Plan de lección de la ley de Coulomb para física en segundo y tercer grado.
1. La ley de Coulomb no es solo la ley básica de interacción entre cargas, sino también la base para aprender la intensidad del campo eléctrico. Requiere que los estudiantes comprendan no solo cualitativamente sino también cuantitativamente.
2. Los conceptos de electrificación por fricción, la interacción de dos cargas y la cantidad de carga en esta sección se han expuesto en la escuela secundaria y tienen cierta base. Sobre la base de la revisión de los conocimientos de la escuela secundaria, concéntrese en explicar las propiedades de los objetos cargados desde la perspectiva de la estructura atómica.
3. A través del análisis de la carga por contacto, la carga por fricción y la carga por inducción, los estudiantes se dan cuenta de que la esencia de cargar un objeto es la transferencia de electrones, lo que rompe la neutralidad eléctrica del objeto. el que pierde electrones tiene carga positiva, el objeto que adquiere electrones tiene carga negativa. La transición a la ley de conservación de la carga es natural y fácil de aceptar y consolidar aún más las ideas de conservación para los estudiantes de secundaria.
4. En el proceso de análisis y pensamiento, los estudiantes comprenderán la ley de conservación de la carga y el concepto de carga elemental. Al mismo tiempo, se debe infiltrar en la enseñanza la idea de "ver la esencia a través de los fenómenos".
5. Muestre el contenido de la ley de Coulomb y el proceso de descubrimiento de esta ley por parte de Coulomb, y enfatice las condiciones y el significado de esta ley.
2. Análisis de la situación de aprendizaje
Los alumnos aprendieron los conocimientos básicos de electricidad en secundaria, lo que allanó el camino para la transición a esta sección. Los estudiantes ya tienen ciertas habilidades de investigación, de pensamiento lógico y de razonamiento y cálculo. Capaz de descubrir y resolver algunos problemas a través de la observación y el pensamiento bajo la guía del profesor. Por tanto, es necesario revisar los dos tipos de cargas y su interacción, el concepto de carga y el conocimiento de la electrificación friccional.
3. Análisis y sugerencias sobre métodos de enseñanza
1. A partir del aprendizaje de secundaria, los estudiantes pueden revisar y consolidar conocimientos sobre cargas eléctricas a través de experimentos demostrativos o reproducción multimedia. Primero, use materiales didácticos. El experimento simple que se presenta en permite a los estudiantes observar la fuerza de interacción entre piezas de plástico que se frotan y adivinar qué factores están relacionados con la fuerza. Luego, se realizan experimentos para verificar cualitativamente si la conjetura es correcta y, sobre esta base, se introduce el proceso de descubrimiento de la ley de Coulomb.
2. Al explicar la carga puntual, puedes referirte al concepto de partícula para obtener una explicación y dejar claro que la carga puntual es un modelo físico idealizado.
3. El establecimiento de conceptos y leyes importantes en el desarrollo de la física fue logrado por los científicos a través de una exploración minuciosa. Es el resultado de un gran avance en la forma de pensar original y refleja la creatividad de los científicos. Cómo aprovechar al máximo este valioso material requiere que los profesores creen situaciones problemáticas para "inducir" y "guiar" a los estudiantes. Esta lección intenta el proceso de dibujo de la ley de Coulomb.
4. Utiliza la pregunta "Piensa y discute" para comparar las similitudes y diferencias entre la ley de Coulomb y la ley de la gravitación universal.
5. Realice experimentos de demostración para que los estudiantes comprendan claramente qué es la inducción electrostática. Sobre esta base, los estudiantes saben que la carga por inducción no produce cargas eléctricas, sino que separa las cargas positivas y negativas en un objeto de modo que las cargas eléctricas se transfieren de una parte del objeto a otra, lo que explica con más detalle la ley de conservación de la carga.
Cuarto, objetivos de enseñanza
Conocimientos y habilidades
1. Comprender el proceso cognitivo humano de los fenómenos eléctricos, experimentar el método científico de la exploración humana de las leyes naturales, Actitud y espíritu.
2. Comprender el tamaño de las cargas elementales y la ley de conservación de la carga, y saber que la esencia de la electrificación por fricción y la electrificación por inducción no es crear cargas, sino transferir cargas.
3.Comprender el significado y expresión de la ley de Coulomb, y conocer la constante electrostática. Comprender las condiciones aplicables de la ley de Coulomb y aprender a utilizar la ley de Coulomb para resolver problemas simples.
4. Infiltrarse en el pensamiento idealista y cultivar la capacidad de simplificar el pensamiento abstracto a partir de problemas prácticos y establecer modelos físicos.
(2) Proceso y métodos
1. Los profesores inspiran a los estudiantes a comprender el conocimiento abstracto a través de métodos experimentales y métodos de enseñanza de problemas.
2. Al comprender los métodos científicos comúnmente utilizados por los científicos para comprender el proceso natural, los estudiantes pueden capacitarse para hacer un buen uso de los métodos de aprendizaje de la física, como la analogía, la idealización y la experimentación.
Actitudes y valores emocionales
1. A través de materiales de lectura, mostrar el pensamiento científico lleno de sabiduría y aura en el proceso de desarrollo de la física, y llevar adelante la fuerte voluntad y la ciencia del pasado. físicos para explorar la verdad.
2. Al comparar la comprensión del cielo y la tierra sobre la electricidad, así como la comprensión cualitativa y cuantitativa, teológica y científica de los fenómenos eléctricos, los estudiantes pueden comprender el proceso de comprensión humana de las cargas eléctricas y cultivar a los estudiantes. ' Interés por explorar la naturaleza.
3. Al discutir el proceso de exploración de la ley de Coulomb, los estudiantes pueden dominar los métodos de investigación científica y estimular su entusiasmo por la ciencia.
Verbo (abreviatura de verbo) Puntos clave de esta sección
¿Qué es el fenómeno electrostático? ¿Cuál es la interacción entre cargas? ¿Cuál es la tarifa?
2. ¿Qué es el fenómeno de la electrificación por inducción? ¿Qué es la neutralización?
3. ¿Cuál es el contenido de la ley de conservación de la carga? ¿Cuál es el cargo en yuanes?
4. ¿Cuál es el contenido de la ley de Coulomb? ¿Cuáles son las condiciones aplicables?
6. Análisis de las dificultades de enseñanza
(1) Puntos clave
1.
(2) Dificultades
1. Comprender el concepto abstracto de carga.
2. Discusión del proceso de descubrimiento de la ley de Coulomb.
(3) Formas de superar las principales dificultades
1. Explicar la ley de Coulomb y sus condiciones aplicables, explicar las características de la conformidad de la fuerza de Coulomb y cumplir con la tercera ley de Newton.
2. Para demostrar cualitativamente la ley de Coulomb, la superficie de la bola cargada debe ser lisa para evitar la descarga de la punta, el soporte debe seleccionarse con un buen rendimiento de aislamiento y el aire debe estar seco.
3. Está claro que la unidad de k está determinada por cada unidad de cantidad en la fórmula, y su valor se determina experimentalmente.
7. Diseño del proceso de enseñanza
(1) Introducción de nuevos cursos
(La multimedia muestra la historia del desarrollo electromagnético)
El los antiguos han descubierto El fenómeno de la electricidad estática es principalmente el destello y el sonido al peinarse o frotar lana, seda, algodón y otras prendas. Los antiguos griegos descubrieron que el ámbar puede atraer luz y objetos pequeños;
El inglés Gilbert (1544-1603) fue el primer científico que estudió sistemáticamente los fenómenos electromagnéticos. Descubrió que tanto el ámbar como los imanes atraían objetos, pero con propiedades diferentes. Después de investigar, descubrió que muchos otros objetos pueden atraer a otros objetos pequeños después de frotarse contra ellos. Electricity (Amber) también inventó el electroscopio para realizar experimentos.
El alemán Otto Glick (1602-1686) y alcalde de Magdeburgo utilizó la bomba que inventó para realizar experimentos en el hemisferio de Magdeburgo. En 1654, inventó el primer motor de arranque por fricción, que podía generar; una gran cantidad de carga. Con estas máquinas herramienta se llevaron a cabo diversos experimentos de mecanizado por descarga eléctrica; también se realizaron experimentos sobre la electrificación del cuerpo humano, lo que hizo que toda la sociedad alemana se interesara por la electricidad entre los años 1940 y 2008. Mucha gente compró motores de fricción para experimentar como entretenimiento y también popularizó enormemente el conocimiento eléctrico. El conocimiento de la electricidad se extendió por toda Europa.
El electricista francés Nolet actúa frente a la catedral de Notre Dame. Pidió a 700 monjes que se alinearan tomados de la mano. Cuando el líder levantó la botella de Leyden para descargar la electricidad, descubrió que 700 monjes saltaron al mismo tiempo, lo que demuestra el poderoso poder de la electricidad.
El experimento de la cometa de Franklin demostró que el rayo es un fenómeno de descarga y, en base a ello, inventó el pararrayos.
Nueva lección.
1. Un rayo cayó durante nueve días: la historia de la invención del pararrayos por parte de Franklin.
Un día de julio de 1752, en Filadelfia, América del Norte, un científico llamado Franklin llevó a cabo un experimento sensacional: esa tarde, el cielo estaba oscuro y se arremolinaban nubes oscuras. De vez en cuando, relámpagos azules y blancos destellaban en el cielo y se oían truenos sordos, lo que indicaba que se avecinaba una terrible tormenta.
"¡Este es el clima más adecuado!" Franklin y su hijo William tomaron una cometa y una botella de Leyden (un contenedor que se puede cargar y descargar) y corrieron hacia un cobertizo de paja en un campo en los suburbios. .
Esta no es una cometa cualquiera: está hecha de seda, con un fino alambre de metal atado en la parte superior a modo de "receptor" para atraer los rayos; el alambre está conectado a la cuerda que se usa para volar las cometas. para que la cuerda se convierta en conductor después de ser mojada por la lluvia; ate una cinta en el otro extremo de la cuerda como aislante (seco) para evitar que el experimentador reciba una descarga eléctrica entre la cinta y la cuerda; cuelgue una llave como; un electrodo.
Franklin y su hijo rápidamente aprovecharon el viento y lanzaron la cometa al cielo. La cometa es como un pájaro fuerte que vuela lentamente hacia el mar de nubes.
El padre y el hijo se escondieron bajo el alero de la cabaña, agarrados a la cinta que no estaba mojada por la lluvia, y contemplaron el movimiento de la cometa.
De repente, un relámpago deslumbrante cruzó el cielo. Franklin notó que las fibras de la cuerda de la cometa se levantaron de repente. Esto muestra que se ha transmitido un rayo a través de la cometa y la cuerda guía. Franklin estaba tan feliz que no pudo evitar estirar su mano izquierda y tocar la llave de la cuerda guía. Con un estallido, saltó una pequeña chispa azul.
"¡Esto es electricidad!", gritó Franklin emocionado.
"Tráeme la botella de Leyden", le gritó Franklin a William. Rápidamente conectó la llave de la cuerda guía a la botella de Leyden. En la jarra de Leyden saltaron chispas. Esto significa que la jarra de Leyden está llena.
Después, Franklin llevó a cabo una serie de experimentos utilizando rayos recogidos en botellas de Leyden, que confirmaron además que los rayos eran exactamente iguales a la electricidad ordinaria.
El experimento de la cometa de Franklin destrozó por completo los dichos populares de que los rayos son "fuego de Dios" y "explosión de gas", permitiendo a las personas comprender verdaderamente la naturaleza de los rayos. Por eso, la gente dice: "Franklin separó a Dios del rayo".
El experimento de la cometa de Franklin nunca se realizó por impulso. Hace unos años, se dedicó a la investigación de la electricidad y señaló la esencia de la electricidad antes de que la gente supiera qué era.
Se inspiró durante un accidente de investigación. Una vez, conectó varios frascos de Leyden para aumentar la capacitancia. Inesperadamente, durante el experimento, su esposa Lide tocó accidentalmente la botella de Leyden. Hubo un sonido de "explosión" y una chispa eléctrica brilló y Lide cayó al suelo, con el rostro pálido. Se tomó una semana de descanso para recuperarse.
"¿No son lo mismo los rugidos y chispas de la jarra de Leyden que los relámpagos?" Franklin propuso audazmente esta idea. Después de pensarlo repetidamente, dedujo que los rayos eran electricidad ordinaria y encontró 12 similitudes entre los dos: ambos emitían luz brillante; el color de la luz era el mismo; las rutas de los rayos y las chispas eran tortuosas y se movían extremadamente rápido; conducido por metales; puede producir explosiones o ruidos; puede existir en agua o hielo; puede atravesar un objeto; puede derretir metales; puede causar quemaduras en materiales inflamables;
En 1747, Franklin escribió sus pensamientos en un artículo "Sobre la coherencia del rayo y la electricidad". Envió el documento a su amigo Collinson, miembro de la Royal Society. Pero cuando Collinson envió el artículo a la Royal Society para su discusión, fue objeto de burlas. Muchos científicos autorizados piensan que las opiniones de Franklin son ridículas y "tratan la ciencia como la fantasía de un niño".
A pesar de las burlas y burlas de las autoridades, Franklin finalmente arriesgó su vida y realizó un experimento con una cometa con todos los preparativos.
Franklin no sólo aprendió la naturaleza de los rayos gracias al experimento de la cometa, sino que también confirmó que los rayos pueden "caminar" desde el cielo. "Los rayos suelen caer sobre los edificios altos. ¿Se puede construir una escalera para que bajen los rayos?", pensó Franklin.
Justo cuando Franklin estaba pensando en este problema, desafortunadamente, llegaron noticias de San Petersburgo, Rusia: el 26 de julio de 1753, el científico Lichtman fue alcanzado por una chispa eléctrica durante una operación para verificar el experimento Kill de Franklin. Esto fortaleció la determinación de Franklin de desarrollar dispositivos de protección contra rayos.
Primero realizó un experimento en su casa: en la alta chimenea del techo, se instaló una delgada varilla de hierro de 3 metros de largo con una punta muy afilada, atada a la parte inferior; extremo de la varilla de metal; a lo largo de las escaleras, lleve el cable de metal a una bomba de agua en la planta baja (la bomba de agua está en contacto con la tierra, divida el cable de metal que atraviesa la habitación en dos secciones); los dos cables a cierta distancia, y cada sección tiene una pequeña campana. De esta manera, si un rayo entra desde la delgada barra de hierro y entra a la tierra a través del alambre de metal, cuando los dos alambres estén tensos, el pequeño reloj se sacudirá y emitirá un sonido.
Un día, hubo relámpagos y truenos, y se avecinaba una tormenta. Acompañado por el sonido de los truenos y la lluvia, Franklin, que esperaba junto a la campanita en la habitación, escuchó el sonido claro y dulce de la campanita. Él sonrió felizmente.
Franklin llamó pararrayos a la delgada barra de hierro.
La aparición del pararrayos despertó la oposición de la iglesia. Creen: "Apuntar el poste puntiagudo del techo hacia el cielo es una falta de respeto a Dios". "Interferir en los asuntos de Dios y decirle a Dios qué hacer será castigado por Dios".
Sin embargo, hay Después. Durante una tormenta, la santa iglesia se incendió, pero la casa equipada con pararrayos quedó ilesa. Como resultado, la gente reconoció el papel de los pararrayos y los pararrayos se extendieron rápidamente. En 1784, los pararrayos se utilizaban en edificios de gran altura en toda Europa.