9.2 库仑定律 学案-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

人教版（2019）物理（必修第三册） 第九章 静电场及其应用 第2节．库仑定律 【课标要求】 知道点电荷模型．知道两个点电荷间相互作用的规律．体会探究库仑定律过程中的科学思想方法． 【学习目标】 1. 通过实验探究电荷间作用力的规律． 2. 理解并应用库仑定律和静电力的概念． 3. 掌握影响库仑力的各种因素． 【学习重难点】 重点：理解库仑定律的内涵和适用条件. 难点：用库仑定律的公式进行有关计算，静电力的叠加原理计算点电荷受多个点电荷作用力． 课本导练 预备知识 1. 库仑定律 （1）点电荷：________________________________________________． （2）库仑定律 ①内容：___________________________________________________． ②公式：静电力F＝___________，其中k＝___________，叫作_____________． 预习自测 1．真空中有两个完全相同的均匀带电金属小球（可视为点电荷），带电量分别为-Q和+3Q，将它们放在相距为 的两点，它们之间库仑力的大小为F；若将它们接触一下，再放回原来的位置，它们之间库仑力的大小是（ ） A． B． C． D． 2．真空中两个带等量异种电荷的相同的金属小球A和B（均可看作点电荷），分别固定在两处，两球之间的静电力为 .现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，此时A、B之间的静电力变为多少？若再使A、B之间距离增大为原来的2倍，则它们之间的静电力又为多少？ 3．在边长为a的正方形的每个顶点上都放置一个电荷量为q的点电荷，如果保持它们的位置不变，每个电荷受到的其它三个电荷的静电力的合力是多大？ 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示． 1. 半径为 的两个金属球，其球心相距 ，现使两球带上等量的同种电荷 ，两球之间的静电力 吗？说明道理． 2. 将电荷量Q分配给可视为点电荷的两个金属球，间距一定的情况下，怎样分配电荷量才能使它们之间的静电力最大？请进行论证． 点评点拨 一、电荷之间的作用力 点电荷 1. 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在． 2. 带电体能否看成点电荷视具体问题而定．如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷． 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成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． 电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力． 2. 表达式：F=k 表达式中k=9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量，其物理意义是当两个电荷量为1 C的点电荷在真空中相距1 m时，相互作用力是9.0×109 N．库仑力是性质力． 库仑定律适用范围 1. ___________________________________________． 2. ___________________________________________． 3. ___________________________________________． 4. ___________________________________________． 例1． 如图所示，一带正电的导体球M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上．当小球N静止时，丝线与竖直方向成θ角，由此推断小球N带_____电荷（选填“正”或“负”）．若把导体球M靠近带电小球N，则丝线与竖直方向的夹角θ将_____（选填“变大”或“变小”）． 二、库仑的实验 实验原理 如图甲所示，在细金属丝下悬挂绝缘杆，杆一端有金属小球，另一端有平衡小球，金属小球旁固定另一金属小球，两金属小球均带有同种电荷，根据同种电荷相互排斥，杆转动，扭动悬丝上端的旋钮，悬丝的扭转力矩和库仑力的力矩平衡，通过扭秤外壳的刻度读出圆心角，可测出两金属小球之间的库仑力． 甲 乙 实验方法 控制变量法，微小量放大法． 实验步骤 1. 保持两个带电小球电荷量不变，改变距离，记录悬丝扭转的角度，寻找库仑力与距离的关系． 2. 保持两个带电小球间的距离不变，逐渐减少固定小球所带的电荷量，记录悬丝扭转的角度，寻找库仑力与小球所带电荷量的关系． 实验结论 F∝ 或 例2． （1）卡文迪什通过实验研究得出引力常量的实验装置示意图是图_______；库仑通过实验研究得出电荷之间相互作用力规律的实验装置示意图是图_______（填“a”或“b”)． （2）卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G．为了测量石英丝极微的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是_______． A．增大T形架横梁的长度 B．利用平面镜对光线的反射 C．增大刻度尺与平面镜的距离 三、静电力计算 库仑力与万有引力的比较 库仑力 万有引力 表达式 力的作用效果 适用条件 实验 相同点 例3． 相距L的点电荷A、B的带电荷量分别为4Q和–Q，要引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态．求引入的第三个点电荷C的电性、电荷量和放置的位置． 小结小测 一、课堂小结 1. 我们发现库仑定律和万有引力定律十分相似，你是否能够指出其相似的地方？你猜猜导致这个现象的原因是什么？ 2. 请列举一下库仑定律不适用的条件．库仑定律是否还遵循牛顿定律？为什么？ 二、课堂小测 1. 探究电荷之间的作用力与某一因素的关系时，必须采用控制变量法．（ ） 2. 只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷．（ ） 3. 当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷．（ ） 4. 两点电荷所带的电荷量越大，它们间的静电力就越大．（ ） 5. 两点电荷所带的电荷量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大．（ ） 6. 若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力．（ ） 【参考答案】 例1 正；变大 例2 （ 1）a；b；（2）BC 例3 +4Q，电荷B的右侧L处 二、课堂小测 【答案】1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.× 学科网（北京）股份有限公司 $$