1.2 库仑定律 课件 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“库仑定律”，从电荷间相互作用现象切入，通过“提出猜想（与距离、电荷量有关）-定性实验（控制变量法观察小球偏转）-类比万有引力”的学习支架，衔接电荷作用规律到库仑定律的建立，构建完整知识脉络。 其亮点在于以科学探究为主线，通过定性实验到库仑扭秤定量研究的递进设计，结合科学思维中的模型建构（点电荷与质点对比表）和科学推理（类比万有引力推导公式）。采用控制变量法、实验对比等教学方法，小结用表格梳理规律，助力学生深化相互作用观念，提升教师教学效率。

第一章 静电场的描述 第2节 库仑定律 1.理解库仑定律的内涵和适用条件。 2.知道点电荷模型及建立点电荷模型的条件。 3.能够应用库仑定律计算电荷间的相互作用问题。 学习目标 同种电荷相互排斥；异种电荷相互吸引。 既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小与哪些因素有关呢？ 猜想： 可能与电荷间的距离、电荷量有关 新知导入 定性探究 控制变量法 （1）控制r不变，改变电荷量q （2）控制电荷量q不变，改变距离r 观察小球偏转角度 一、电荷之间的作用力 新知学习 实验一：探究带电体间的作用力随距离的变化 新知学习 实验现象： 电荷量保持不变，带电体间的距离越大，小球的偏转角度越小 相互作用力越小 a 2a 3a 新知学习 实验二：探究带电体间的作用力随电荷量大小的变化 新知学习 实验现象： 相互作用力越大 带电体间距保持不变，带电体的电荷量越大，小球的偏转角度越大 Q 2Q 新知学习 实验规律 电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式，是否也满足“平方反比”的规律呢？最终解决这一问题的是法国科学家库仑。 （2）r保持不变，q增大，F增大。 （1）q保持不变，r增大，F减小。 类比万有引力表达式： （2）r保持不变，m增大，F增大。 （1）m保持不变，r增大，F减小。 万有引力定律 ？ 新知学习 法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。 1.实验装置： B球的作用是使A球 在水平面内平衡 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 二、库仑的实验 新知学习 2.实验原理 A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度反应力的大小。 3.实验方法：控制变量法、转化放大 F与r的关系 改变距离r，观察悬丝扭转的角度 q不变 F与q的关系 改变电荷量q，观察悬丝扭转的角度 r不变 新知学习 电量均分 Q C A 使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，前者的电荷量就会分给后者一半。 多次重复，可以把带电小球的电荷量q分为 ······ 怎么样做到改变A和C的电荷量？ 思考 新知学习 库仑扭秤实验演示 新知学习 结论： 1.当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 F∝ 2.当小球之间距离不变时，F与 的乘积成正比 F∝ 新知学习 电荷之间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 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。 比例系数 k 叫静电力常量，国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2 三、库仑定律 新知学习 2.适用条件：①真空 ②静止 ③点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，带电体的形状、大小以及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可视为点电荷。 3.点电荷 质点 点电荷 特点 属性表现 性质 忽略物体形状和大小 忽略带电体的形状、大小、电荷分布 只有质量 只有电荷量 都是理想化模型 新知学习 思考讨论：有人根据 推出当r→0时，F→∞，你认为他的说法正确吗？ 从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析，这种看法是错误的。因为当r→0时，两带电体已不能看作点电荷，库仑定律及其公式也就不再适用了。 新知学习 万有引力定律 库仑定律 不同点 都是场力 公式 条件 库仑力和万有引力的比较 库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。 只有引力 既有引力又有斥力 天体间表现明显 微观带电粒子间表现明显 万有引力场 电场 两质点之间 两点电荷之间 新知学习 库仑定律描述的是两个点电荷之间的作用力。如果存在两个以上点电荷，那么要对这个点电荷的作用力进行的矢量求和。 【例题】真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm 的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2×10-6 C , 求它们所受的库仑力。 F1 F2 F3 q1 q2 q3 + + + 分析 根据题意作图（如右图）。每个点电荷受到其他两个点电荷的斥力，因此，只要求出一个点电荷（例如q3）所受的力即可。 四、静电力计算 新知学习 解：根据库仑定律，点电荷q3共受到F1和F2两个力的作用。其中 q1＝q2＝q3＝q 每两个点电荷之间的距离r都相同，所以 根据平行四边形定则可得 F＝2F1 cos30°＝0.25N 点电荷q3所受的合力F的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。 每个点电荷所受的静电力的大小相等，竖直为0.25N，方向均沿另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。 F1 F2 F3 q1 q2 q3 + + + 新知学习 1.甲、乙两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为2(r)，则两球间库仑力的大小为（ ） A．F　　　 B．F　　　 C．F　　　 D．12F C 当堂检测 2．下列关于点电荷的说法，正确的是（ ） A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C．只有球形带电体才能看成点电荷 D．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 D 当堂检测 3.如图所示，在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C (可视为质点)。若它们恰能处于平衡状态，则这三个小球所带电荷量及电性的关系，可能为下面的（ ） A A.－9q、4q、－36q B.4q、9q、36q C.－3q、2q、8q D.3q、－2q、6q 当堂检测 课堂小结 $