9.2库仑定律 教学设计 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

中小学教育资源及组卷应用平台 9.2库仑定律 教学设计 一、核心素养目标 物理观念：理解库仑定律的内容、表达式及适用条件，明确静电力常量的物理意义；建立“点电荷”的理想化模型，知晓其实际应用中的近似条件；能区分库仑力与常见力的异同，形成对静电力的定量认知。 科学探究：通过重现库仑扭秤实验的核心思路，经历“猜想—控制变量—实验验证—数学表达”的探究过程；学会运用放大法、控制变量法研究微小力的变化规律，提升实验设计与数据分析能力。 科学思维：通过将实际带电体抽象为点电荷，培养理想化模型的构建能力；能运用库仑定律结合力的合成与分解解决共点力平衡问题，提升综合分析与定量计算能力；通过对比库仑力与万有引力，建立类比推理的思维方法。 科学态度与责任：了解库仑等科学家的探索历程，体会严谨求实的科学精神与创新实验方法的重要性；认识库仑定律在电磁学发展中的奠基作用，感受物理规律对技术进步的推动价值，培养主动应用物理知识解决问题的意识。 二、教学重难点 重点：库仑定律的内容及数学表达式（F=kQ Q /r ）；点电荷理想化模型的理解与应用；静电力常量的数值及单位；库仑力的方向判断与定量计算；库仑定律在共点力平衡问题中的综合应用。 难点：点电荷模型的实际判断，明确“形状和大小对相互作用力可忽略”的具体场景；库仑定律适用条件的把握（真空中、点电荷），理解实际介质中库仑力变化的本质；多电荷系统中库仑力的合成问题，能区分“先受力分析再合成”与“直接叠加”的逻辑关系；库仑力与其他力共同作用时的动态平衡分析。 三、教学环节设计 （一）情境导入：定量研究的需求 1.复习回顾：教师提问“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，那么这种静电力的大小与哪些因素有关？”引导学生结合生活经验猜想“与带电体的电荷量、距离有关”。 2.情境设问：展示静电除尘装置示意图，提出问题“为什么带负电的尘埃会被正极板吸引？吸引力的大小如何控制才能保证除尘效果？”引出本节课主题———定量研究静电力的规律。 3.师生互动：学生分享对静电力大小影响因素的猜想，教师板书“猜想：F与Q 、Q 、r有关”，为后续探究铺垫。 （二）探究新知一：点电荷模型的构建 1.问题提出：教师展示不同形状的带电体（球形、长方体、针状），提问“同样电荷量的带电体，在相同距离下，相互作用力是否相同？”引导学生发现“带电体的形状和大小会影响静电力”。 2.抽象概括：教师讲解“当带电体间的距离远大于它们自身的大小，以至于带电体的形状、大小及电荷分布对相互作用力的影响可以忽略时，就可以将其抽象为点电荷”。 3.师生互动：学生分组讨论“日常生活中哪些带电体可以近似看作点电荷？”如“远距离输电线上的电荷”“实验室中带电小球（距离远大于球的直径）”，教师补充“摩擦起电的塑料尺在研究与远处碎纸屑的作用时可近似为点电荷”，强化模型应用的条件认知。 （三）探究新知二：库仑定律的实验探究与总结 1.历史回顾：教师介绍库仑之前的科学家（如普利斯特利）的研究成果，说明“静电力与距离平方成反比”的初步猜想，为库仑的实验验证做铺垫。 2.实验核心思路：演示库仑扭秤实验的动画模拟，重点讲解“放大法”的应用———通过金属丝的扭转角度反映微小静电力的大小，扭转角度越大，静电力越大。 3.控制变量探究： （1）控制电荷量Q 、Q 不变，改变距离r：学生观察动画中“r增大，扭转角度减小”的现象，记录数据并总结“F与r 成反比”。 （2）控制距离r不变，改变电荷量：教师讲解库仑“电荷均分法”（用完全相同的带电小球接触实现电荷量减半），引导学生分析“Q 或Q 增大，扭转角度增大”的规律，总结“F与Q Q 成正比”。 4.规律总结：师生共同归纳库仑定律的内容———真 ... ...