【文章內(nèi)容簡介】 一章第二節(jié)《庫侖定律》【課 時】1學時【三維目標】知識與技能：知道點電荷的概念，理解并掌握庫侖定律的含義及其表達式；會用庫侖定律進行有關(guān)的計算；知道庫侖扭稱的原理。過程與方法：通過學習庫侖定律得出的過程，體驗從猜想到驗證、從定性到定量的科學探究過程，學會通過間接手段測量微小力的方法；通過探究活動培養(yǎng)學生觀察現(xiàn)象、分析結(jié)果及結(jié)合數(shù)學知識解決物理問題的研究方法。情感、態(tài)度和價值觀：通過對點電荷的研究，讓學生感受物理學研究中建立理想模型的重要意義；通過靜電力和萬有引力的類比，讓學生體會到自然規(guī)律有其統(tǒng)一性和多樣性?！窘虒W重點】建立庫侖定律的過程；庫侖定律的應用?！窘虒W難點】庫侖定律的實驗驗證過程?！窘虒W方法】實驗探究法、交流討論法?！窘虒W過程和內(nèi)容】同學們，通過前面的學習，我們知道“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”，這讓我們對電荷間作用力的方向有了一定的認識。我們把電荷間的作用力叫做靜電力，那么靜電力的大小滿足什么規(guī)律呢？讓我們一起進入本章第二節(jié)《庫侖定律》的學習。活動一：思考與猜想同學們，電荷間的作用力是通過帶電體間的相互作用來表現(xiàn)的，因此，我們應該研究帶電體間的相互作用?？墒?，生活中帶電體的大小和形狀是多種多樣的，這就給我們尋找靜電力的規(guī)律帶來了麻煩。早在300多年以前，偉大的牛頓在研究萬有引力的同時，就曾對帶電紙片的運動進行研究，可是由于帶電紙片太不規(guī)則，牛頓對靜電力的研究并未成功。（問題1）大家對研究對象的選擇有什么好的建議嗎？在靜電學的研究中，我們經(jīng)常使用的帶電體是球體。（問題2）帶電體間的作用力（靜電力）的大小與哪些因素有關(guān)呢？請學生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗大膽猜想。電荷間的作用力與影響因素的關(guān)系實驗表明：電荷間的作用力F隨電荷量q的增大而增大；隨距離r的增大而減小。（提示）我們的研究到這里是否可以結(jié)束了？為什么？這只是定性研究，應該進一步深入得到更準確的定量關(guān)系。（問題3）靜電力F與r，q之間可能存在什么樣的定量關(guān)系？你覺得哪種可能更大？為什么？（引導學生與萬有引力類比）活動二：設(shè)計與驗證（問題4）研究F與r、q的定量關(guān)系應該采用什么方法？控制變量法——（1）保持q不變，驗證F與r2的反比關(guān)系；（2）保持r不變，驗證F與q的正比關(guān)系。、困難一：F的測量（在這里F是一個很小的力，不能用彈簧測力計直接測量，你有什么辦法可以實現(xiàn)對F大小的間接測量嗎？）困難二：q的測量（我們現(xiàn)在并不知道準確測定帶電小球所帶的電量的方法，要研究F與q的定量關(guān)系，你有什么好的想法嗎？）（思維啟發(fā)）有這樣一個事實：兩個相同的金屬小球，一個帶電、一個不帶電，互相接觸后，它們對相隔同樣距離的第三個帶電小球的作用力相等?！@說明了什么？（說明球接觸后等分了電荷）（追問）現(xiàn)在，你有什么想法了嗎？定量驗證實驗結(jié)論：兩個點電荷間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方成反比。同學們，我們一起用了大約20分鐘得到的這個結(jié)論，其實在物理學發(fā)展史上，數(shù)位偉大的科學家用了近30年的時間得到的并以法國物理學家?guī)靵龅拿謥砻膸靵龆伞⑹疽唬侯惐炔孪氲膬r值讀過牛頓著作的人都可能推想到：凡是表現(xiàn)這種特性的相互作用都應服從平方反比定律。這似乎用類比推理的方法就可以得到電荷間作用力的規(guī)律。正是這樣的類比，讓電磁學少走了許多彎路，形成了嚴密的定量規(guī)律。馬克吐溫曾說“科學真是迷人，根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！”。科學家以廣博的知識和深刻的洞察力為基礎(chǔ)進行的猜想，才是最具有創(chuàng)造力的思維活動。然而，英國物理史學家丹皮爾也說“自然如不能被目證那就不能被征服！”啟示二：實驗的精妙1785年庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上，用自己設(shè)計的扭稱精確驗證得到了庫侖定律。（庫侖扭稱實驗的介紹：這個實驗的設(shè)計相當巧妙。把微小力放大為力矩，將直接測量轉(zhuǎn)換為間接測量，從而得到靜電力的作用規(guī)律——庫侖定律。）1．內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2．數(shù)學表達式：（說明），叫做靜電力常量。3．適用條件：（1）真空中（一般情況下，在空氣中也近似適用）；（2）靜止的；（3）點電荷。（強調(diào)）庫侖定律的公式與萬有引力的公式在形式上盡管很相似，但仍是性質(zhì)不同的兩種力。我們來看下面的題目：例題1：（通過定量計算，讓學生明確對于微觀帶電粒子，因為靜電力遠遠大于萬有引力，所以我們往往忽略萬有引力。）（過渡）兩個點電荷的靜電力我們會求解了，可如果存在三個電荷呢？（承前啟后）兩個點電荷之間的作用力不因第三個點電荷的存在而有所改變。因此，多個點電荷對同一個點電荷的作用力等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的矢量和。例題2：（多個點電荷對同一點電荷作用力的疊加問題。一方面鞏固庫侖定律，另一方面，也為下一節(jié)電場強度的疊加做鋪墊。）（拓展說明）庫侖定律是電磁學的基本定律之一。雖然給出的是點電荷間的靜電力，但是任何一個帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的。所以，如果知道了帶電體的電荷分布，就可以根據(jù)庫侖定律和平行四邊形定則求出帶電體間靜電力的大小和方向了。而這正是庫侖定律的普遍意義。（略）課本第8頁的“科學漫步”欄目，介紹的是靜電力的應用。你還能了解更多的應用嗎？萬有引力與庫侖定律有相似的數(shù)學表達式，這似乎在預示著自然界的和諧統(tǒng)一。課后請同學查閱資料，了解自然界中的“四種基本相互作用”及統(tǒng)一場理論?！稓怏w的等溫變化》教學內(nèi)容：人教版的普通高中課程標準實驗教科書選修3—3教材第八章氣體第一節(jié)氣體的等溫變化。教學設(shè)計特點：突出物理規(guī)律形成的感性基礎(chǔ)和理性探索的有機結(jié)合；通過問題驅(qū)動達成教目標的有效實現(xiàn)；重視物理從生活中來最終回到生活中去。1．教學目標1知識與技能（1）知道什么是等溫變化；（2）掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式；知道定律的適用條件。（3）理解等溫變化的P—V圖象與P—1/V圖象的含義，增強運用圖象表達物理規(guī)律的能力；2過程與方法帶領(lǐng)學生經(jīng)歷探究等溫變化規(guī)律的全過程，體驗控制變量法以及實驗中采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的方法。3情感、態(tài)度與價值觀讓學生切身感受物理現(xiàn)象，注重物理表象的形成；用心感悟科學探索的基本思路，形成求實創(chuàng)新的科學作風。教學難點和重點重點：讓學生經(jīng)歷探索未知規(guī)律的過程，掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時壓強與體積的關(guān)系，理解 p—V 圖象的物理意義。難點：學生實驗方案的設(shè)計；數(shù)據(jù)處理。教具：塑料管，乒乓球、熱水，氣球、透明玻璃缸、抽氣機，u型管，注射器，壓力計。設(shè)計思路學生在初中時就已經(jīng)有了固體、液體和氣體的概念，生活中也有熱脹冷縮的概念，但對于氣體的三個狀態(tài)參量之間有什么樣的關(guān)系是不清楚的。新課程理念要求我們，課堂應該以學生為主體，強調(diào)學生的自主學習、合作學習，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力和實證精神。這節(jié)課首先通過做簡單的演示實驗，讓學生明白氣體的質(zhì)量、溫度、體積和壓強這幾個物理量之間存在著密切的聯(lián)系；然后與學生一道討論實驗方案，確定實驗要點，接著師生一道實驗操作，數(shù)據(jù)的處理，得出實驗結(jié)論并深入討論，最后簡單應用等溫變化規(guī)律解決實際問題。5．教學流程：（略）6．教學過程l課題引入演示實驗：變形的乒乓球在熱水里恢復原狀乒乓球里封閉了一定質(zhì)量的氣體，當它的溫度升高，氣體的壓強就隨著增大，同時體積增大而恢復原狀。由此知道氣體的溫度、體積、壓強之間有相互制約的關(guān)系。本章我們研究氣體各狀態(tài)參量之間的關(guān)系。對于氣體來說，壓強、體積、溫度與質(zhì)量之間存在著一定的關(guān)系。高中階段通常就用壓強、體積、溫度描述氣體的狀態(tài)，叫做氣體的三個狀態(tài)參量。對于一定質(zhì)量的氣體當它的三個狀態(tài)參量都不變時，我們就說氣體處于某一確定的狀態(tài)；當一個狀態(tài)參量發(fā)生變化時，就會引起其他狀態(tài)參量發(fā)生變化，我們就說氣體發(fā)生了狀態(tài)變化。這一章我們的主要任務就是研究氣體狀態(tài)變化的規(guī)律。出示課題： 第八章 氣體師問：同時研究三個及三個以上物理量的關(guān)系，我們要用什么方法呢？請舉例說明。生：控制變量法比如要研究壓強與體積之間的關(guān)系，需要保持質(zhì)量和溫度不變，再如要研究氣體壓強與溫度之間的關(guān)系，需要保持質(zhì)量和體積不變。師：我們這節(jié)課首先研究氣體的壓強和體積的變化關(guān)系。我們把溫度和質(zhì)量不變時氣體的壓強隨體積的變化關(guān)系叫做等溫變化。出示本節(jié)課題：第一節(jié) 氣體的等溫變化2 新課進行一、實驗探究學生體驗壓強與體積的關(guān)系得出定性結(jié)論全體同學體驗： 每個同學用力在口腔中摒住一口氣，然后用手去壓臉頰，你會怎么樣，思考為什么？小組體驗：每桌同學用一只小的注射器體驗：一個同學用手指頭封閉一定質(zhì)量的氣體，另一個同學緩慢壓縮氣體，體積減小時第一個同學的手指有什么感覺，說明什么呢？反之當我們拉動活塞增大氣體體積時，手指有什么感覺，說明什么呢？要求學生體驗并說出自己的感覺和結(jié)論（即壓縮氣體，體積減小，壓強增大；反之，體積增大壓強減?。┎孪胍龑W生猜想：我們猜想：在一般情況下，一定質(zhì)量的氣體當溫度不變時，氣體的壓強和體積之間可能有什么定量關(guān)系呢？學生：壓強與體積成反比例關(guān)系（從最簡單的定量關(guān)系做起）師：一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時壓強與體積是否是成反比例的關(guān)系，需要我們進一步研究、這節(jié)課我們用實驗探究這一課題。實驗驗證：（1）實驗設(shè)計：首先，要求學生完整的復述我們的實驗目的：探究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變情況下壓強與體積之間的定量關(guān)系、要求學生根據(jù)放在桌上的器材，思考試驗方案，并思考以下幾個問題：