教科版高中物理必修第三册第一章第2节库仑定律
高中物理第三章万有引力定律第1节天体运动开普勒三定律学案教科版必修2
小学+初中+高中+努力=大学
小学+初中+高中+努力=大学开普勒三定律一、考点突破：知识点考纲要求题型说明开普勒三定律1. 了解开普勒对天文学的贡献2. 掌握开普勒三定律的内容及适用条件3. 会用开普勒三定律解决问题选择题高频考点，知识相对独立，主要考查利用三定律解决天体运动的问题，涉及天体运动的参数（T、r）及天体的追及和相遇、能量等问题二、重难点提示：重点：1. 开普勒三定律的内容，2. 掌握并会用开普勒三定律解决天体运动问题；难点：天体的追及问题。一、开普勒三定律发现过程1. 两种学说地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动。日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。丹麦天文学家开普勒信奉日心说，通过四年多的刻苦计算，最终发现了三个定律。2. 发现过程：（1）被称为“星子之王”的第谷·布拉赫在天体观测方面获得不少成就，死后留下二十多年的观测资料和一份精密星表。他的助手开普勒利用了这些观测资料和星表，进行新星表编制。然而工作伊始便遇到了困难，按照正圆轨道来编制火星运行表一直行不通，火星这个“狡猾家伙”总不听指挥，老爱越轨。经过一次次分析计算，开普勒发现，如果火星轨道不是正圆，而是椭圆，那么矛盾不就烟消云散了吗。经过长期细致而复杂的计算以后，他终于发现：行星在通过太阳的平面内沿椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上。这就是行星运动第一定律，又叫“轨道定律”。（2）当开普勒继续研究时，“诡谲多端”的火星又将他骗了。原来，开普勒和前人都把行星运动当作等速来研究的。他按照这一方法苦苦计算了1年，却仍得不到结果。后来他发现，在椭圆轨道上运行的行星速度不是常数，而是在相等时间内，行星与太阳的连线所扫过的面积相等。这就是行星运动第二定律，又叫“面积定律”。（3）开普勒又经过9年努力，找到了行星运动第三定律：太阳系内所有行星公转周期的平方同行星轨道半长径的立方之比为一常数，这一定律也叫“周期定律”。二、开普勒三定律内容随着人类航天技术的飞速发展和我国嫦娥绕月卫星的发射成功，以天体运动为载体的问题将成为今后的考查热点。在现行的高中物理教材中主要引用了开普勒三大定律来描述天体运动的规律，这三条定律的主要内容如下：小学+初中+高中+努力=大学
人教版高中物理选修3-1第一章第2节《 库仑定律》教学设计
《库仑定律》教学设计
作者： 朱娟
一、教材分析
教材内容分析：
本节内容的核心是库仑定律，它是静电学的第一个实验定律，是学习电场强度的基础。本节教学内容主线有两条：第一条为知识层面上的，掌握真空中点电荷之间相互作用的规律，即库仑定律；第二条为方法层面上的，即如何研究多个变量之间关系的方法，如何间接测量一些不易测量物理量，如何研究物理问题的基本方法。
教材的处理：
本单元内容可分为两节课处理，本节为第一课时，主要是库仑定律的建立和库仑定律的简单运用，侧重点为体会研究物理的方法和研究物理规律建立的一般过程；第二课时为库仑定律的加深理解和运用。
二、学生分析
知识基础分析：
（1）掌握电荷之间存在相互作用力，且同性相斥，异性相吸。
（2）掌握电荷守恒定律，并会简单地运用。
（3）会处理共点力作用下物体的平衡，并通过偏转角度的变化判断受力的变化。
学习能力分析：
（1）学生的观察水平不断提高，能够初步独立发现事物的本质及各个主要细节，发现事物的因果关系。 （2）具有初步的归纳重点，抓住问题本质的能力。
（3）已经初步具备基础的实验操作和实验观察能力。
学法分析：
自主探究，观察分析，分组实验，讨论交流，类比总结，习题巩固。
三、教学目标
知识与技能：
（1）知道点电荷的概念；
（2）理解库仑定律；
（3）会计算真空中点电荷之间的库仑力；
（4）初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程。
过程与方法：
（1）通过实验演示培养学生的实验、观察、分析和总结能力；
（2）通过对实验方案的制定和操作，加深对研究物理问题一些常用方法，如控制变量法、放大法等实验方法的理解。
教学重点难点：
重点：
（1）学生会用库仑定律计算真空中点电荷间的相互作用力；
（2）让学生初步掌握研究物理的一些常用基本方法。
难点：静电实验的操作和对实验现象的分析归纳。
四、教学环境
教科版高中物理必修2第三章第1节《天体运动》word学案
第1节 天体运动
班别______姓名_____
【学习目标】
1．能简要地说出日心说、地心说的两种不同观点。
2．知道开普勒对行星运动描述的三定律。
3．体会科学家在宣传和追求科学真理时所表现的坚定信念和献身精神。
【阅读指导】
1．公元150年前后（适值我国东汉末年），古希腊学者__________在他的著作__________中构建了地心宇宙体系。
2．波兰天文学家__________在1543年（适值我国明王朝中叶）出版了____________，提出了日心说。他在长达36年的时间里进行了研究、观测和核校后，认为地球和别的行星一样，围绕________运行，只有________固定在这个体系的中心。这标志着科学开始从各种传统错误观念的束缚中解放出来，开辟了科学的新时代。
3．德国天文学家_________在研究他的导师丹麦天文学家_________的观测资料时，运用行星绕太阳作做圆周运动的模型，算出的________运行轨道数据与导师的观测数据之间有一个偏差，他坚信导师的观测数据是不会错的，从而断然放弃了圆轨道，而用__________进行计算，结果偏差消除了。
4．1609年（适值我国明朝末期）开普勒的_______________出版，他在此书中发表了开普勒第一、第二定律。
开普勒第一定律内容：_______________________________________________________。
开普勒第二定律内容：_______________________________________________________。
5．1619年（适值我国明朝末期）开普勒的______________出版，他在此书中发表了开普勒第三定律。开普勒第三定律内容：______________________________________________。用r代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，得到公式：______________，其中比值k是一个与行星质量无关的常量。
高中物理第三章万有引力定律及其应用第1节万有引力定律教案粤教版必修2
- 1 - 万有引力定律
一、 课标分析
《普通高中物理课程标准》的要求是：通过有关事实了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。
基于课标要求，本节课的设计就从第二节《太阳与行星间的引力》开始，将《太阳与行星间的引力》和《万有引力定律》结合起来作为一个完整的探究过程，从培养学生的物理核心素养的角度出发，本节课贯穿“问题的提出、猜想与假设、演绎与推理、结论的得出、检验论证”这一个探究性学习过程。
二、教材分析
教材通过万有引力定律的发现过程、演绎和归纳提出万有引力定律。要求学生通过史实了解万有引力定律的发现过程，强调了对物理学发展历程的展示，体现了科学探究过程的严谨、艰辛与奇妙。万有引力定律的发现具有非常重要的意义，测定出了当时的未知天体，使人造卫星上天等；促使物理学完成了第一次大综合，“天上”和“人间”的力出于同一本源，把地面上物体的运动与天体运动统一了起来，对于之后科学家追求大统一理论有引导性作用，对人类文化发展具有重要意义。
三、学情分析
从学生已有的知识结构看，学生对力、质量、速度、加速度、向心力等概念有较好的理解，并掌握了自由落体运动、平抛运动与匀速圆周运动的运动学规律。学生能够应对本节课中出现的相关推算。学生知识的获得、习惯的养成以及能力的提高，其实是学生学习的结果。新课标提出的“研究性学习”，是学生在教师的指导下，以类似于科学研究的方式，去主动地获取知识和应用知识。综上，我认为在本节，教师应根据本学科特点，合理利用教材，创设问题情境，在教师指导下，让学生自己通过问题探究和计算获得知识和增长能力，从而提高学生的科学素养。
四、教学目标
（一）知识与技能
1.知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用。
2.知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源，并能推导太阳与行星间引力的表达式。
3.理解万有引力定律的推导思路和过程，知道地球上的重物下落与天体运动的统一性。 - 2 - 4.理解并掌握万有引力定律的内容、表达式和适用条件。
教科版物理必修2 第三章 第2节 万有引力定律 巧用万有引力定律条件解题(讲义)
第1页/共3页 高中物理 巧用万有引力定律条件解题
一、考点突破：
二、重难点提示：
重点：会利用万有引力定律计算物体之间的引力；
难点：万有引力定律使用条件的理解。
一、万有引力定律的理论推证
设某一行星的质量为m，行星的运行轨道近似圆（由于行星椭圆轨道的偏心率很小，如地球为0.0167，因而其轨道可近似看作圆），根据开普勒第二定律，可将行星视为匀速圆周运动，由牛顿第二定律：
F＝ma＝m·22224)2(TmRTRRmRv 式中m——行星质量，T——行星运行周期，R——圆周轨道半径，再由开普勒第二定律.
T2k= R3 代入上式得
224kRmF 令k24 得
式中μ是一个与行星无关而只与太阳的性质有关的量，称为太阳的高斯常数；m 为行星质量。由上式可知：引力与行星的质量成正比。
牛顿通过研究引力使不同大小的物体同时落地和同磁力的类比，得出引力的大小与被吸引物体的质量成正比，从而把质量引进了万有引力定律。
牛顿又进一步用实验作了验证：他用摆做了一系列实验，实验的结果以千分之一的准确度表明，对于各种不同的物质，万有引力与质量的比例题始终是一个常数。
牛顿又接着作了大胆的假设，行星受到的引力与太阳的质量有关，并用数学作了推证地球对一切物体包括太阳的引力应为
μ′——地球的高斯常数，M——太阳的质量。
太阳对地球的引力为2RmF，式中m——地球的质量，μ——太阳的高斯常数。
根据牛顿第三定律有：F＝F′即
G 是一个与地球和太阳的性质都无关的恒量，所以引力的平方反比定律的数学形式为
二、万有引力定律及适用条件
1. 内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比。
2. 表达式：F＝221rmGm
G为引力常量（1798年由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出）。考点 考纲要求 备注
第二节库仑定律
1 札 记
物理选修3－1第一章 第二节 库仑定律
一、 课标要求
知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。
二、三维教学目标
1．知道点电荷的概念，体会科学研究中的理想模型方法
2．知道库仑定律，理解它含义及其表达式，知道静电力常数，会用库仑定律的公式进行有关运算
3．对比静电力和万有引力，体会自然规律的多样性和统一性
三、重点难点
1．重点：点电荷的概念，库仑定律的内容与应用。
2．难点：应用库仑定律进行有关计算
四、导学流程
前置复习
万有引力定律的内容是 ，公式是 。
新课学习
（一）库仑定律的探究
1．带电物体之间是存在相互作用力的，你能举出说明这一现象的实例吗？
2．提出问题：电荷之间相互作用力的大小决定于哪些因素呢？
3．实验探究：教师演示课本P6演示实验
4．实验现象分析：
（1）保持小球的带电量不变，将它离带电体Q的距离逐渐增大，丝线偏离竖直方向的角度
，这表明带电小球受到的作用力
。
（2）使小球处于同一位置，增大小球所带的电荷量，丝线偏离竖直方向的角度 ，这表明带电小球受到的作用力 。
（3）根据上述分析，请猜想一下电荷之间相互作用力的大小与哪些因素有关？具体的关系是什么呢？
2 札 记
（二）库仑的实验
（结合课本P7的第4～6段，熟悉库仑的实验装置及实验原理）
阅读课本P7第四段后思考以下问题：
1．库仑是用什么办法测算出点电荷之间相互作用力的？
2．库仑扭秤中由哪几部分组成？它们各起什么作用？
3．当时还没有电荷量的单位，库仑是怎样解决作用力与电荷量的关系的？
4．实验原理：两带电球之间的相互作用使悬挂银丝发生扭转，用 比较力的大小；库仑巧妙地解决了带电荷量的问题，即
第2节 库仑定律
第2节 库仑定律
核心素养 物理观念 科学思维 科学探究
1.明确点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件。
2.知道库仑定律的文字表达及公式表达。
3.了解库仑扭秤实验。 1.通过点电荷模型的建立感悟科学研究中建立模型的重要意义。
2.通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性。 通过实验定性了解电荷间作用力的大小与电荷量的多少及电荷间距离的关系。
知识点一 点电荷
1.静电力：电荷间的相互作用力。
2.点电荷
当带电体本身的大小，比它与其他带电体之间的距离小得多，以至于其形状、大小及电荷分布等因素对它与其他带电体之间相互作用的影响可忽略时，这样的带电 体称为点电荷。
3.实际带电体看作点电荷的条件
取决于研究问题和精度要求。在测量精度要求范围内，带电体的形状、大小等因素可忽略，也可视为点电荷。
[思考判断] (1)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷。(×)
(2)当两个带电体的大小远小于他们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷。(√)
(3)体积很大的带电体一定不能看成点电荷。(×)
(4)点电荷是真实存在的。(×)
知识点二 两点电荷间的静电力
[观图助学]
(1)O是一个带正电的物体，把带正电荷的小球挂在绝缘长细线下端，先后挂在图中P1、P2、P3等位置，会观察到什么现象？
(2)挂在绝缘长细线下端的小球在几个力的作用下处于平衡状态？
用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦，然后将两张塑料片靠近，会观察到什么现象？
1.探究实验
(1)保持小球与物体O的电荷量不变，改变小球与物体O的水平距离r，结果是r越大，θ角越小，r越小，θ角越大。
(2)保持物体O与小球的水平距离不变，改变小球的电荷量q，结果是q越大，θ角越大，q越小，θ角越小。
2.库仑定律
(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F的大小与它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
选修3-1教学案：第一章 第2节 库仑定律 Word版含解析-物理备课大师学案
1 第2节库仑定律
1.点电荷是理想模型，当带电体的大小和形状在研究的问
题中的影响可以忽略时，带电体可被看成点电荷。
2．库仑定律表达式为F＝kq1q2r2，此式仅适用于真空中的
点电荷。静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2。
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
1．实验原理：如图1-2-1所示，小球受Q的斥力，丝线偏转。
图1-2-1
F＝mgtan_θ，θ变大，F 。
2．实验现象
(1)小球带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度 。
(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度
。
3．实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而
，随着距离的增大而 。
二、库仑定律
1．库仑力：电荷间的
，也叫做静电力。
2．点电荷：带电体间的距离比自身的大小 ，以致带电体的 、 及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可忽略时，可将带电体看做
，即为点电荷。
3．库仑定律
(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积
，与它们的距离的二次方 ，作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式：F＝kq1q2r2，k＝ ，叫做静电力常量。
(3)适用条件：真空中 。
三、库仑的实验
2 1．实验装置：库仑做实验用的装置叫做
。如图1-2-2所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡。当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝 ，通过悬丝扭转的 可以比较力的大小。
图1-2-2
2．实验步骤
(1)改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与 的关系。
第一章 第2节 库仑定律
1 第一章 第2节 库仑定律
「基础达标练」
1．关于点电荷下列说法正确的是( )
A．当带电体间的距离远大于带电体尺寸时可以看成点电荷
B．一切带电体都可以看成点电荷
C．只有带电体的体积很小时才能看成点电荷
D．只有放入真空中的带电体才能看成点电荷
解析：选A 当带电体间的距离远大于带电体尺寸时，可以看成点电荷，故A正确；带电体看做点电荷的条件：当一个带电体的形状及大小对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看做点电荷，是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系，故B、C、D错误．
2．下列对于库仑定律的理解错误的是( )
A．库仑定律适用于真空中静止的点电荷
B．当半径为r的两带电小球相距为r时，可用库仑定律计算它们间的静电力
C．在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算
D．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们各自所受的库仑力大小一定相等
解析：选B 库仑定律的使用条件是真空中静止的点电荷，干燥空气中的两个点电荷间的静电力也可用库仑定律计算，A、C选项正确；当半径为r的两带电小球相距为r时，不能再看做点电荷，库仑定律不再适用，B选项错误；库仑力是相互作用力，相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们各自所受的库仑力大小一定相等，D选项正确．
3．为了研究电荷之间的相互作用力跟什么因素有关，小宇做了如下实验：把一个带正电的物体放在A处，然后将挂在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3处，发现情况如图所示．由此，小宇归纳得出的初步结论是( ) 2
A．电荷之间的作用力大小随距离增大而减小
B．电荷之间的作用力大小随距离增大而增大
C．电荷之间的作用力大小随距离的增大先增大后减小
D．电荷之间的作用力大小与距离无关
解析：选A 小球远离带正电的A球，说明细线悬挂的小球带正电，悬挂的小球离带正电的A球越远，受到的作用力越小，同种电荷距离越近排斥作用越强，所以，电荷之间的相互作用跟距离有关，且电荷间的作用力大小随电荷间距离的增大而减小，故A正确，B、C、D错误．