1、2库仑定律教学建议本节内容的核心是库仑定律,它不仅是电磁学的基本定律,也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律,为整个电磁学奠定了基础。教科书在库仑定律教学的处理上,首先通过“演示”栏目中“探究影响电荷间相互作用力的因素”的定性实验导入,在此基础上,展示库仑定律建立的历史背景。一方面凸显类比的方法在该定律建立过程中所起的重要作用;另一方面,库仑的扭秤实验是建立该定律的重要基础,该实验结果有力地证实了多位科学家的猜想。所以,本节的教学要特别注意实验教学。教科书中的“演示”栏目,虽然介绍的是一个定性的演示实验,但这个实验在本节课中的地位却十分重要。因为它不仅丰富了学生的感性认识
2、,而且体现了探究电荷间相互作用力与哪些因素有关的过程与方法。在完成实验的基础上,需要让学生明确的是,该实验属于定性研究,据此还不能得出库仑定律。教学中有必要将库仑定律建立的历史背景加以介绍,目的是向学生传达一个信息,即科学定律的建立仅凭实验事实还不够,还需要推理、需要创新。科学家以广博的知识和深刻的洞察力为基础进行的猜想,才是最有创造力的思维活动。对库仑定律的教学应注意以下几个问题:(1)知道点电荷的物理意义,以及在具体的物理情境中建立点电荷模型的条件,体验物理理想模型的研究方法,感悟科学研究中建立物理模型的重要意义。(2)叙述库仑定律的内容不仅要说明静电力的大小,而且要说明静电力的方向。(3
3、)万有引力与物体的质量有关,静电力与电荷的电荷量有关;万有引力只存在引力,而静电力既有引力也有斥力,说明了自然规律的多样性。万有引力定律与库仑定律都遵循距离的“平方反比”规律,又说明了自然规律的统一性。 参考资料库仑法国工程师、物理学家。1736年6月14日生于法国昂古莱姆。1806年8月23日在巴黎逝世。1785年,库仑用自己发明的扭秤建立了电学中著名的库仑定律。同年,他在给法国科学院的电力定律的论文中详细地介绍了他的实验装置、测试经过和实验结果。库仑的扭秤是由一根悬挂在细长线上的轻棒和在轻棒两端附着的两只平衡球构成的。当球上没有力作用时,棒取一定的平衡位置。如果两球中有一个带电,同时把另一
4、个带同号电荷的小球放在它附近,则会有静电力作用在这个球上,球可以移动,使棒绕着悬挂点转动,直到悬线的扭力与电的作用力达到平衡为止。因为悬线很细,很小的力作用在球上就能使棒显著地偏离其原来位置,转动的角度与力的大小成正比。库仑让可移动球和固定球带上不同量的电荷,并改变它们之间的距离:第一次,两球相距36个刻度,测得悬线的旋转角度为36度。第二次,两球相距18个刻度,测得悬线的旋转角度为144度。第三次,两球相距8.5个刻度,测得悬线的旋转角度为575.5度。上述实验表明,两个电荷之间的距离为421时,扭转角为1416.由于扭转角的大小与扭力成反比,所以得到:两电荷间的斥力的大小与距离的二次方成反
5、比。库仑认为第三次的偏差是由漏电所致。经过巧妙的安排,仔细实验,反复测量,并对实验结果进行分析,找出误差产生的原因,进行修正,库仑终于测定了带等量同号电荷的小球之间的斥力。但是对于异号电荷之间的引力,用扭秤来测量就遇到了麻烦。因为金属丝扭转的回复力矩仅与角度的一次方成比例,这就不能保证扭秤的稳定。经过反复的思考,库仑发明了电摆。他利用与单摆相类似的方法测定了异号电荷之间的引力也与它们的距离的二次方成反比。最后,库仑找出了在真空中两个点电荷之间的相互作用力与两点电荷所带的电荷量及它们之间的距离的定量关系,这就是静电学中的库仑定律,即两电荷间的力与两电荷的乘积成正比,与两者距离的二次方成反比。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律,它使电学的研究从定性进入定量阶段,是电学发展史中的一个重要的里程碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。
