1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)“庫侖定律”的探究性教學設計 劉永華（江蘇省如東高級中學 ）教學設計思想 高中物理新課程標準將學生探究能力的培養(yǎng)作為物理教學的目標之一，而探究性教學法是培養(yǎng)學生科學探究能力和創(chuàng)新能力的一種重要的教學方法。與傳統(tǒng)的教學方式相比較，探究性教學方式，旨在強化學生的體驗，通過對知識的探究，懂得知識形成的過程和獲取的方法，從而拓展學生的思維能力和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。在教學中，應面向全體學生，開展多樣化的探究活動。另外，多媒體技術和現(xiàn)代實驗技術為建構主義學習環(huán)境的實現(xiàn)提供了最理想的

2、條件；建構主義學習理論和教學理論，為實現(xiàn)基于多媒體和現(xiàn)代實驗技術為基礎的、以學生為中心的教學模式提供了理論基礎。為此，我在設計中力求體現(xiàn)：以學生發(fā)展為本，面向全體學生，根據(jù)學生的實際情況選擇教學方法；凸顯“提出假設、實驗驗證、得出結論”的科學探究的基本過程，同時注重科學方法的滲透，培養(yǎng)學生良好的物理思維習慣；在探究學習中，鼓勵學生自由想象，敢于提出自己的假設和預見、敢于動手實驗驗證并歸納出自己的結論，讓每個學生都能體會到物理規(guī)律產生的艱辛過程，同時進一步培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作、共同探究的科學素養(yǎng)。學習任務分析本節(jié)內容的核心是庫侖定律，它不僅是電磁學的基礎，也是物理學的基本定律之一，它闡明了帶電體相

3、互作用的規(guī)律，為整個電磁學奠定了基礎。由于學生對靜電力缺少感性認識，為本節(jié)課的學習帶來了一定的困難。為此，先由簡單的實驗入手，在學生對靜電力有了一定的感性認識后，再分為二個環(huán)節(jié)進行探究：先定性探究，后定量探究。每一次探究，都遵循科學探究的基本過程，從而使庫侖定律的得出水到渠成。教學重點：庫侖定律及適用條件教學難點：庫侖定律的建立學習者分析學生已初步掌握了用實驗探究物理規(guī)律的基本過程，有較強的動手能力，具有較好的思考、質疑、交流與合作的學習習慣；學生已通過“電荷及守恒定律”的學習，知道自然界中的兩種電荷及使物體帶電的方式，掌握了電荷守恒定律及基本應用；通過預習，學生迫切希望掌握有關靜電的規(guī)律及應

4、用，這些為本節(jié)探究性學習的順利進行奠定了良好的基礎。教學目標知識與技能（）會用控制變量法探究影響靜電力大小的因素。（）理解點電荷是一種理想化的模型。（）了解庫侖扭秤，掌握庫侖定律的文字表述及其表達式。（）通過靜電力大小的探究過程，培養(yǎng)學生觀察、探究及實驗的綜合能力。 過程與方法（）通過實驗探究靜電力的大小，得出庫侖定律，并體會物理學實驗探究的一般過程。（）以庫侖扭秤實驗為載體，滲透物理文化和科學思想方法的教育。 情感態(tài)度與價值觀 （）感悟科學探究的方法，領悟實驗在物理學科中的地位的作用。 （）體驗和分享探究成功的喜悅，對科學探究產生濃厚的興趣。（）通過靜電力與萬有引力的類比，使學生體會到自然規(guī)

5、律的多樣性和統(tǒng)一性，體會到自然界和諧與多樣而統(tǒng)一的美。 （）使學生養(yǎng)成與他人合作、交流、反思的習慣，培養(yǎng)學生的共同探究和團隊協(xié)作精神。五教學準備 多媒體課件、感應起電機、數(shù)據(jù)采集器、力傳感器、金屬絲一根、庫侖扭秤、靜電天平、電腦等； 學生分組實驗準備：玻璃棒、橡膠棒（各二根）、絲綢、毛皮、感應起電機、懸掛的外面包有金屬箔的泡沫塑料小球、帶有絕緣底座的金屬球二個、物理支架、完全相同的金屬箔（三塊）、靜電天平等。六教學過程 （一）創(chuàng)設情景，引入新課學生分組實驗：電荷間有相互作用力教師指導學生完成以下兩個實驗：將一玻璃棒的中點用絕緣絲線懸掛在物理支架上，使之呈水平、平衡，再用絲綢摩擦其一端。用另一與

6、絲綢摩擦過的玻璃棒的一端，接近；用一與毛皮摩擦過橡膠棒接近。讓學生分析實驗現(xiàn)象。學生回答、教師點評：電荷間有相互作用力；且同種電荷相互推斥、異種電荷相互吸引。電荷間的相互作用力稱為靜電力，或庫侖力。影響靜電力大小的因素：帶電體的電荷量、；帶電體間的距離；帶電體的形狀、大小帶電體所處的周圍環(huán)境組織學生對影響靜電力大小的可能因素進行猜想，分組討論后匯報討論結果，教師用課件投影到屏上。教師引導學生分析：我們從最簡單的情景入手。首先研究真空中電荷間的靜電力，這樣可以不要考慮電荷周圍可能存在的復習外部環(huán)境了；最好也能忽略電荷的形狀、大小及電荷的分布對靜電力的影響。進而提出問題：我們曾經學過的什么模型，可

7、以忽略物體的形狀、大小？在學生討論、匯報后，師生一起小結：當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多時，以至帶電體的形狀、大小及電荷的分布狀況對它們之間相互作用力的影響可以忽略不計時，這樣的帶電體可以看作帶電的點，叫做點電荷?？梢?，點電荷和質點一樣，都是一種理想化的模型。體會：創(chuàng)設與主題相關的、真實的物理情景，可以激發(fā)學生學習的興趣和好奇心。物理實驗是創(chuàng)設真實情景最有效的工具。對實驗現(xiàn)象的分析，既復習了上一節(jié)課的知識，又自然地引入即將要探究的電荷間作用力的課題上來。探究始于問題，培養(yǎng)學生的問題意識是培養(yǎng)學生探究能力的首要目標。而由現(xiàn)實情景切入課題，很自然地激發(fā)學生對可能的答案進行猜想和思考。在教學

8、過程中，教師要有足夠的耐心聽取學生的匯報，不可為了確保教學內容的完成而簡單地否定學生的猜想，否則會大大地挫傷學生探究的積極性。相反，利用學生對帶電體的形狀、大小及環(huán)境因素的猜想，能很自然地過渡到對“點電荷”的教學。這符合學生的認知特點，既為后續(xù)的探究指明了方向，也能使學生更好地理解庫侖定律的適用條件。同時也指出可用空氣中電荷間的相互作用來模擬真空中電荷間的相互作用。（二）實驗探究，新課教學 探究：定性探究影響靜電力大小的因素 明確探究的目的。由上面的分析，學生明確了下面用實驗驗證靜電力與帶電體的電荷量、距離之間的關系。教師指導學生觀察桌面上器材。 自行設計探究方案。如何探究？如何改變小球的帶電

9、量？小組內先討論探究方案。 學生匯報、教師點評：可以采用控制變量法。根據(jù)電荷守恒定律，用不帶電的小球與帶電球接觸可以改變電荷量。教師指導學生利用感應起電機使金屬球和包有金屬箔的泡沫塑料小球帶上同種電荷。再讓學生自主探究，將現(xiàn)象匯報到課堂上。影響靜電力大小的因素：靜電力與帶電體的電荷量和帶電體間的距離有關；距離一定時，電荷量越小，靜電力越小電荷量一定時，距離越小，靜電力越大根據(jù)學生代表的匯報，教師邊用動畫模擬實驗現(xiàn)象、邊引導學生分析，再得出結論，用課件投影到屏上。 體會：這個階段是實施探究、促進建構的教學過程。讓學生進行自主探究，使學生通過實驗獲得對靜電力的充分的感性認識，并以此為基礎歸納總結出

10、靜電力與電荷量、電荷間距離的定性關系，即讓學生經歷了“提出假設、實驗驗證、得出結論”的科學探究的基本過程，從而促進了學生對物理規(guī)律的深刻理解，符合學生學習物理規(guī)律的內在建構過程。在探究中，使學生初步體會通過接觸起電“分走電荷”的思想，為靜電力大小定量探究的順利進行埋下了伏筆。萬有引力是兩個物體因質量而具有的吸引力，大小與、及有關；靜電力是兩個物體因帶電而具有的吸引力，大小與、及有關。探究：定量探究靜電力的大小與電荷量、距離的關系啟發(fā)思維，提出假設：教師用課件展示下面問題，組織學生討論。庫侖定律一定量探究靜電力的大小提出假設： 由萬有引力： 類比靜電力： 再引導學生猜想：靜電力會與帶電量、及距離

11、間有何種關系？能猜想它們的關系式嗎？ 各小組討論、各抒己見。教師總結，并用課件將結果投影到屏上并板書。之后 ，教師用簡潔的語言介紹庫侖定律發(fā)現(xiàn)前夕的歷史背景：許多人都猜測靜電力與萬有引力有著某種相似，卡文迪許等人都確信“平方反比”規(guī)律適用于靜電力。但由于當時電量不可以測定，所以這樣的猜測無法得到證實。后來庫侖受到卡文迪許測定萬有引力常量的扭秤實驗的啟發(fā)，突發(fā)靈感，設計出了庫侖扭秤。（此處要肯定學生也具備了一定科學洞察力。）接著，邊引導學生觀察庫侖扭秤的實物，邊用多媒體動畫演示庫侖扭秤的主要結構。庫侖扭秤的結構如圖。在細銀絲下懸掛一根絕緣型架，它的一端是一個帶電金屬小球，另一端有一不帶電的球，與

12、的重力平衡。在旁還置有另一與它一樣大小的固定小球。為了研究帶電體之間的作用力，先使、各帶一定的電荷，這時型架會因端受力而偏轉。經典實驗賞析（）精妙絕倫的設計思路為了幫助學生理解庫侖扭秤的原理，師生一起完成以下的探究活動探究細金屬絲的扭力與角度的關系另取一根金屬絲，一端與測扭力的傳感器、數(shù)據(jù)采集器相連并固定在物理支架上，接到電腦上，金屬絲的另一端有一個小指針，轉動時的角度可由下方的量角器讀出，請一位同學配合教師完成實驗，實驗現(xiàn)象直接用投影儀投影到屏幕上。由同學讀出指針轉過的角度，教師將數(shù)據(jù)輸入電腦，經電腦處理得到扭力隨角度變化關系的圖象：一條過原點的傾斜直線，即。使學生認識到，庫侖扭秤的精妙之處

13、在于：通過測量懸絲扭轉的角度可以比較當時不可測量的靜電力的大小，即“放大微小量的方法”。（）模擬大師的探究過程教師借助動畫模擬用庫侖扭秤探究“電荷量不變時靜電力隨距離的關系”的過程。展示庫侖當年部分實驗數(shù)據(jù)，組織大家追隨物理大師的思想一起探究。庫侖定律一定量探究靜電力的大小提出假設： 實驗驗證： 當、不變時，兩帶電小球的電荷量不變時：實驗次數(shù)、球的距離金屬絲扭轉的角度個刻度個刻度個刻度學生討論，得出結論。教師用課件投影并板書。提出問題：如何探究距離不變時，隨、的變化？學生已經歷了探究的過程，很容易想到用一個不帶電的金屬球與完全相同的帶電金屬球接觸時電荷量平分。教師在點評時，要及時鼓勵、表揚學生

14、有“等分電荷”的創(chuàng)意。要求學生簡要說明“距離不變時，探究2”的過程。教師作補充、點評：保持距離不變、小球的電量不變，只改變小球的電量，得到；由于對稱性，也將有：。這樣就得到了： 。課件播放、一定量探究靜電力的大小提出假設： 實驗驗證： 當、不變時，當不變時， 即：得出結論：教師板書。最后，簡要介紹庫侖在靜電方面的貢獻：庫侖得用自己設計的扭秤在真空環(huán)境下進行了大量的精確實驗，得到了“平方反比”定律，并測出了比例系數(shù)，從此使人類對電學方面的研究進入到了定量的階段。體會：定量探究靜電力的大小，是本課的關鍵環(huán)節(jié)。先由類比法，引導學生從已知的萬有引力公式猜想真空中點電荷之間的靜電力的大小表達式，再向學生

15、展示庫侖扭秤的實驗裝置、動畫模擬實驗過程、分享當年庫侖的實驗據(jù)從而得到實驗結論。這樣設計，既體現(xiàn)探究的基本過程，能使學生的思維始終被物理大師的思想和方法所吸引，使這個經典的物理實驗所蘊含的物理文化和科學思想得到較好的展示，又能使學生感受到理論與實踐的相互依存的關系。由于學生未學過力矩，且對扭力感受不深，特設計了“探究細金屬絲的扭力與角度的關系”的探究。這樣做，能為學生更好地理解庫侖扭秤實驗的巧妙之處掃清了障礙。學生自主探究 設難置疑：物理大師精妙絕倫的實驗不易在今天的課堂上重現(xiàn)。但我們可以借助課桌上器材：一架由物理天平改裝后靜電天平、三個完全相同的金屬箔、，絕緣夾子等。如何探究靜電力的大??？組

16、內討論，提出方案。小組匯報后，教師組織班級集體討論。教師要引導、啟發(fā)學生，一起將實驗的原理、方案補充、完善：實驗開始前，在左邊放上金屬箔，移動游碼使天平平衡（為節(jié)約時間，事先已將此天平調節(jié)平衡），讀出游碼所對讀數(shù)；再將另一金屬箔用絕緣夾及支架固定在的正上方，可用摩擦起電使、同時帶上同種電荷，這時由于靜電斥力的作用，天平失去平衡，再次移動游碼使天平平衡，讀出讀出游碼所對讀數(shù)，則靜電斥力的大小 （ ），即：。要探究與、的關系，只要探究與、的關系。由于已經了解庫侖扭秤實驗，學生容易知道探究時還是采用“控制變量”的方法和“等分電荷”的思想。體會：雖然學生對天平很熟悉，但用于研究靜電力卻有較多的學生一時

17、不易理解。所以教師在引導學生時，可用課件播放體現(xiàn)上述步驟的視頻資料，讓學生獲得感性認識，有助于下面的探究活動的順利進行。這個過程要啟發(fā)學生共同參與，而不是全部由教師講解，因為沒有學生參與的教學過程是典型的灌輸式教育，不符合現(xiàn)代教育理論。教師組織學生分兩大組進行探究活動：第一大組，探究當、不變時，與的關系；第二大組，探究不變時，與、的關系。要求學生自己設計記錄表，記錄實驗數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理。教師巡視指導，及時解決實驗中的可能出現(xiàn)的問題。待學生完成探究活動后，各選一組數(shù)據(jù)記錄表，投影到屏幕上，并由提供數(shù)據(jù)的學生代表進行分析、歸納結論。如：表 電荷量不變，.實驗次數(shù)、間的距離游碼示數(shù)表 距離不變，

18、.實驗次數(shù)電荷量電荷量游碼示數(shù)以表為例，要求學生匯報數(shù)據(jù)處理的方法，并給出探究結論。學生：我們小組是直接觀察表中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)越大，越小，但基本相等，間接表明了 ，即：.學生：我們認為可以利用圖象處理數(shù)據(jù)，以為縱軸，以為橫軸，但還沒有來得及畫（學生顯得有些緊張無措）。教師充分肯定學生的思路，指出列表法和圖象法是處理實驗數(shù)據(jù)的常用方法。教師將學生得到的數(shù)據(jù)輸入電腦，由計算機繪制出、的圖象，讓學生討論得出實驗結論：電量不變時， ，即：.組織學生比較上述兩種數(shù)據(jù)處理方法的不同，使學生認識到在探究物理量之間的關系時，圖象法更為準確、直觀，利用線性關系很容易得到兩個量之間的定量關系。同時對圖象中偏離較遠的

19、點進行誤差分析，并提出減小誤差有方法，從而體會為什么要用較小的金屬箔片。再引導學生表中的數(shù)據(jù)，得出：不變時， 最后歸納可得：.體會：展示庫侖當年的實驗數(shù)據(jù)，是對不易進行的扭秤實驗的一個巧妙處理，節(jié)省了課堂教學時間，但也有弊端：加深了學生對物理大師的盲目崇拜，不利于學生科學素養(yǎng)的提高。用靜電天平進行的分組實驗，既能對無法重現(xiàn)庫侖實驗的缺憾的彌補，更能使學生在實驗原理的探究、實踐操作、數(shù)據(jù)處理、得出結論等方面的綜合能力得到提高，更加體會到了庫侖定律的建立過程，加深了對庫侖定律的理解。教學中通過教師引導、學生探究、相互交流、課堂點評、得出結論等環(huán)節(jié)，形成了對庫侖定律的集體建構，使庫侖定律的得出水到渠

20、成，符合“探究建構”的教學理念。當然，驗證庫侖定律還有其它方法，課堂上不可能一一展示，可由學生課后自己研究。（三）總結提高，得出結論庫侖定律一定量探究靜電力的大小二庫侖定律 內容： 表達式： 靜電力的方向： 適用條件： 真空中 點電荷理想化的模型理解庫侖定律： 教師用課件播放庫侖定律的內容，邊引導學生分析，邊板書。（四）形成性練習已知氫核（質子）的質量是-27kg，電子的質量是-30kg，在氫原子內它們之間的最短距離-11m.試比較氫核與核外電子之間的庫侖力和萬有引力. 播放課件：習題由學生自主完成。最后教師引導學生體會：（）微觀粒子之間的萬有引力遠小于庫侖力，因此在上面進行的實驗探究時，都可

21、以把萬有引力忽略。（）萬有引力和庫侖力在產生原因、方向性方面有區(qū)別，說明了自然規(guī)律的多樣性；兩者都遵循“平方反比”規(guī)律，表達形式相似，說明自然界具有統(tǒng)一性。進一步體會到自然界的和諧、多樣而統(tǒng)一的美。（五）課后延伸，加深理解 （）上網查閱有關科學家?guī)靵錾?、庫侖定律的實驗及改進的相關資料； （）閱讀教材.科學漫步靜電復印。七教學流程圖定性探究定量探究總結提高形成性練習課后延伸加深理解創(chuàng)設情景引入新課實驗驗證得出結論提出假設實驗驗證得出結論提出假設經典實驗學生探究分析總結課件播放八教后反思：本節(jié)課主要有以下特點：在教學方法上，采取以學生為主體，以教師為引導，以分組協(xié)作探究為主要方式，讓學生親身感受物理規(guī)律的探究過程，體會到“提出假設、實驗探究、得出結論”的科學探究的基本過程；關注學生猜想能力的培養(yǎng)，并使學生養(yǎng)成良好的嚴謹、理性的物理思維習慣；提高了學生的綜合素質。在教學中合理使用了多媒體課件，對學生的探究過程進行合理的引導，及時解決探究過程中疑難問題，降低了探究難度。注重科學方法的學習和滲透。如：忽略次要因素抓住主要因素得出點電荷是一種理想化模型、類比法、對稱法及守恒的科學思想；又如：通過庫侖扭秤實驗體現(xiàn)微小量的放大法、控制變量法、相同金屬小球接觸時的“電荷平分”的思想。通過靜電力與萬有引力和類比，