猜想:电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关?
可能因素:距离、电荷量及其他因素。
[事件2]
教学任务:设计方案 定性探究
师生活动:
Ⅰ:定性探究一:探究F与r之间的定性关系 (学生讨论设计实验方案)
为了探究F与r之间的定性关系,对其他因素(如:电荷量、带电体的形状)我们应该如何处理?
只改变r的大小,保持其他条件不变。(让学生回忆起控制变量法)
[实验设计方案]
实验器材:如图所示。其中A、B是两个直径为1.5 cm泡沫小球,小球的外层均匀涂有墨水,使之可以通过接触带电,A球用长为60 cm左右的绝缘棉线悬挂于铁架台上。
实验操作:使A、B两球带上同种电荷,发现B球离A球越近,A球偏离竖直方向就越大(实验中最好保持两球在同一水平面上)。
现象说明:
大家是如何判断小球A所受的库仑力F大小的变化的?
(通过偏离竖直方向的角度θ的大小,角度θ越大A所受的库仑力就越大。)
偏转角θ与小球A所受的库仑力F的大小关系如何?(F=mgtanθ)
特别提醒:由于在这里我们没法直接测量出力F的大小,而是通过偏转角θ的变化来判断F的变化这种方法就是测量变换法(间接测量法)。
实验结论:电荷量不变时,改变带电体间距离r,两电荷间的作用力F随距离r的减小而增大。
Ⅱ:定性探究二:F与q之间的定性关系 (学生讨论设计实验方案)
只改变q的大小,保持其他条件不变。
[实验设计方案]
实验器材:将两个直径为1.5 cm、外层均匀涂有墨水的泡沫小球,用长为60 cm左右的细导线连起来,然后用绝缘棉线悬挂于铁架台上。再将导线接到手摇静电感应器的一个小球上。
实验操作:摇动手柄,使A、B两球带上等量的同种电荷,发现手摇得越快,两球间的距离越大,即偏角越大。
特别提醒:由于要保持距离不变,通过改变电荷量的大小比较困难,而前面已经得出了F与R的定性关系,这里学生一般能够看出q越大,F就越大。
现象说明:
1.转得越快说明什么?(转得越快,说明两小球的带电荷量越多。)
2.两球距离(偏角)越大说明什么?(两球距离(偏角)越大说明两球间的相互作用力越大。)
实验结论:若距离不变,改变电荷量,两电荷间的作用力F随电荷量q的增大而增大。
[事件3]
教学任务:简要介绍物理学史,初步感受平方反比规律的得出