高中专题五《选修3—1》中关于“库仑定律”的集体备课案例(下)

高中物理专题五（下）格物万象，究理天人。奥秘无处不在，探索无处不在，思维无处不在。共和国的基础教育开始了全面灵醒，中华共和国崛起的关键在于全民族的素质提升。新中国历史上进行的历次基础教育课程改革，负载的也是这一伟大的使命。将课改推向深入的关键，在于教师能够正确理解课程改革的基本理念并付诸实践。今天，格物究理探索后又一次扬帆。为把课程改革推向众生，让我们并肩前行。高中专题五《选修3—1》中关于“库仑定律”的集体备课案例（下）在本专题中，针对普通中学的一位普通老师关于“库仑定律”的常规教学设计，进行了先后三次集体讨论。展示这类常规课的集体备课过程旨在探讨对于一般学校的普通老师如何在以前教学的基础上逐步深入新课程，提升教学效率及教学水平。我们认为没有绝对完善的教学设计，只有不断改进、不断完善的教学设计！本集主要内容一、授课老师陈述《选修3-1》“库仑定律”的第三次教学设计二、第三次集体讨论及第三次教学设计的修改三、《选修3-1》“库仑定律”的教学实录赵保钢教授：各位老师，大家好！今天呢，我们继续集体备课。蓝天宝老师呢，针对上一次，各位老师对他提出的建议以及他自己回去之后经过充分的思考，现在啊，他又把重新思考了的教学设计，向大家做一个介绍，那么，首先呢，我们还是听蓝天宝老师的介绍。接下来请看蓝天宝老师的第三次备课。蓝天宝老师：各位老师，大家好！经过上一次的备课之后，我对整个内容进行了一些修改，我在讲解过程中，重点是强调我修改的地方。首先是教材分析，第一部分，首先是通过带电气球带动使易拉罐滚动互动实验，引起同学对静电力的思考，我们的引入，做了一些修改。好，下面一个，第二个，理想模型的建立，它的引入，我们把它简化一下，为了研究的方便，到了后面，库仑定律的应用加了一个变动，就是说通过前面做实验，后面学习了库仑定律之后，需要应用库仑定律解释前面的一些实验现象。学情分析，没有做更大的一些改变。教学目标，和上次相似。这一次重点，我们整个内容，它围绕的中心，围绕的重点，是库仑定律及其应用，难点是库仑定律的定性探究。首先，我们整个的教学过程设计，第一部分先回忆一下上一节课讲到的一些知识，三种起电的方式，摩擦起电，接触起电，还有一个感应起电。另外还有一个，同种电荷相斥，异种电荷相吸的相互作用规律。接下来，开始做迷你小实验。第一部分，由老师演示让气球摩擦起电，让气球靠近易拉罐，会发生什么现象？这个地方要让学生体会到，带电的气球，它对易拉罐产生的静电力的作用。接下来，老师和同学进行互动实验，请另外一个同学再用一只气球摩擦起电，从相反的方向靠近易拉罐，比赛看谁的气球力量大。做了这个实验之后，简单分析一下取胜的窍门，分析完这个窍门之后，我们要提醒同学们，这些取胜的窍门跟静电力的联系到底是什么样的？这个就是我们今天要讲的内容：库仑定律。好，为了更方便地研究库仑定律，首先，第一个我们要学习一个理想的模型，这个模型就是点电荷模型。为了研究的方便，某些情况下，将带电体简化为一个带电荷的点，就是点电荷。点电荷是一个理想化“物理模型”，忽略次要因素：形状、大小、电荷分布，突出主要因素：电荷。那么这个地方，我们可以联系一下，在高一的时候讲到的质点，那么质点的话，它是忽略形状和大小，但是它突出的主要因素是质量，而点电荷也是类似，但是，它们还有一些差别，就是说，忽略次要因素，这里多了一个电荷分布，而突出的主要因素呢？这个地方突出的是，点电荷，它的一个电荷的本质属性。这个地方做一个简单的思考：可不可以这样说：大带电体不能当做点电荷，小带电体才能当做点电荷？这个地方我们要引出这样一个条件，就是带电体的大小形状电荷分布在研究问题时可以忽略不计。假如说我们后面做探究实验的时候，比如说这种情况下：两个小球相隔一段距离，什么样的情况下才能够看做点电荷呢？需要满足这样一个条件就是两个小球之间的距离要远远大于它们的半径。这是一个对科学思维方法的理解。下面是一个定性探究实验。首先，关于思考第一个问题怎么判断相互作用力的变化？同学们的分析应该说是比较直观的，直观的判断就是说：这个小球它偏的角度越大它的相互作用力就越大。这个地方简单扼要的说一下，实际上根据平行四边形法则：F=Gtanθ，我们根据这个公式也可以简单地推出：这个偏角和相互作用力之间的关系。这是第一个问题。第二个问题：研究相互作用力和距离的关系时，怎么避免或者减小电荷量的影响？这个就需要同学们运用到控制变量法。然后通过演示实验，这个需要老师自己演示，可以得出两个结论：1.两个电荷间的作用力随它们之间的距离的增大而减小；2.两个电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大。这个地方简单的区别一下定性实验和定量实验，就是这样一个简单的提问：能不能简单地通过这个实验，就可以得出库仑定律？这个是定性。简单分析一下定性和定量的区别。接下来我们如果要定量地研究库仑力和距离和电荷量的关系怎么去研究？我们这个地方就简单地回顾一下还原库仑研究的一个历史，简单介绍一下库仑。他是法国兵工军官、物理学家、科学院院士。这里着重说明一下库仑在做实验时也想到了万有引力。这个地方我们就可以简单地回顾一下万有引力的公式：2rGMmF我们把这个万有引力的公式和前面的定性的研究联系起来，万有引力里面又包含了这样一个关系，就是说，万有引力随两个物体的质量增大而增大，随它们距离的平方成反比，它是随距离的增大而减小，这是一个定性的。库仑就联想到牛顿对万有引力的一个研究，于是他就做出了一个大胆的推测，怎么样的推测呢？前面的定性研究里面得出了这样一个规律，就是静电力和电荷量成正比，而万有引力里面，万有引力和质量成正比，前面定性研究里面还有一个结论，就是，静电力和距离的平方成反比，而这个地方，万有引力里面也有这个关系，万有引力和距离的平方成反比。所以后边就大胆推测，是不是这个时候，电荷间的作用力和万有引力是不是都遵从平方反比的关系？于是，库仑就用他的专业知识发明了库仑扭秤，就左边这个图，精确的研究，到底这个作用力和距离是什么样的一个关系呢？到最后终于推出了库仑定律。下面我们就来学习一下，什么是库仑定律。库仑定律这一部分内容，是我们这些内容的重点，也是我们这些内容的中心。把内容说完之后，注意一下适用条件，真空中的点电荷也适用于空气中的点电荷。这个地方提醒同学们，本来库仑定律的内容是适合于真空中，但实际上由于空气中和真空中相差不是很大，所以也可以适用于空气中的点电荷，并且，库仑研究库仑定律也是在空气中进行的。下面注意两个东西，就是牛顿第三定律，还有一个，如果是多个电荷作用时，采用力的合成求合力。我们介绍完库仑定律之后，就需要热炒热卖，库仑定律的一个运用。我把前面的实验就放到后边来了。第一个问题，为什么气球能吸引易拉罐，现在我们学习了库仑定律，用库仑定律解释一下前面的实验现象。这里可以做一个简单的分析。带电的气球，它会造成易拉罐这个电荷的移动，靠近这个里面，假如说这个气球带正电荷，靠近里面的负电荷，远离的那一面，带正电荷。那么这个时候，注意，靠近的那一面，由于它带负电荷，这时候，气球就会对它产生一个向右的吸引力，而另外一面话，它会产生正电荷，这个时候气球会对正电荷产生一个向左的排斥力。但是这个易拉罐，它总的合力是向右的，所以表现出来呢，就是这个易拉罐被气球给吸引过去了，这是我们运用库仑定律要解释的第一个实验里面的现象。下面一个，其实刚刚我们在前面也做了一个铺垫，要让同学分析一下取胜的窍门。我们就结合一下取胜的窍门，联系一下库仑定律。比如说，什么样的一个取胜的窍门呢，摩擦气球的时候，我们可以多磨擦几下。还比如说，我们使用带电气球的时候，带点气球可以靠近易拉罐更近一些，这样可以增大一下静电力。这里也是应用到了库仑定律。接下来的内容是怎么解决一维问题和二维问题，这里就和前面讲过的万有引力进行一个具体的对比。先求出大小，再用比例的方法求出它们的关系。注意，第二个，还有一个问题，这个地方稍微进行了一些修改。首先，这是一个三个电荷的求它们之间的静电力大小的问题，首先，做出系统图，整个图形，要标出来所有的距离和角度的大小。再一个，根据所做的图形利用相互作用规律，前面我们所提到的牛顿第三定律，这个地方就实际地应用了，利用相互作用规律，作出力的示意图，然后再利用库仑定律公式计算力的大小。接下来就是检查的部分，整个过程，分析和上次差不多。这里要注意应用正交分解。模拟作业，都一样。后面，上一次是课堂小结，这一次改成了课后思考。首先，如果带电体看做点电荷，需要忽略哪些因素，这个同学们都可以回答，有三个因素。把上一次介绍理想化的方法，直接放到这个地方，让同学们去思考。比如说质点，动滑轮，光滑平面，这个问题留给同学们自己思考，我们可以简单的提醒一下。下面一个，静电力和万有引力有什么相似处不同处呢？这个地方要注意，相似处实际上我们前面已经简单地分析了，就是说，它们的公式成正比成反比，有什么样的相似处。另外一个介绍一下不同的地方，这个地方我们让学生自己去体会。第一个，万有引力和静电力它们属于不同性质的力。第二个，万有引力只能是引力，而静电力可以是引力也可以是斥力。好，整节课我就修改到这里，接下来再请各位老师指正一下。赵保钢教授：各位老师，刚才蓝天宝老师把他的教学设计做了一个简单的介绍。接下来，我们就围绕这个教学设计做一个讨论。邓磊老师：刚才，我们听到蓝天宝老师这堂课的教学设计，和上一次课和前一次课比起来的话应该说做了一定的调整，我们发现当做减法之后的这堂课的线索就显得更加清晰。而蓝老师呢，应该来说，就上一次的内容相比，在容量上进行了一定的删减，然后在线条上也让我们感觉到比较的流畅，然后也看到了实验的目的，实验的过程，实验的结果，这些都为我们的库仑定律做好了充分的铺垫，而也体现了课标的要求，特别是强调了库仑定律这一块，知道库仑定律的要求。然后，我们看到，从引入实验，到后面的电荷间作用力的大小跟距离跟电量的关系，再到库仑定律的提出。最后，在库仑定律提出的过程中，又把和万有引力之间的联系，从物理学史的这个角度进行了联系，应该来说是非常好的。特别值得说一下的就是，蓝老师，把一些课后作业给了学生，把以前的教学内容变成了课后作业，让学生去思考，这样的话，应该来说，在层次上，在逻辑上，在清晰度上都有了相当的提高。只是，可能因为是说课的关系，在库仑定律这一块强调的时候，可能，让我们感觉到，也许上课的时候能体现出你的重点放在这个地方。虽然说课我们也看到了重点，但是特别是对于定律的描述，定律的得出，定律的应用相关的东西。可能因为没有学生跟你进行互动，让我们看得不是那么的清楚，我想需要在另外的教学过程当中让我们去进一步的发现。总的来说，这一次，蓝老师的修改挺好的。有一个细节的问题，就是你要解释的时候，你最后是来解释谁能赢这个实验，你让学生把谁能赢，就是两个气球和一个易拉罐联系到库仑定律，能够有这样的联系吗？会不会出现一些科学上的问题？蓝天宝老师：就是它和静电力的关系，就是取胜的技巧和静电力的关系。邓磊老师：静电力的关系是跟电量的大小以及距离的平方成反比的意思吗？你还是想要把它联系到库仑定律上？蓝天宝老师：是的，就是说，这个取胜的技巧肯定和静电力的大小有关，因为比赛的结果就是静电力的大小，是吧？到底它们有什么样的联系呢？实际上这个就联系到库仑定律，我是这个意思。赵逸庶老师：我非常同意邓老师的说法，就是你这节课，给我感觉就是说，经过改进之后，重点比较突出。然后这个教学内容，特别是把这个以前的一些习题放在课后思考上，我觉得这个很好。我觉得有一点，不知道刚才你是口误呢，还是其它什么考虑？描述上（可能有一点问题），比如说通过定性的实验，还没有定量的时候，就是说，想让学生思考从这里能不能得出库仑定律。你是想说能不能得出这个力的大小和距离平方成反比，和电量的乘积成正比，（从而）得出库仑定律？我认为这个时候学生还不知道是什么是库仑定律，我觉得你刚才表达上可能有点不太清楚。赵保钢教授：我听到你的介绍，刚才邓老师和赵老师充分肯定了你的教学设计，我就不再重复了。我就有几个问题。第一个问题就是你的第一个导入的实验，你在第一个导入实验过程之中，是一个游戏，游戏