到更准确的定量关系。

(问题3)静电力F与r,q之间可能存在什么样的定量关系?

你觉得哪种可能更大?为什么?(引导学生与万有引力类比)

活动二:设计与验证

<实验方法>

(问题4)研究F与r、q的定量关系应该采用什么方法?

控制变量法——(1)保持q不变,验证F与r2的反比关系;

(2)保持r不变,验证F与q的正比关系。

<实验可行性讨论>.

困难一:F的测量(在这里F是一个很小的力,不能用弹簧测力计直接测量,你有什么办法可以实现对F大小的间接测量吗?)

困难二:q的测量(我们现在并不知道准确测定带电小球所带的电量的方法,要研究F与q的定量关系,你有什么好的想法吗?)

(思维启发)有这样一个事实:两个相同的金属小球,一个带电、一个不带电,互相接触后,它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等。

——这说明了什么?(说明球接触后等分了电荷)

(追问)现在,你有什么想法了吗?

<实验具体操作>定量验证

实验结论:两个点电荷间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比。

<得出库仑定律>同学们,我们一起用了大约20分钟得到的这个结论,其实在物理学发展,数位伟大的科学家用了近30年的时间得到的并以法国物理学家库仑的名字来命名的库仑定律。

启示一:类比猜想的价值

读过牛顿著作的人都可能推想到:凡是表现这种特性的相互作用都应服从平方反比定律。这似乎用类比推理的方法就可以得到电荷间作用力的规律。正是这样的类比,让电磁学少走了许多弯路,形成了严密的定量规律。马克·吐温曾说“科学真是迷人,根据零星的事实,增添一点猜想,竟能赢得那么多的收获!”。科学家以广博的知识和深刻的洞察力为基础进行的猜想,才是有创造力的思维活动。

然而,英国物理史学家丹皮尔也说“自然如不能被目证那就不能被征服!”

启示二:实验的精妙

1785年库仑在前人工作的基础上,用自己设计的扭称精确验证得到了库仑定律。(库仑扭称实验的介绍:这个实验的设计相当巧妙。把微小力放大为力矩,将直接测量转换为间接测量,从而得到静电力的作用规律——库仑定律。)

<讲解库仑定律>

1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。

2.数学表达式:

(说明),叫做静电力常量。

3.适用条件:(1)真空中(一般情况下,在空气中也近似适用);

(2)静止的;(3)点电荷。

(强调)库仑定律的公式与万有引力的公式在形式上尽管很相似,但仍是性质不同的两种力。我们来看下面的题目:

<达标训练>

例题1:(通过定量计算,让学生明确对于微观带电粒子,因为静电力远远大于万有引力,所以我们往往忽略万有引力。)

(过渡)两个点电荷的静电力我们会求解了,可如果存在三个电荷呢?

(承前启后)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此,多个点电荷对同一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。

例题2:(多个点电荷对同一点电荷作用力的叠加问题。一方面巩固库仑定律,另一方面,也为下一节电场强度的叠加做铺垫。)

(拓展说明)库仑定律是电磁学的基本定律之一。虽然给出的是点电荷间的静电力,但是任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的。所以,如果知道了带电体的电荷分布,就可以根据库仑定律和平行四边形定则求出带电体间静电力的大小和方向了。而这正是库仑定律的普遍意义。

<本堂小结>(略)

<课外拓展>

1.课本第8页的“科学漫步”栏目,介绍的是静电力的应用。你还能了解更多的应用吗?

2.万有引力与库仑定律有相似的数学表达式,这似乎在预示着自然界的和谐统一。课后请同学查阅资料,了解自然界中的“四种基本相互作用”及统一场理论。


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