第二节 库仑定律（导学案）物理粤教版2019必修第三册

第二节 库仑定律 1.物理观念：引导学生了解库仑定律，体会电荷之间的相互作用力的大小与哪些因素相关，为学生构建更完整的相互作用观念。 2.科学思维：通过类比质点模型，让学生建构理想化的点电荷模型，知道建立点电荷模型的条件体会建构模型是物理学中重要的研究方法之一；通过了解库仑定律的建立过程，让学生体会类比在该过程中的重要作用，并能意识到类比不是严格的推理，类比提出的猜想是否正确需要实践的检验。 3.科学探究：通过对库仑扭秤的观察，引导学生思考库仑扭秤的工作原理，体会实验中通过力矩平衡实现“小量放大”的精妙实验设计，提升学生设计实验的能力。 4.科学态度与责任：通过了解库仑扭秤实验，让学生体会科学研究的一些共性与创新，使学生在学习和应用科学知识的过程中，养成尊重事实、善于反思和勇于创新的科学态度。 1.了解库仑定律探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。2.知道点电荷的概念，明确带电体可以看作点电荷的条件(重点)。 3.理解库仑定律的内容、公式及适用条件(重点)。 4.理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算(难点)。 【知识回顾】 第一节　静电现象 一、各种起电方式： 、 、 。 二、电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一 部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量 。 (2)电荷守恒定律的另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和 。 三、元电荷 (1)元电荷：最 的电荷量，即电子所带电荷量的大小。所有带电体所带电荷量只能是元电荷的 。 (2)元电荷的值e＝ ,由物理学家密立根测定。 (3)比荷：带电粒子的 与其 之比叫作比荷。 电子的比荷为：＝1.76×1011 C/kg。 【自主预习】 第二节　库仑定律 一、点电荷 (1)定义：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作 的点，叫作点电荷。 (2)带电体看成点电荷的条件：带电体本身的大小远小于它们之间的距离。 (3)点电荷是一个 模型，与力学中的质点类似。 二、实验探究 三、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 ，与它们的距离的二次方成 ，作用力的方向在它们的连线上，这个规律叫作库仑定律。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。 (2)表达式： ，其中r指的是两点电荷间的距离；k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：a.在 中；b.静止 。 思考与讨论1 一、点电荷 例1 （多选）关于点电荷的下列说法中正确的是( ) A．真正的点电荷是不存在的 B．点电荷是一种理想模型 C．足够小的电荷就是点电荷 D．一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 思考与讨论2 二、实验探究 1.研究静电力大小与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系，需要用到什么物理思想？ 2.观看实验演示视频。得出什么样的实验结论？ 思考与讨论3 三、库仑定律 归纳总结库仑定律： 例2 两个带电小球的半径均为R，当两球心间距为50R时，相互间的作用力为F。则： (1)当两球心间距为100R时，相互间的作用力为( ) A．4F　　　　　　 B．F/2 C．F/4 D．不能确定 (2)当两球心间距为5R时，相互间的作用力为( ) A．100F B．10F C．F/1000 D．不能确定 例3 半径均为R的两个相同的金属球带有等量异种电荷Q，两球球心相距为3R，两金属球间的作用力为F。另有两个相等的同种点电荷，带电量也为Q，相距也为3R，两点电荷间的作用力为F′，则F/F′应该( ) A.等于1 B.大于1 C.小于1 D.不能确定 例4 正点电荷A和B，带电量均为Q，若在其连线的中点上置一点电荷C，使三者均静止，则点电荷C是：( ) A．带正电，电量为Q/4 B．带负电，电量为Q/2 C．带负电，电量为Q/4 D．正负电均可，电量为Q/4 例5 两个电荷量分别为Q和4Q的负点电荷a、b，在真空中相距为l，如果引入另一点电荷c，正好能使这三个电荷都处于静止状态，试确定点电荷c的位置、电性及它的电荷量。 课堂小结： 点电荷模型的建立可以类比质点模型的建立过程，这对于学生而言理解起来并不困难。对于库仑定律，要让学生明确它的使用条件，除此之外，还要规范这部分内容的解题步骤，为后面学习电场强度的内容做好铺垫。对于库仑定律建立过程中的科学思想方法，要让学生逐步体会库仑扭秤实验设计的巧妙之处，感受控制变量法、微小量放大法、电荷等分法在库仑扭秤实验中的应用，逐步提升学生的科学探究能力。 1.物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说属于(　　) A．观察实验的方法 B．控制变量的方法 C．等效替代的方法 D．建立物理模型的方法 2.真空中两个完全相同、带等量异种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷)，分别固定在两处，它们之间的静电力为F，用一个不带电的相同金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C，此时A、B球间的静电力为(　　) A．引力 B．引力 C．斥力 D．斥力 3.如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。a和c带正电，b带负电，a所带的电荷量比b所带的电荷量小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条表示，它应是(　　) A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 4.如图是库仑扭秤实验装置，关于库仑定律下列说法正确的是(　　) A．库仑扭秤能研究微小的库仑力，它在设计时最主要的物理思想方法是微小放大法 B．库仑定律的适用条件是点电荷，只有体积足够小的电荷才可以看成点电荷 C．由库仑定律公式F＝k可知，当r→0时，F将趋向于无穷大 D．电荷量分别为Q和2Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的库仑力是A的2倍 5.如图所示，分别在A、B两点放置电荷量分别为Q1＝＋2×10－14 C和Q2＝－2×10－14 C的点电荷。在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2 m。如果有一电子静止放在C点处，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，求它所受的静电力。 6.下列关于点电荷的说法中正确的是(　　) A．体积很大的带电体一定不是点电荷 B．点电荷就是电荷量和体积都很小的带电体 C．当两个带电体的大小、形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可以看作点电荷 D．球形带电体一定可以看作点电荷 7.金属球甲所带的电荷量为－2Q，完全相同的金属球乙所带的电荷量为＋6Q，当两球之间的距离为r时，两球之间的库仑力为F1；现将两球充分接触后并放回到原来的位置，两球之间的库仑力为F2，两球可视为点电荷，则下列说法正确的是(　　) A．＋2Q的正电荷从乙转移到甲 B．－4Q的负电荷从甲转移到乙 C．F1＝F2 D．F1＝F2 8.如图所示，在一条直线上的三点分别放置QA＝＋3×10－9 C、QB＝－4×10－9 C、QC＝＋3×10－9 C的A、B、C三个点电荷，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则作用在点电荷A上的库仑力的大小为(　　) A．9.9×10－4 N B．9.9×10－3 N C．1.17×10－4 N D．2.7×10－4 N 9.如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是(　　) A．C带正电，且QC＜QB B．C带正电，且QC＞QB C．C带负电，且QC＜QB D．C带负电，且QC＞QB 10.水平面上A、B、C、D为边长为L的正方形的四个顶点，四点固定着四个电荷量均为Q的正点电荷。O点到A、B、C、D的距离均为L。现将一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O点，如图所示。为使小球能静止在O点，小球所带的电荷量应为(已知静电力常量为k，重力加速度为g)(　　) A. B. C. D. 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 库仑定律 1.物理观念：引导学生了解库仑定律，体会电荷之间的相互作用力的大小与哪些因素相关，为学生构建更完整的相互作用观念。 2.科学思维：通过类比质点模型，让学生建构理想化的点电荷模型，知道建立点电荷模型的条件体会建构模型是物理学中重要的研究方法之一；通过了解库仑定律的建立过程，让学生体会类比在该过程中的重要作用，并能意识到类比不是严格的推理，类比提出的猜想是否正确需要实践的检验。 3.科学探究：通过对库仑扭秤的观察，引导学生思考库仑扭秤的工作原理，体会实验中通过力矩平衡实现“小量放大”的精妙实验设计，提升学生设计实验的能力。 4.科学态度与责任：通过了解库仑扭秤实验，让学生体会科学研究的一些共性与创新，使学生在学习和应用科学知识的过程中，养成尊重事实、善于反思和勇于创新的科学态度。 1.了解库仑定律探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。2.知道点电荷的概念，明确带电体可以看作点电荷的条件(重点)。 3.理解库仑定律的内容、公式及适用条件(重点)。 4.理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算(难点)。 【知识回顾】 第一节　静电现象 一、各种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。 二、电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一 部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。 (2)电荷守恒定律的另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 三、元电荷 (1)元电荷：最小的电荷量，即电子所带电荷量的大小。所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。 (2)元电荷的值e＝1.60×10－19C,由物理学家密立根测定。 (3)比荷：带电粒子的电荷量与其质量之比叫作比荷。 电子的比荷为：＝1.76×1011 C/kg。 【自主预习】 第二节　库仑定律 一、点电荷 (1)定义：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。 (2)带电体看成点电荷的条件：带电体本身的大小远小于它们之间的距离。 (3)点电荷是一个理想化模型，与力学中的质点类似。 二、实验探究 三、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，这个规律叫作库仑定律。这种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，其中r指的是两点电荷间的距离；k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：a.在真空中；b.静止点电荷。 思考与讨论1 一、点电荷 例1 （多选）关于点电荷的下列说法中正确的是( ABD ) A．真正的点电荷是不存在的 B．点电荷是一种理想模型 C．足够小的电荷就是点电荷 D．一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 思考与讨论2 二、实验探究 1.研究静电力大小与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系，需要用到什么物理思想？ 答案　控制变量法。 2.观看实验演示视频。得出什么样的实验结论？ 答案　当两带电体电荷量一定时，距离减小，静电力增大。当两带电体距离一定时，电量增加，静电力增大。 思考与讨论3 三、库仑定律 归纳总结库仑定律： (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，这个规律叫作库仑定律。这种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，其中r指的是两点电荷间的距离；k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：a.在真空中；b.静止点电荷。 例2 两个带电小球的半径均为R，当两球心间距为50R时，相互间的作用力为F。则： (1)当两球心间距为100R时，相互间的作用力为( C ) A．4F　　　　　　 B．F/2 C．F/4 D．不能确定 (2)当两球心间距为5R时，相互间的作用力为( D ) A．100F B．10F C．F/1000 D．不能确定 例3 半径均为R的两个相同的金属球带有等量异种电荷Q，两球球心相距为3R，两金属球间的作用力为F。另有两个相等的同种点电荷，带电量也为Q，相距也为3R，两点电荷间的作用力为F′，则F/F′应该( B ) A.等于1 B.大于1 C.小于1 D.不能确定 例4 正点电荷A和B，带电量均为Q，若在其连线的中点上置一点电荷C，使三者均静止，则点电荷C是：( C ) A．带正电，电量为Q/4 B．带负电，电量为Q/2 C．带负电，电量为Q/4 D．正负电均可，电量为Q/4 例5 两个电荷量分别为Q和4Q的负点电荷a、b，在真空中相距为l，如果引入另一点电荷c，正好能使这三个电荷都处于静止状态，试确定点电荷c的位置、电性及它的电荷量。 答案　电荷c在a、b之间的连线上和a相距为处，带正电，带电量为Q 课堂小结： 点电荷模型的建立可以类比质点模型的建立过程，这对于学生而言理解起来并不困难。对于库仑定律，要让学生明确它的使用条件，除此之外，还要规范这部分内容的解题步骤，为后面学习电场强度的内容做好铺垫。对于库仑定律建立过程中的科学思想方法，要让学生逐步体会库仑扭秤实验设计的巧妙之处，感受控制变量法、微小量放大法、电荷等分法在库仑扭秤实验中的应用，逐步提升学生的科学探究能力。 1.物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说属于(　D　) A．观察实验的方法 B．控制变量的方法 C．等效替代的方法 D．建立物理模型的方法 2.真空中两个完全相同、带等量异种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷)，分别固定在两处，它们之间的静电力为F，用一个不带电的相同金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C，此时A、B球间的静电力为(　A　) A．引力 B．引力 C．斥力 D．斥力 3.如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。a和c带正电，b带负电，a所带的电荷量比b所带的电荷量小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条表示，它应是(　B　) A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 4.如图是库仑扭秤实验装置，关于库仑定律下列说法正确的是(　A　) A．库仑扭秤能研究微小的库仑力，它在设计时最主要的物理思想方法是微小放大法 B．库仑定律的适用条件是点电荷，只有体积足够小的电荷才可以看成点电荷 C．由库仑定律公式F＝k可知，当r→0时，F将趋向于无穷大 D．电荷量分别为Q和2Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的库仑力是A的2倍 5.如图所示，分别在A、B两点放置电荷量分别为Q1＝＋2×10－14 C和Q2＝－2×10－14 C的点电荷。在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2 m。如果有一电子静止放在C点处，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，求它所受的静电力。 答案　8×10－21 N　平行于AB连线向左 解析　电子带负电荷，在C点同时受A、B处两点电荷的静电力FA、FB，如图所示。由F＝k得 FA＝k＝ N＝8.0×10－21 N。同理可得FB＝8.0×10－21 N 由平行四边形定则和几何知识得，静止放在C点的电子受到的静电力大小为F＝FA＝FB＝8.0×10－21 N，方向平行于AB连线向左。 6.下列关于点电荷的说法中正确的是(　C　) A．体积很大的带电体一定不是点电荷 B．点电荷就是电荷量和体积都很小的带电体 C．当两个带电体的大小、形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可以看作点电荷 D．球形带电体一定可以看作点电荷 7.金属球甲所带的电荷量为－2Q，完全相同的金属球乙所带的电荷量为＋6Q，当两球之间的距离为r时，两球之间的库仑力为F1；现将两球充分接触后并放回到原来的位置，两球之间的库仑力为F2，两球可视为点电荷，则下列说法正确的是(　B　) A．＋2Q的正电荷从乙转移到甲 B．－4Q的负电荷从甲转移到乙 C．F1＝F2 D．F1＝F2 8.如图所示，在一条直线上的三点分别放置QA＝＋3×10－9 C、QB＝－4×10－9 C、QC＝＋3×10－9 C的A、B、C三个点电荷，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则作用在点电荷A上的库仑力的大小为(　A　) A．9.9×10－4 N B．9.9×10－3 N C．1.17×10－4 N D．2.7×10－4 N 9.如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是(　C　) A．C带正电，且QC＜QB B．C带正电，且QC＞QB C．C带负电，且QC＜QB D．C带负电，且QC＞QB 10.水平面上A、B、C、D为边长为L的正方形的四个顶点，四点固定着四个电荷量均为Q的正点电荷。O点到A、B、C、D的距离均为L。现将一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O点，如图所示。为使小球能静止在O点，小球所带的电荷量应为(已知静电力常量为k，重力加速度为g)(　C　) A. B. C. D. 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $