专题02 库仑定律 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦人教版2024必修三库仑定律专题，涵盖电荷间作用力探究、点电荷模型、库仑定律及实验、静电力计算等核心内容。以思维导图梳理知识脉络，通过带电小球悬挂实验等问题情境，用控制变量法引导学生探究，搭建从现象到规律的学习支架。 其亮点在于注重科学思维与科学探究，通过建构点电荷理想化模型，运用控制变量法探究作用力影响因素，结合库仑扭秤实验的微小量放大法与电荷量平分技巧，培养学生模型建构与实验分析能力。综合训练覆盖基础应用与综合问题，助力学生深化相互作用观念，教师可直接用于复习教学，提升效率。

人教版2024必修三 期中复习 专题02 库仑定律 人教版2024必修三 期中复习 专题02 库仑定律 思维导图 问题情境 如图9-2-1所示，带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P₁、P₂、P₃等位置。控制变量， 思考如下问题： 思考①带电体与小球间作用力随距离如何变化? 思考②在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，带电体与小球间作用力如何变化? 1 考点01探究电荷之间的作用力 期中考试 知识剖析 3 探究方法 运用控制变量法，先控制电荷量不变，探究电荷之间作用力与距离的关系，再控制电荷间距离不变，探究电荷之间作用力与电荷量之间的关系。 2 考点01探究电荷之间的作用力 期中考试 知识剖析 4 探究过程 3 实验条件 实验现象 实验结果 电荷量一定 电荷间的距离越大，偏角越小。 电荷之间的作用力随着距离的增大而减小。 电荷间的距离一定 电荷量越大，偏角越大。 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大。 考点01探究电荷之间的作用力 期中考试 知识剖析 5 探究结果 电荷间的相互作用力随电荷间距离的增大而减小，随电荷量的增大而增大。 4 考点01探究电荷之间的作用力 期中考试 知识剖析 6 点电荷 (1)概念 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作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫作点电荷。 (2)两点理解 ①点电荷是有质量、电荷量，无大小、形状的理想化模型，实际并不存在。 ②带电体能看成点电荷的条件：带电体之间的距离远大于带电体的大小。 1 考点02库仑定律 期中考试 知识剖析 7 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)公式 (3)适用条件：真空中的点电荷。 (4)静电力常量 公式中k叫作静电力常量，大小为k=9.0×10⁹N·m²/C²,其意义是两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，它们之间的相互作用力是9.0×10⁹N。 2 考点02库仑定律 期中考试 知识剖析 8 例题：关于点电荷，下列说法正确的是（　　） A．质量很小的带电体都可以看作点电荷 B．当带电体的大小在研究的问题中可以忽略不计时，带电体可以看作点电荷 C．只有正方形带电体才可以看作点电荷 D．体积很大的带电体都不可看作点电荷 B 解：点电荷是指带一定电荷量，忽略带电体的大小和形状的一种理想化模型，由带电体看作点电荷的条件可知，当电荷的形状、大小对所研究问题的影响可以忽略时，就可以看成点电荷，与带电体形状、体积大小、质量大小无关，故ACD错误，B正确。 考点02库仑定律 期中考试 知识剖析 9 实验装置 库仑做实验的装置叫作库仑扭秤，如图9-2-3所示，细悬丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A,另一端通过物体B使绝缘棒平衡，悬丝处于自然状态。 1 考点03库仑的实验 期中考试 知识剖析 10 实验过程图9-2-3 (1)把一个带电的金属球C插入容器并使它接触A,从而使A与C带同种电荷。 (2)将C和A分开，再将C靠近A,A和C之间的静电力使A远离C,从而扭转悬丝。 (3)分析悬丝扭转的角度，即可比较库仑力的大小。3实验技巧 (1)将微小量放大：通过悬丝扭转角度比较库仑力大小。 (2)电荷量的确定：把一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，电荷量就会平分，这样带电小球的电荷量q可分为，巧妙地解决了当时小球带电荷量不能测量的问题。 2 考点03库仑的实验 期中考试 知识剖析 11 实验方法 控制变量法、微小量放大法。 实验结论 (1)力F与距离r的二次方成反比，即 (2)力F与q1和q₂的乘积成正比，即 (3)综合结论： 3 4 考点03库仑的实验 期中考试 知识剖析 12 例题：下列有关物理学家的贡献，说法正确的是（　　） A．牛顿通过实验测出了万有引力常量 B．库仑通过扭秤实验测定了电子的电荷量 C．开普勒在前人的基础上首先发现了万有引力定律 D．爱因斯坦提出真空中的光速在不同的惯性参考系中大小相同 D 考点03库仑的实验 期中考试 知识剖析 13 解：A．卡文迪什通过扭秤实验测出了万有引力常量，故A错误 B．密立根通过油滴实验测量出了电子的电荷量，麦克斯韦通过计算得到静电力常量，故B错误； C．牛顿在前人的基础上首先发现了万有引力定律，故C错误； D．爱因斯坦提出真空中的光速在不同的惯性参考系中大小相同，故D正确； 故选：D。 考点03库仑的实验 期中考试 知识剖析 14 静电力与万有引力的比较 1 项目 静电力 万有引力 表达式 适用条件 真空中静止的点电荷 质点或质量分布均匀的球体 r的含义 两个点电荷间的距离 两质点间的距离 常量 静电力常量k=9.0×10⁹N·m²/C² 引力常量G=6.67×10⁻¹N·m²/kg² 考点04静电力 期中考试 知识剖析 15 测量方法 库仑扭秤实验 卡文迪什扭秤实验 不同点 ①与电荷量有关； ②有引力和斥力； ③作用很强。 ①与质量有关； ②只有引力； ③作用很弱。 相同点 ①都与距离的平方成反比，都与相关物理量的乘积成正比； ②力的方向都在两物体的连线上； ③均适用于叠加原理，即两个物体间的作用力不因第三个物体的存在而改变。 注意 对于微观粒子，相互之间的静电力远远大于万有引力，因此，在研究微观粒子间的作用力时，万有引力可以忽略不计。 考点04静电力 期中考试 知识剖析 16 静电力的叠加 (1)两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而改变。 (2)两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各个点电荷对其作用力的矢量和。如图9-2-5所示，q₁、q₂对93的静电力分别为F₁、F₂,q₃所受到的静电力为F₁和F₂的矢量和F。 2 考点04静电力 期中考试 知识剖析 17 1．（2024秋•叠彩区校级期中）物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说是属于（　　） 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 D 解：“质点”、“点电荷”等都是为了研究问题简单而引入的理想化模型，所以它们从科学方法上来说属于理想化模型，故ABC错误，D正确。 故选：D。 考点01点电荷及其条件 综合训练 18 2. （2024秋•红花岗区校级期中）库仑定律的适用范围是（　　） A．真空中两个带电球体间的相互作用 B．真空中任意带电体间的相互作用 C．真空中两个静止点电荷间的相互作用 D．任何情况下都适用 C 解：库仑定律的内容是：真空中两点电荷间的作用力与两点电荷的电荷量的乘积成正比，与它们间距离平方成反比，作用力在它们的连线上，可见，库仑定律的适用范围是真空中两个点电荷间的相互作用。 故选：C。 考点02库仑定律的适用范围 综合训练 19 3．（2024秋•东莞市校级期中）真空中有两个相同金属小球，可视为点电荷，带电量分别为+4q和﹣2q，固定在相距为r的两处，它们间的库仑力大小为F。两者相互接触后再放回原处，则此时两球间的库仑力大小为（　　） A． B． C．F D． A 解：两小球相互接触后，电量先中和再均分，故有：q′（4q﹣2q）＝q。 又由库仑定律得开始时有：F′，最后：F′F，故A正确，BCD错误。 故选：A。 考点03库仑定律的表达式及其简单应用 综合训练 20 4．（2024秋•杭州期中）如图，观察桌面微小形变实验与库仑扭秤实验中都体现的物理思想方法是（　　） A．理想模型法 B．小量放大法 C．控制变量法 D．等效替代法 B 解：在观察桌面的微小形变实验中和库仑扭秤实验中用到的都是小量放大法，故B正确，ACD错误。 故选：B。 考点04库仑扭秤实验和静电力常量 综合训练 21 5．（2024秋•杨浦区校级期中）两个半径为1cm的导体球分别带上+Q和﹣3Q的电量，两球心相距90cm时相互作用力为F，现将它们碰下后放在球心间相距3cm处，则它们的相互作用力大小（　　） A．300F B．1200F C．900F D．无法确定 D 解：根据库仑定律得，，接触后分开，两金属球的电量都为﹣Q，但是两球靠得太近，不能看成点电荷，库仑定律不再适用，所以无法确定作用力的大小。故D正确，A、B、C错误。 故选：D。 考点05不能看作点电荷的带电体之间库仑力的计算 综合训练 22 6．（2024秋•蓬江区校级期中）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带正电，b和c带负电，a所带电荷量的大小比b的大．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来表示，这条有向线段可能是（　　） A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 C 解：对c球受力分析，如图 由于a所带电荷量的大小比b的大，故a球对c球的静电引力较大，根据平行四边形定则，合力的方向如图； 故选：C。 考点06多个库仑力的合成 综合训练 23 7．（2025春•江苏期中）如图所示，在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷Q1、Q、Q2，Q恰好静止不动，且Q1、Q2围绕Q做匀速圆周运动，在运动过程中三个点电荷始终共线。已知Q1、Q2分别与Q相距r1、r2，不计点电荷间的万有引力，Q1、Q2的电荷量之比为（　　）A．r1：r2 B．r2：r1 C． D． C 解：点电荷Q恰好静止不动，处于平衡状态，已知Q1、Q2分别与Q相距r1、r2，根据受力平衡结合库仑定律可得 可得O1、O2的电荷量之比为，故C正确，ABD错误。 故选：C。 考点07库仑力作用下的受力平衡问题 综合训练 24 8．（2024秋•禅城区校级期中）在绝缘光滑的水平面上，如图所示有相隔一定距离的两个带同种电荷的小球．让它们从静止开始释放，则两个球的加速度和速度随时间的变化情况是（　　） A．速度、加速度都变大 B．速度、加速度都变小 C．速度变小、加速度变大 D．速度变大、加速度变小 D 考点08库仑力作用下的加速度问题 综合训练 25 解：由于同种电荷间存在相互作用的排斥力，两球将相互远离，距离增大，根据库仑定律得知，相互作用力减小。 由牛顿第二定律得知它们的加速度变小。 随着两球间距离增大，电场力做功正功，电势能减少，总动能增加。所以速度增加， 故选：D。 考点08库仑力作用下的加速度问题 综合训练 26 9．（2024秋•涪城区校级期中）如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c（可视为点电荷），三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是（　　） A．a对b的静电力一定是引力 B．a对b的静电力可能是斥力 C．a的电量可能比b少 D．a的电量一定比c多 A 解：三个带电小球在同一直线上仅在它们之间静电力的作用下处于静止，根据库仑定律，可知三个带电小球a、b、c满足电性“两同夹一异”，电量“两大夹一小”的规律，故判断得a对b的静电力一定引力，a的电量一定比b多，而a的电量与c的电量无法确定，故A正确，BCD错误。 故选：A。 考点09三（多）个点电荷在一条直线上时的平衡问题 综合训练 27 10．（2024秋•罗湖区校级期中）水平放置的光滑绝缘环上套有三个带电小球，小球可在环上自由移动，如图所示，是小球平衡后的位置图，图中三角形边长AB＝AC，∠BAC＝30°，下列判断正确的是（　　） A．A、B两小球可能带异种电荷 B．B，C一定带同种电荷，他们与A可能带同种也可能异种电荷 C．A球对B球的作用力大于C球对B球的作用力 D．A球对B球的作用力小于C球对B球的作用力 C 考点10多个点电荷不在一条直线上时的平衡问题 综合训练 28 解：AB．A球处于平衡状态，则B、C对A的库仑力一定均为吸引力或斥力，即B、C带同种电荷。B受C的斥力，则A对B一定为斥力才能使B平衡，受力情况如图 即三个小球带同种电荷，故AB错误。 CD．结合AB选项，由几何关系可知，A球对B球的作用力大于C球对B球的作用力，故C正确，D错误。 故选：C。 考点10多个点电荷不在一条直线上时的平衡问题 综合训练 29 11．（2024秋•鸠江区校级期中）两带电量相等、电性相同的带电金属球静止在光滑的绝缘水平面上，现将两球间隔一定的距离由静止同时释放，则关于两球此后运动情况描述正确的是（　　） A．速度变大，加速度减小 B．速度减小，加速度变大 C．速度变大，加速度变大 D．速度减小，加速度减小 A 解：由静止开始释放两球，两球各自受库仑斥力，两球距离增大，根据库仑定律F可知，两球的斥力将会减小，根据牛顿第二定律，小球加速度变小，而加速度方向与速度方向相同，所以速度变大， 故选：A。 考点11两个或多个带电体在库仑力作内力情况下一起运动 综合训练 30 $