关于库仑定律的演示实验
关于库仑定律的演示实验
作者：周省三
作者单位：江苏省司法警官高等职业学校 江苏镇江212003
刊名：
课程教育研究
英文刊名：Course Education Research
年，卷(期)：2012(22)
本文链接：https://www.360docs.net/doc/1019024704.html,/Periodical_kcjyyj201222089.aspx
高中物理《楞次定律》优质课教案、教学设计
G 教学设计 一、1、复习引入课堂， 2、实验导入新课二、 1、介绍研究感应电流方向的主要器材并让学生思考： （1） 、灵敏电流计的作用是什么？为什么用灵敏电流计而不用安培表？ 答：灵敏电流计——（把灵敏电流计与干电池试触，演示指针偏转方向与电流流入方 向间的关系）电流从那侧接线柱流入，指针就向那侧偏转，因为灵敏电流计的量程较小，灵敏度较高，能测出螺线管中产生的微弱感应电流。 （2） 、为什么本实验研究的是螺线管中的感应电流，而不是单匝线圈或其它导体中的 感应电流？ 答：因为穿过螺线管的磁通量发生变化，所以是螺线管中的感应电流，而螺线管中的 电流也就是单匝线圈中的电流。 2、实验内容： 灵 研究影响感应电流方向的因素按照图 敏 螺 所示连接电路，并将磁铁向线圈插入或从 电 线 线圈拔出等，分析感应电流的方向与哪些 流 管因素有关。 计 3、学生探究：研究感应电流的方向 （1） 、探究目标：找这两个磁场的方向关系的规律。 （2） 、探究方向：从磁铁和线圈有磁力作用入手。 （3） 、探究手段：分组实验（器材：螺线管，灵敏电流计，条形磁铁，导线） （4） 、探究过程 操 作 填写 内 方 法 容 N S 磁铁在管上静止不动时 磁铁在管中静止 不动时 插入 拔出 插入 拔出 N 在下 S 在下 N 在下 S 在下 原来磁场的方向 向下 向下 向上 向上 向下 向上 向下 向上 原来磁场的磁通量变化 增大 减小 增大 减小 不变 不变 不变 不变 感应磁场的方向 向上 向下 向下 向上 无 无 无 无 原磁场与感应磁 相反 相同 相反 相同 —— —— —— ——
（5）、学生带着问题分组讨论： 问题1、请你根据上表中所填写的内容分析一下，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场的方向相反？ 问题2、请你仔细分析上表，用尽可能简洁的语言概括一下，究竟如何确定感应电流的方向？并说出你的概括中的关键词语。 问题3、你能从导体和磁体相对运动的角度来确定感应电流的方向吗？如果能，请用简洁的语言进行概括，并试着从能量的转化与守恒角度去解释你的结论？ 学生四人一组相互交流、分析、讨论，用最简洁的语言概括出本组的结论。师巡视各组的情况，然后指定某些组公布本组的成果在全班进行交流，师生共同讨论，形成结论。 教学中，学生概括多种多样，有的也非常准确到位，甚至于出乎意料，如：概括1：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 概括2：感应电流在回路中产生的磁通量总是反抗（或阻碍）原磁通量的变化 概括3：感应电流的效果总是反抗（或阻碍）引起它的那个原因 （加点部分为学生提出的关键词） 教师应充分肯定他们的结论，并对出现的问题进行讨论、纠正， 总结规律：原磁通变大，则感应电流磁场与原磁场相反，有阻碍变大作用 原磁通变小，则感应电流磁场与原磁场相同，有阻碍变小作用 结论：增反减同 展示多媒体课件再次看看多媒体模拟的电磁感应中感应电流的产生过程。 投影展示楞次定律内容及其理解： 4、楞次定律——感应电流的方向 （1）、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （师指出上述结论是物理学家楞次概括了各种实验结果提出的，并对楞次的物理 学贡献简单介绍） （2）、理解： ①、阻碍既不是阻止也不等于反向，增反减同 “阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化 ②、注意两个磁场：原磁场和感应电流磁场 ③、学生在图中标出每个螺线管的感应电流产生的等效N 极和S 极。 根据标出的磁极方向总结规律： 感应电流的磁场总是磁体阻碍相对运动。“你来我不让你来，你走我不让你走” 强调：楞次定律可以从两种不同的角度来理解： a、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。
库仑定律的发现和验证
库仑定律的发现和验证 库仑定律是电磁学的基本定律之一。它的建立既是实验经验的总结，也是理论研究的成果。特别是力学中引力理论的发展，为静电学和静磁学提供了理论武器，使电磁学少走了许多弯路，直接形成了严密的定量规律。从库仑定律的发现和验证可以获得许多启示，对阐明物理学发展中理论和实验的关系，了解物理学的研究方法均会有所裨益。 一． 库仑定律的发现 1.1 从万有引力得到的启示 18世纪中叶，牛顿力学已经取得辉煌胜利，人们借助于万有引力的规律，对电力和磁力作了种猜测。 德国柏林科学院院士爱皮努斯(F.U.T. Aepinus, 1724-1802)1759年对电力作了研究。他在书中假设电荷之间的斥力和吸力随带电物体的距离的减少而增大，于是对静电感应现象作出了更完善的解释。不过，他并没有实际测量电荷间的作用力，因而只是一种猜测。 1760年，D.伯努利首先猜测电力会不会也跟万有引力一样，服从平方反比定律。他的想法显然有一定的代表性，因为平方反比定律在牛顿的形而上学自然观中是很自然的观念，如果不是平方反比，牛顿力学的空间概念就要重新修改。 富兰克林的空罐实验(也叫冰桶实验)对电力规律有重要启示。1755年，他在给兰宁(John Lining)的信中，提到过这样的实验： “我把一只品脱银罐放在电支架(按：即绝缘支架)上，使它带电，用丝线吊着一个直径约为1英寸的木椭球，放进银罐中，直到触及罐的底部，但是，当取出时，却没有发现接触使它带电，象从外部接触的那样。” 富兰克林的这封信不久跟其他有关天电和尖端放电等问题的信件，被人们整理公开发表流传甚广，很多人都知道这个空罐实验，不过也和富兰克林一样，不知如何解释这一实验现象。 图1 富兰克林像图2 普利斯特列像 富兰克林有一位英国友人，名叫普利斯特利(Joseph Priestley, 1733—1804)，是化学家，对电学也很有研究。富兰克林写信告诉他这个实验并向他求教。普利斯特利专门重复了这个实验，在1767年的《电学历史和现状及其原始实验》一书中他写道1： “难道我们就不可以从这个实验得出结论：电的吸引与万有引力服从同一定律，即距离的平方，因为很容易证明，假如地球是一个球壳，在壳内的物体受到一边的吸引作用，决不会大于另一边的吸引。” 普利斯特利的这一结论不是凭空想出来的，因为牛顿早在1687年就证明过，如果万有引力服从平
利用气垫导轨验证牛顿第二定律
利用气垫导轨验证牛顿第二定律 ----医学院43210309 林敏 【摘要】：气垫导轨是为研究无摩擦现象而设计的力学实验设备，在导轨表面分布着许多小孔，压缩空气从这些小孔中喷出，在导轨和滑块之间形成了月0.1mm 厚的空气层，即气垫，由于气垫的形成，滑块被托起，使滑块在气垫上作近似无摩擦的运动。利用气垫导轨，再配以光电计时系统和其他辅助部件，可以对做直线运动的物体（即滑块）进行许多研究，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律，研究物体间的碰撞，研究简谐运动的规律等。 【Abstract】:Using the mattress guide, photoelectric timing system and other auxiliary parts. According to the object to do straight-line movement (i.e. the slider), we can do a lot of researches, such as measuring the velocity, acceleration and proving Newton's second law. In addition, it also can research object collisions, study the law of simple harmonic oscillator and so on. 【关键词】气垫导轨、通用计数器、测速的试验方法、牛顿第二定律、控制变量法、导轨调平 实验回顾 【实验目的】 1．熟悉气垫导轨和MUJ-613电脑式数字毫秒计的使用方法。 2．学会测量滑块速度和加速度的方法。 3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。
2020高考物理库仑定律
1.如图所示，两个带电小球A、B分别用细丝线悬吊在同一点O，静 β)，关于两小球的质量m1、m2和带电量q1、q2 是 A.一定有m1
A.一定是F /8 B.一定是F /4 C.可能是3F /8 D.可能是3F /4 4.半径为r 的两个带电金属小球，球心相距3r ，每个小球带电量都是+q ，设这两个小球间的静电力大小为F ，则下列式子中正确的是 A.229r kq F = B.2 2 9r kq F < C.2 2 9r kq F > D.2 2 25r kq F = 5.如图所示，两根细丝线悬挂两个质量相同的小球A 、B ．当A 、B 不带电时，静止后上、下两根丝线上的拉力大小分别为T A 、T B 带等量同种电荷时，静止后上、下两根丝线上的拉力大小分别为T 下列结论正确的是 A.T A ′=T A ，T B ′>T B B. T A ′=T A ，T B ′ 在“验证牛顿第二定律”实验中为什么要求M >> m 在“验证牛顿第二定律”实验中，研究加速度与力的关系时得到如图所示的图像，试分析其原因。 探究加速度的实验中为什么小车及其中砝码的质量要远大于托盘及其中砝码的质量 错误解法：mg-T=ma T=Ma 代入上式 mg-Ma=ma 化简a=〔m/（M+m）〕g 因此要使〔〕中的式子接近于1 分子分母同除以m，所以M不应该远小于m嘛！ 。 【分析】在做a - F关系实验时，用托盘及其中砝码重力mg代替了小车所受的拉力F，如图所示。事实上，托盘及其中砝码的重力mg与小车所受的拉力F是不相等的。这是产生实验系统误差的原因，为此，必须根据牛顿第二定律分析mg和F在产生加速度问题上存在的差别。 由图像经过原点知，小车所受的摩擦力已被平衡。设小车实际加速度为a，由牛顿第二定律可得：mg=（m+M）a，即a=mg/（M+m） 若视F = mg，设这种情况下小车的加速度为a′，则a′= mg/M。 在本实验中，M保持不变，a'与mg（F）成正比，而实际加速度a与mg成非线性关系，且m越大，图像斜率越小。理想情况下，加速度a与实际加速度a差值为△a=mg/M-mg/（M+m）=m2g/[M（M+m）]=g/[M（M/m2+1/m）] 上式可见，m取不同值，△a不同，m越大，△a越大，当M >> m时，a≈a'，△a→0，这就是要求该实验必须满足M >> m的原因所在。 本题误差是由于当托盘及其中砝码质量较大时，不能很好满足M >> m造成的。 【点评】本实验的误差来源：因原理不完善引起的误差，用托盘及其中砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于托盘及其中砝码的总重力，这个托盘及其中砝码的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差越大，反之托盘及其中砝码的总质量越小于小车和砝码的总质量，由此引起的误差就越小。因此满足托盘及其中砝码的总质量m 远小于小车和砝码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。此误差可因为M >> m而减小，但不可能消去此误差。 ; 库仑定律复习 ◎必做部分 1．关于库仑定律的理解，下面说法正确的是( ) A ．对任何带电荷之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式 B ．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式 C ．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的 D ．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电 答案： BC , 2．下面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是点电荷 B ．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷 C ．当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，可将这两个带电体看成是点电荷 D ．一切带电体都可以看成是点电荷 解析： 本题考查对点电荷的理解．带电体能否看做点电荷，和带电体的体积无关，主 要看带电体的体积对所研究的问题是否可以忽略，如果能够忽略．则带电体可以看成是点电荷，否则就不能． 答案： C 3．关于库仑定律的公式F ＝k Q 1Q 2 r 2 ，下列说法正确的是( ) @ A ．当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时，它们之间的静电力F →0 B ．当真空中的两个电荷间的距离r →0时，它们之间的静电力F →∞ C ．当两个点电荷之间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了 D ．当两个电荷之间的距离r →0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用 了 解析： r →∞时，电荷可以看做点电荷，库仑定律的公式适用，由公式可知，它们之间的静电力F →0；r →0时，电荷不能看成点电荷，库仑定律的公式就不适用了． 答案： AD 4.(2012·广东实验中学联考)如图所示，两个带电球，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定( ) A ．两球都带正电 | B ．两球都带负电 高中物理楞次定律实验教案 第三节：楞次定律教案 【教学目标】 1、知识与技能： （1）、理解楞次定律的内容。 （2）、能初步应用楞次定律判定感应电流方向。 （3）、理解楞次定律与能量守恒定律是相符的。 （4）、理解楞次定律中“防碍”二字的含义。 2、过程与方法 （1）、通过观察演示实验，探索和总结出感应电流方向的一般规律 （2）、通过实验教学，感受楞次定律的实验推导过程，培养学生观察 实验，分析、归纳、总结物理规律的水平。 3、情感态度与价值观 （1）、使学生学会由个别事物的个性来理解一般事物的共性的理解事 物的一种重要的科学方法。 （2）、培养学生的空间想象水平。 （3）、让学生参与问题的解决，培养学生科学的探究水平和合作精神。【教学重点】应用楞次定律（判感应电流的方向） 【教学难点】理解楞次定律（“防碍”的含义） 【教学方法】实验法、探究法、讨论法、归纳法 【教具准备】 灵敏电流计，线圈(外面有明显的绕线标志)，导线若干，条形磁铁， 线圈 【教学过程】 一、复习提问： 1、要产生感应电流必须具备什么样的条件？ 答：穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流。 2、磁通量的变化包括哪情况？ 答：根据公式Φ=BS sinθ(θ是B与S之间的夹角)可知，磁通量Φ 的变化包括B的变化，S的变化，B与S之间的夹角的变化。这些变化 都能够引起感应电流的产生。 二、引入新课 提出问题：如图，在磁场中放入一线圈，若磁场B变大或变小，问 ①有没有感应电流？（有，因磁通量有变化）； ②感应电流方向如何？ 本节课我们就来一起探究感应电流与磁通量的关系。 三、实行新课 1、介绍研究感应电流方向的主要器材并让学生思考： （1）、灵敏电流计的作用是什么？为什么用灵敏电流计而不用安培表？ 答：灵敏电流计——（把灵敏电流计与干电池试触，演示指针偏转方 向与电流流入方向间的关系）电流从那侧接线柱流入，指针就向那侧 偏转，因为灵敏电流计的量程较小，灵敏度较高，能测出螺线管中产 生的微弱感应电流。 选修3-1 1.2 库仑定律教学设计 知识目标： 1．掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律． 2．会用库仑定律进行有关的计算． 能力目标： 1．渗透理想化方法，培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力． 2．渗透控制度量的科学研究方法 德育目标： 通过元电荷的教学，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点． 教学重点： 库仑定律和库仑力的教学． 教学难点： 关于库仑定律的教学 教学方法： 实验归纳法、讲授[] 库仑定律教学过程： 一、电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 提问：那么电荷之间的相互作用力和什么有关系呢？ 结论、电荷之间存在着相互作用力，力的大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。 电荷间的作用力与它们带的电荷量以及距离有关，那么电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢？ 早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律,定量讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑.库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律. 二、库仑定律： 1.内容：真空中两个静止的点电荷的相互作用跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 2.库仑定律表达式： 2 2 1 r Q Q K F 3.对库仑定律的理解： 库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。 a：不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷． b：点电荷是一种理想化模型． c：介绍把带电体处理为点电荷的条件． d：库仑定律给出的虽是点电荷间的静电力，但是任一带电体都可看成是由许多点电荷组成 大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律) 怀化学院 1 、 速度测量 挡光片宽度Δs 已知，用计时测速仪测出挡光片通过光电门时的挡光时间Δt,即可测出平均速度，因Δs 很小，该平均速度近似为挡光片通过光电门时的瞬时速度，即： 瞬时速度：t s dt ds t s v t ??≈=??=→?lim MUJ-5B 计时仪能直接计算并显示速度。 2、 加速度测量 （1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。 （2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码（即 g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下： 由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/0.0058=172克，与实际值M=165克的相对误差： %2.4165 165 172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。 2、由数据记录表4，可得a 与M 的关系如下： 实验：验证牛顿第二定律 1．“验证牛顿运动定律”的实验中，以下说法正确的是( ) A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上 B．实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于小盘和砝码的质量 C．实验中如果用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比 D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力 解析：平衡摩擦力时，细线不能系在小车上，纸带必须连好，故A错D对；小车和砝码的总质量应远大于小盘和砝码的总质量，故B对；若横坐标表示小车和车内砝码的总质量，则a－M图象是双曲线，不是直线，故C错．答案： BD 2．(2011年三明模拟)用如图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”实验，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a－F图象为下图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是( ) A．实验前甲同学没有平衡摩擦力 B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 C．实验前乙同学没有平衡摩擦力 D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 解析：由直线Ⅰ可知，甲同学在未对小车施加拉力F时小车就有了加速度，说明在平衡摩擦力时，把木板的末端抬得过高了，B正确，A错误；由直线Ⅱ可知，乙同学在对小车施加了一定的拉力时，小车的加速度仍等于零，故实验前乙同学 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，C正确，D错误． 答案：BC 3．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止． (1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使__________．在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________(选填“远大于”、“远小于”或“等于”)小车的质量． (2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为________． 解析：(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与水平轨道平行，在实验时，为使砝码和盘的总重力近似等于细线的拉力，作为小车所受的合外力，必须满足砝码和盘的总质量远小于小车的质量． (2)因为两小车同时开始运动，同时停止，运动时间相同，由s＝1 2 at2可知，a 与s成正比． 答案：(1)小车与滑轮之间的细线与轨道平行远小于 (2)两车从静止开始匀加速直线运动，且两车运动的时间相同，其加速度与位移成正比 4．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置． “楞次定律”实验教学设计 学习目标 1、通过实验探究归纳总结出楞次定律。 2、理解楞次定律，并会运用楞次定律判断感应电流的方向 3、通过实验探究，提高学生的分析、归纳、概括、及表述的能力 实验的中心问题：闭合回路中Φ变化产生的感应电流的方向如何判别。 实验器材：(1) 判别电流表指针偏转与电流流向间的关系：干电池一节、灵敏电流计、导线。 (2) 判别感应电流的方向：条形磁铁、灵敏电流表、螺线管、导线两根。 教学方法：实验探究式教学法。 教学过程设计： （一）设置情景、提出问题： [演示实验]： 如下图所示,当磁铁向上或向下运动时, 电流表的指针发生了偏转. [提出问题] 1、电流表指针偏转有规律吗？ 2、怎样判断出感应电流的方向？ （二）解决实验中心问题、形成新知识。 （1）解决中心问题的方法 [教师指导]：回想以前学过的方法,有实验探究、理论分析等 [提出方案]：实验探究法。 （2）选择易行方案解决中心问题： [教师点拔引导]：电流方向通过电流表指针偏转方向来显示,故应先判别电流方向与电流表指 针偏转方向之间的关系, 如何判别？ [提出方案]：连接电路（灵敏电流计、干电池、导线）判别指针偏转与电流方向间关系。 1、弄清电流方向、电流表指针偏转方向与电流表红、黑接线柱的关系：{ 将电流表的左右接 线柱分别与干电池的正负极相连（试触法），观察电流流向与指针偏向的关系} 结论：当电流由流入时，表针向偏转。 2、根据灵敏电流计的偏转方向结合线圈导线绕向把电流流向。用标签贴出来，由此判断感应 电流的方向 [实验]：探究感应电流的方向 [教师示范演示]：教师按上图第一种情况演示实验, 1·磁铁的运动方向，磁铁产生的磁场方向； 2·引导学生实验中须注意电流表指针偏转方向, 用标签在螺线管上标出感应电流的方向, 3·用右手判断感应电流产生的磁场方向； 4·螺线管内的磁通量的变化， 5·关注螺线管内磁铁产生的磁场方向与感应电流产生的磁场方向的关系。 [设计表格]：表格中的内容由学生填写。 《库仑定律》教学设计 【教材分析】 库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。 教学重点：库仑定律及其理解与应用 教学难点：库仑定律的实验探究 【教学过程】 引入新课——引入实验——库伦实验——库伦定律——对定律的解释——比较库伦定律与万有引力的区别——拓展库仑力作用下力学问题的求解方法 一、通过实验探究电荷间作用力的决定因素 （一）定性实验探究： 探究一：影响电荷间相互作用力的因素 猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等。 如何做实验定性探究？ (1) 你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？ 学生：控制变量法。 (2) 请阅读教材，如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？ 学生：比较悬线偏角的大小 (3)实验前先思考:可用什么方法改变带电体的电荷量? 定性实验结论： 电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F越大。 距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F越大； 实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气 （二）定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律： 提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢? 根据我们的定性实验，电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力。但是仅靠一些定性的实验，不能证明这样的结论。 而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难： “楞次定律”教学难点的突破方法 高中物理教学中楞次定律是高考的热点、重点、难点之一，其内容是：感应电流的磁场，总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。该定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况。要让学生学好这个定律，突破这一定律难点，除做好演示实验外，教学中还应注意让学生从以下几点着手学习。 一、分四步理解楞次定律 1．明白谁阻碍谁──感应电流的磁通量阻碍产生产感应电流的磁通量。 2．弄清阻碍什么──阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。 3．熟悉如何阻碍──原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”。 4．知道阻碍的结果──阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。 二、学会楞次定律的另一种表述 有人把它称为对楞次定律的深层次理解。 1．表述内容：感应电流总是反抗产生它的那个原因。 2．表现形式有三种： ａ．阻碍原磁通量的变化； ｂ．阻碍物体间的相对运动，有的人把它称为“来拒去留”； ｃ．阻碍原电流的变化（自感）。 注意：分析磁通量变化时关键在于对有关磁场、磁感线的空间分布要有足够清楚的了解，有些问题应交替利用楞次定律和右手定则分析。 三、能正确区分楞次定律与右手定则的关系 导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情况下，不如用右手定则判定来得方便简单。反过来，用楞次定律能判定的，并不是用右手定则都能判断出来。如闭合圆形导线中的磁场逐渐增强，用右手定则就难以判定感应电流的方向；相反，用楞次定律就很容易判定出来。 四、理解楞次定律与能量守恒定律 楞次定律在本质上就是能量守恒定律。在电磁感应现象中，感应电流在闭合电路中流动时将电能转化为内能，根据能量守恒定律，能量不能无中生有，这部分能量只能从其他形式的能量转化而来。例如，当条形磁铁从闭合线圈中插进与拔出的过程中，按照楞次定律，把磁铁插入线圈或从线圈中拔出，都必须克服磁 实验五牛顿第二定律 实验器材 朗威DISLab数据采集器、位移传感器、DIＳLａb力学轨道、DIＳLab力学轨道小车、滑轮、砝码、细绳、转接器、支架、计算机。 实验装置 类似图1-1，但需在轨道一端安装滑轮，并使用吊有砝码的细绳通过滑轮牵引轨道小车（图5－1、图５-2)。 图1-1 实验装置 图5-1 用细绳牵引小车 图5-2 滑轮的使用 实验操作 1．将位移传感器接收器固定在轨道的一端,连接到数据采集器第一通道;将位移传感器发射器固定到小车上。 2．进行摩擦力平衡调整。步骤如下： a ．点击教材专用软件主界面上的实验条目“从ｖ-t 图求加速度”，打开该软件； b.将小车放到斜面上，打开位移传感器发射器电源开关，点击“开始记录”，释放小车; ｃ.调节轨道的倾角,用实验三的方法测量小车的加速度。当加速度接近零时,可以认为小车重力沿斜面的分力已与小车和轨道之间的摩擦力平衡,见图5-3。 3．返回教材专用软件主界面,点击实验条目“牛顿第二定律”，打开该软件。 4．将细绳的一端拴在小车上,另一端通过滑轮拴在放有砝码的小桶上。 5．在窗口下方的表格内输入小车的质量及拉力数值（砝码重量＋小桶重量)。 6．将小车放到轨道上,打开位移传感器发射器电源开关,点击“开始记录”，释放小车，使小车在砝码的拉动下开始运动。待小车停止运动,点击“停止记录”。 7．拖动窗口下方的滚动条，将实验获得的v-ｔ图线置于显示区域中间,点击“选择区域”,选择需要研究的一段v-t 图线。 8．软件窗口下方的表格中自动显示该段ｖ－t 图线对应的加速度（图5-4)。 9．保持小车质量不变，改变拉力，重复步骤５、６，可得到另几组数据（图5-5)。 10．点击“ａ-Ｆ图像”按钮，即得到加速度与拉力关系图线（图５－6)。 图5-3 平衡摩擦力 图 5-4 研究区域内v-t 图线对应的加速度 图5-5 质量不变，改变拉力测得实验数据 1．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作点电荷 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忽略时，这两个带电体可看作点电荷 D．一切带电体都可以看成是点电荷 2、真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果保持它们所带的电量不变，将它们之间的距离增大到原来的3倍，它们之间作用力的大小等于（） A.F B.3F C.F/3 D.F/9 3. A、B两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B间相互作用的库仑力将( ) A.可能变大 B.可能变小 C.一定不变 D.无法确定 4. 有A、B、C三个塑料小球，A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的，如果A带正电，则( ) A.B和C两球均带负电 B.B球带负电，C球带正电 C.B和C两球中必有一个带负电，而另一个不带电 D.B和C两球都不带电 5. 关于库仑定律的公式 22 1 r Q Q k F ，下列说法中正确的是( ) A.当真空中两个电荷间距离r→∞时，它们间的静电力F→0 B.当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力F→∞ C.当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了 D.当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了 6.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是( ) A.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变 B.保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍 C.使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电 荷间的距离减小为原来的 2 1 D.保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的 2 1 7、关于点电荷的说法中正确的是（） A、真正的点电荷是不存在 B、点电荷是一种理想化的物理模型 C、小的带电体就是点电荷 D、形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体 8．如图1-2-6所示，质量分别是m 1和m2带电量分别为q1 和q2的小球，用长度不等的轻丝线悬挂起来，两丝线与竖 直方向的夹角分别是α和β（α＞β），两小球恰在同一水 平线上，那么（） A．两球一定带异种电荷 图1-2-6 高中物理-楞次定律实验教学案例 这一节研究的是判断感应电流方向的一般规律，是本章教学的重点和难点。一是其涉及的因素多（磁场方向、磁通量的变化，线圈绕向、电流方向等），关系复杂；二是规律比较隐蔽，其抽象性和概括性很强。如果不明确指出各物理量之间的关系，使学生有一个清晰的思路，势必造成学生思路混乱，影响学生对该定律的理解。因此，学生理解楞次定律有较大的难度。为此笔者不按教材的思路进行实验，而是另辟蹊径，进了一些创新实验，具体设计如下： 一、复习知识引出课题 教师：1820年奥斯特发现电能生磁，1831年法拉第发现磁也能生电，我们把利用磁场产生的电流叫做感应电流。那么感应电流产生的条件是什么？ 学生：闭合回路的磁通量发生变化。 实验1（教师演示）（如图1） 磁铁N极靠近与电流计连接的闭合线圈，磁通量增加，回路有感应电流；磁铁N 极远离与电流计连接的闭合线圈，磁通量减少，回路有感应电流。 教师：前后两次电流计指针偏转方向不同，意味着感应电流方向不同。那么感应电流的方向与什么因素有关？如果没有电流计我们将如何判断感应电流方向？实验设计目的： 1.复习感应电流产生的条件 2.引出感应电流的方向与什么因素有关这一课题 图1 二、实验探究，总结规律 实验2. 磁铁吸铝环（教师演示） 教师：磁铁能吸引铁钴镍等金属，能否吸引金属铝？ 学生：不能 教师：将铝环与强磁铁接触释放，铝环掉落。 教师：演示实验2（如图2） 将闭合铝环平放，强磁铁N极靠近铝环，然后 迅速往上移动，结果铝环被吸引起来。 学生：惊讶 图2 教师：为什么磁铁能够把铝环吸引起来呢？ 学生：磁铁离开铝环，通过铝环的磁通量发生变化产生感应电流，感应电流的磁场与磁铁的磁场发生了作用。 教师：很好，那么环形电流的磁场类似于何种磁体的磁场分布情况呢？ 学生：条形磁铁。 教师：那么刚才用强磁铁吸引铝环可不可以看做磁铁吸引磁铁呢？ 学生：可以。 教师：我刚才的强磁铁的下端为N 极，那么能否判断出铝环感应电流产生的磁场分布情况呢？（如图3） 学生：可以，铝环上端是S 极，下端是N 极。 教师：那么我们能否根据所判断的极性来确定感应电流的方向呢？依据是什么？ 学生：可以，用安培定则。 教师：为此，我们若要判断感应电流的方向，可以先判断感应电流磁场的方向。 那么感应电流的磁场方向如何来判断呢？有没有相应的规律呢？我们通过实验进一步来探究。 实验设计目的：让学生能够将感应电流的方向与磁场的方向通过安培定则紧密地联系在一起，从而为进一步探究规律明确了方向。 实验3 探究楞次定律（学生分组） 教师：若将铝环竖直放置，再将磁铁远离，铝环又会做出怎样的反应呢？（展示实验装置，如图4）铝环与磁铁之间一定是引力么？与磁铁的极性有没有关系呢？ 师生共同归纳得出四种实验情形，N 极靠近、N 极远离、S 极靠近、S 极远离.（如图5）。 N S v N S v N S v N S v N S v 图3 图5 图4 库仑定律的发现 现在物理学思想,与传统物理学思想的最大不同是：前者是解释和预测宇宙的现象，后者是揭示宇宙的“本质”.解释和预测宇宙的现象就是：按人类业已形成的数理逻辑体系，解释和预测宇宙.在现代物理学基础理论中，一般所使用的物理学基本原理，不可能在实验中得到验证，只能验证由这些物理学基本原理，产生的物理学理论所带来的实际效应（在经典物理学中叫物理“现象”）. 因此，我们可以用这样或那样的基本原理，建立这样或那样的理论.在“众多”的“正确”理论中，我们可能淘汰一部分，只留下少数几种，甚至只保留一种.淘汰的标准就是理论的扩展性，或叫理论的普适性、广泛性，因为我们力求用尽量少的基本原理，解释尽量多的宇宙现象，这是一个涉及物理学中美学范畴的问题. 这种思想看起来带有浓重的人性化色彩（即主观性），带有强烈的“强人择原理”味道.这不仅有人会问：宇宙为什么要符合我们建立的数理逻辑？这又变成一个哲学问题了，回答只能是：因为他是我们是我们的宇宙，既然她孕育了我们，就应该让我们以自己的方式来了解她.恩格斯说：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假设.” 【1】 假设电荷是虚数的iQ ±.因为电荷无法直接测量，粒子携带电荷的大小，只能从作用力来推算，所以，不必拒绝虚数单位. 设两个粒子各带电荷21,iQ iQ ，两个粒子之间电力满足库仑公式： 22 1R Q Q k F =,此时应该把库仑定律微调，就是电荷带上虚数符号i. 当1Q 与2Q 都为正电荷，则：2121Q Q iQ iQ -=?，此时电力为负，相斥. 当1Q 与2Q 都为负电荷，则：()()2121Q Q Q i Q i -=-?-，此时电力为负，相斥. 当1Q 与2Q 一正一负，则：()2121Q Q iQ Q i =?-，或者：()2121Q Q Q i iQ =-? 此时电力F 为总为正，相吸. 电力总体规律表现为：同性相斥，异性相吸.这个明显的规律性现代物理并没有给出合理的解释，而一旦把电荷看作是虚数物理量，电作用规律再显然不过. 最早提出电力平方反比定律的是Priestley . Priestley 的好友富兰克林曾观察到放在金属杯中的软木小球完全不受金属杯上电荷的影响, 他把这现象告诉了Priestley, 希望他重做此实验. 1766年, Priestley 做了富兰克林提出的实验, 他使空腔金属容器带电, 发现其内表面没有电荷, 而且金属容器对放于其内部的电荷明显地没有作用力.他立刻想到 中国石油大学（华东）现代远程教育 实验报告 课程名称：大学物理(一) 实验名称：验证牛顿第二定律――气垫导轨 实验（一） 实验形式：在线模拟+现场实践 提交形式：提交书面实验报告 学生：学号： 年级专业层次： 学习中心： 提交时间：年月日 一、实验目的 1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2．了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。 5．掌握验证物理规律的基本实验方法。 二、实验原理 1．速度的测量 一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物 体在Δt时间的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度 （1） 实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式（1）测量某点的速度就难以实现。但在一定误差围，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。本实验中取Δx为定值（约10mm），用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。2．加速度的测量 在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。 （1）由测量加速度 在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为 （2） 根据式（2）即可计算出滑块的加速度。 （2）由测量加速度 设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为 物理必修1第四章牛顿运动定律班级: 姓名: 使用时间 第三节探究牛顿第二定律 课型：实验课制作人: 审核：高一物理备课组 1?知识与技能 (1)以实验为基础，通过观察、测量、归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系?培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。 (2)认识到实验在物理学中的地位和作用。 2.过程与方法 (1)采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究；运用列表法处理数据；根据实验数据，归纳、推理实验结论(定量分析)。 (2)经历科学探究过程，认识科学探究的意义，培养学生科学探究的意识和方法。 3?情感态度与价值观 (1 )体验探索牛顿第二定律过程中的艰辛与喜悦，养成科学严谨的治学态度。 (2 )学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。 1、实验器材：小车，一端带有定滑轮的平板，钩码，砝码若干，细线，打点计时器，纸带，刻度尺 2、实验原理：以小车为研究对象，小车的运动可以通过研究与小车相连的纸带上的点的运动而得出；小车的拉力由绳子下面悬挂的钩码的重力来确定；采用控制变量法研究三个物理量间的数量关系。 3、加速度、质量、力三者之间的关系，采用的方法是__________________ 4.实验时为什么要平衡摩擦力？ _____________________________________________ 怎样平衡摩擦力？____________________________________________________ 5?如果a-F, a-1/m图象，并不严格地位于某条直线上，或直线并非准确地通过原点，可能的原因是 6、实验中我们采取了近似处理：近似认为小车的拉力大小等于绳子下面悬挂的钩码的重力。这要求钩码的质量远小 于小车的质量。 【探究一】加速度与力的关系 （一）实验步1。用天平测量出小车的质量。 2将打点计时器固定在平板的一端，同时把这一端适当垫高，直到小车在平板上均匀下滑为止。 3调节平板另一端定滑轮的高度，保证细线与平板平行。在细线的一段连接一个钩码，小车和打点计时器连接好纸带。 4打开电源，让小车从顶端自由滑下，得到一条纸带。 5保持小车质量不变，改变钩码质量，进行第四步的相同操作，得到又一条纸带。重复三到五次，然后对所得纸带进行分析。 （二）数据分析：设计表格，把同一物体在不同力作用下的加速度填在下面的表格中在“验证牛顿第二定律”实验中为什么要求M--m
库仑定律复习题
高中物理楞次定律实验教案
高中物理12库仑定律教学设计新人教版
大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)
实验：验证牛顿第二定律习题及详解
楞次定律实验设计
库仑定律优秀教案(教师版)
楞次定律难点解析
DIS专用实验五牛顿第二定律
高二物理库仑定律测试题及答案
高中物理-楞次定律实验教学案例
库仑定律的发现
验证牛顿第二定律—气垫导轨实验(一)
牛顿第二定律实验