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库仑定律

作者:沈春东 来源: 发布时间:2010-10-23 10:05:27
 

1.2库仑定律

沈春东

三维教学目标

1、知识与技能

1)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;

2)会用库仑定律的公式进行有关的计算;

3)知道库仑扭秤的实验原理。

2、过程与方法:通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素,再得出库仑定律。

3、情感态度与价值观:培养学生的观察和探索能力。

教学重点:掌握库仑定律。

教学难点:利用库仑定律公式进行有关计算。

教学过程:

(一)复习上课时相关知识

(二)新课教学

1、提出问题:电荷之间的相互作用力跟什么因素有关?

【演示】带正电的球体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向,通过观察分析得出结论(课本图1.21)

答:影响两电荷之间相互作用力的因素:距离、电量。

 

2、库仑定律

1)内容表述:力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在两个点电荷的连线上。

2)公式:

3)静电力常量k = 9.0×109N·m2/C2

4)适用条件:真空中,点电荷——理想化模型。

【说明】

1、关于“点电荷”,应让学生理解这是相对而言的,只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略,带电体就可以看作点电荷。严格地说点电荷是一个理想模型,实际上是不存在的。这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念。容易出错是:只要体积小就能当点电荷,这一点在教学中应结合实例予以纠正。

2、要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空,也可近似地用于气体介质,其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释,只能简单地指出:为了排除其他介质的影响,将实验和定律约束在真空的条件下。

3、扩展:任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的。任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律,用矢量求和法求合力。利用微积分计算得:带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷。静电力同样具有力的共性,遵循牛顿第三定律,遵循力的平行四边形定则。

 

3、库仑扭秤实验1785年,法国物理学家.库仑)

例 试比较电子和质子间的静电力和万有引力。已知电子的质量m1=9.10×10-31kg,质子的质量m2=1.67×10-27kg,电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C

分析:这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力,而是列公式,化简之后,再求解。

:电子和质子间的静电引力和万有引力分别是:

可以看出,万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,表述的都是力,这是相同之处;它们的实质区别是:

首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力。其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小很多,因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不计。

4、对本节内容做简要的小结

5、巩固练习

1、真空中有两个相同的带电金属小球AB,相距为r,带电量分别为q2q,它们之间相互作用力的大小为F.有一个不带电的金属球C,大小跟AB相同,当CAB小球各接触一次后拿开,再将AB间距离变为2r,那么AB间的作用力的大小可为(   

A.5F/64       B.0         C.3F/82       D.3F/16

2、如图14-1所示,ABC三点在一条直线上,各点都有一个点电荷,它们所带电量相等。AB两处为正电荷,C处为负电荷,且BC=2AB.那么ABC三个点电荷所受库仑力的大小之比为________

 

 

 

3、真空中有两个点电荷,分别带电q1=5×10-3Cq2=2×10-2C,它们相距15cm,现引入第三个点电荷,它应带电量为________,放在________     位置才能使三个点电荷都处于静止状态。

4、把一电荷Q分为电量为q(Qq)的两部分,使它们相距一定距离,若想使它们有最大的斥力,则qQ的关系是________

5、关于点电荷的说法,正确的是(   

A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷

B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C.当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体可看成点电荷

D.一切带电体都可以看成点电荷

6、作业:1、复习本节课文及阅读科学漫步2、完成P9练习 234

【说明】

1、点电荷是一种理想化的物理模型,学生应该有明确的认识。

2、通过本书的例题,学生应该知道,在研究微观带电粒子的相互作用时为什么可以忽略万有引力不计。

3、利用库仑定律进行计算时,要用电荷量的绝对值代入公式进行计算,然后根据同种电荷、异种电荷之间的相互作用判断是引力或斥力。

4、库仑扭秤的实验原理是选学内容,但考虑到库仑定律是基本物理定律,库仑扭秤的实验对检验库仑定律具有重要意义,可利用模型或挂图来介绍。

教后记:

1、学生对点电荷的认识不够明确,没有判断意识。

2、对库仑扭秤的实验很感兴趣,还能在生活中寻找将微小形变放大的例子。

 

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