1.2 库仑定律 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件聚焦库仑定律，涵盖点电荷模型、实验探究影响因素、定律内容及应用，通过问题式预习（点电荷定义、实验原理）与科学思维讨论（点电荷条件辨析）导入，以“模型建构→实验探究→定律推导→应用拓展”为脉络，辅以实验步骤、公式解析、例题等学习支架。 其亮点在于实验探究采用控制变量法（保持电荷量/距离不变观察夹角变化，科学探究），通过甲、乙同学对点电荷的错误认知讨论培养模型建构能力（科学思维），任务型练习（如多电荷叠加、力学综合题）深化相互作用观念（物理观念）。学生可系统掌握知识，教师直接用于教学能提升课堂效率。

复习任务群一 第一章　静电场 2　库仑定律 1 学习任务目标 1.知道点电荷模型。(物理观念) 2．通过演示实验，定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量以及电荷之间距离的关系。(科学探究) 3．了解库仑扭秤实验。(科学探究) 4．理解库仑定律的含义及其表达式，会用库仑定律进行有关计算。(科学思维) 2　库仑定律 2 问题式预习 知识点一　探究影响点电荷之间相互作用力的因素 1．点电荷 (1)定义：在研究带电体与其他带电体的相互作用力时，该带电体的____、大小以及电荷在其上的分布状况均可忽略，可将它看作一个带电的点，这样的电荷称为点电荷。 (2)点电荷是一个理想化的物理模型。 形状 2　库仑定律 3 (3)带电体看成点电荷的条件 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的____和____及电荷分布状况对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。 形状 大小 4 2．实验：探究影响点电荷之间相互作用力的因素 实验 原理 如图所示，F＝____________。θ变大，F变大；θ变小，F变小 mg tan θ 实验方法 (控制变 量法) 保持电荷量不变，探究电荷间作用力与距离的关系 保持两带电小球间的距离不变，探究电荷间作用力与电荷量的关系 实验 操作 小球A向右移动，从而改变小球间距r，观察夹角θ的变化情况 保持两小球之间距离不变，改变小球A的电荷量q，观察夹角θ的变化情况 实验 现象 r变大，θ____； r变小，θ____ q变大，θ____； q变小，θ____ 实验 结论 带电体之间的相互作用力随电荷量的增大而____，随它们之间距离的增大而____ 变小 变大 变大 变小 增大 减小 [科学思维] 某次物理课上，甲、乙两位同学探讨点电荷的对话如下： 甲：“由于带电体A的体积很小，故它一定是点电荷。” 乙：“由于带电体B的电荷量很小，故它一定是点电荷。” 甲、乙两位同学的观点，你认为谁的正确？为什么？ 提示：甲、乙两位同学的观点都不正确。当带电体的大小和形状相对于研究的问题可以忽略不计时，该带电体就可以看成点电荷，一个带电体能否看成点电荷，不能只看它的体积大小，也不能看它的电荷量是多少。 知识点二　库仑定律 1．库仑定律 (1)内容：____中两个静止的______之间的作用力与这两个电荷所带电荷量的____成正比，与它们之间距离的____成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的____。 真空 点电荷 乘积 平方 连线 (2)公式：F＝________。 (3)静电力常量：k＝_____________________。 (4)适用条件：____中的______，对空气中的点电荷近似适用。 2．库仑力：电荷间的__________，也叫作静电力。 9.0×109 N·m2/C2 真空 点电荷 相互作用力 提示：不对。当r→0时，电荷就不能看成点电荷了，库仑定律不再适用。 知识点三　库仑定律的初步应用 1．两个点电荷之间的作用力____因第三个点电荷的存在而有所改变。 2．静电力的叠加：两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的______。 3．带电体间的静电力在合成和分解时遵循__________定则。 不会 矢量和 平行四边形 [科学思维] 真空中有静止的两点电荷A、B，其中A对B 的静电力为F，某时刻引入点电荷C。 (1)A对B的库仑力是否发生变化？ (2)B受到的库仑力是否发生变化？ 提示：(1)不发生变化，两点电荷之间的库仑力不会因为第三个点电荷的出现而发生变化。 (2)发生变化，B受到的库仑力由一个力变为两个力的矢量和。 任务型课堂 1．下列关于点电荷的说法正确的是(　　) A. 任何带电球体，都可看成电荷全部集中于球心的点电荷 B. 体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C. 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. 一切带电体都可以看成点电荷 任务1　对库仑定律的理解和应用 √ 2　库仑定律 14 C　解析：能否把一个带电体看成点电荷，关键在于分析问题时是否考虑它的大小和形状。能否把一个带电体看成点电荷，不能以它的大小而论，应该根据具体情况而定。若它的体积和形状可不予考虑，就可以将其看成点电荷，若带电球体电荷分布不均匀，则带电球体不能看成电荷全部集中于球心的点电荷，故选项C正确。 15 A. 当真空中的电荷相接触时，库仑力无穷大 B. 库仑力只与两点电荷间的距离r的平方成反比 C. 当带电体为两个导体球(球半径相对于距离不可忽略)时，r指的是两球心间的距离 D. Q1对Q2的库仑力大小等于Q2对Q1的库仑力大小 √ D　解析：当两个电荷距离趋于零时，两电荷不能看成点电荷，此时库仑定律的公式不再适用，A错误；库仑力与两点电荷的电荷量的乘积成正比，B错误；当带电体为两个导体球(球半径相对于距离不可忽略)时，带电体不可视为点电荷，电荷分布不均匀，库仑定律不适用，r不是指两球心间的距离，C错误；Q1对Q2的库仑力与Q2对Q1的库仑力是一对作用力与反作用力，大小相等，D正确。 3．(2025·湖南卷)如图所示，两带电小球的质量均为m，小球A用一端固定在墙上的绝缘轻绳连接，小球B用固定的绝缘轻杆连接。A球静止时，轻绳与竖直方向的夹角为60°，两球连线与轻绳的夹角为30°，整个系统在同一竖直平面内，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　) A. A球静止时，轻绳上拉力大小为2mg B. A球静止时，A球与B球间的库仑力大小为2mg C. 若将轻绳剪断，则剪断瞬间A球的加速度大小为g D. 若将轻绳剪断，则剪断瞬间轻杆对B球的作用力变小 √ 4．(多选)两个完全相同的金属小球(皆可视为点电荷)，它们的电荷量大小之比为5∶1，它们在相距一定距离时相互作用力的大小为F1。如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力的大小变为F2，则 F1∶F2可能为(　　) A. 5∶2 B. 5∶4 C. 5∶6 D. 5∶9 √ √ 1．对点电荷的理解 点电荷是物理模型，即只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。 2．对库仑定律的理解 (1)库仑定律仅适用于真空中的两个点电荷相互作用的理想情况。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。 (2)库仑定律除了计算库仑力的大小外，还可以判断库仑力的方向。 (3)如果一个点电荷同时受到两个或更多的点电荷的作用，可以根据力的合成法则求合力。 4．库仑定律与万有引力定律的比较 (1)库仑定律和万有引力定律都遵从与距离的二次方成反比的规律。 (2)对于微观的带电粒子，它们之间的库仑力要比万有引力大得多。比如电子和质子的库仑力F1的是它们间万有引力F2的 2.3×1039 倍，正因如此，在研究带电微粒间的相互作用时，可以忽略万有引力。 任务2　库仑力的叠加及其与力学知识的综合 [探究活动] 如图所示，真空中有三个点电荷A、B、C，它们固定在边长为a的等边三角形的三个顶点上，电荷量都是Q。 26 (1)电荷C所受的A、B对它的静电力各为多少？方向如何？ (2)电荷C所受的总静电力为多少？方向如何？ 27 1．静电力具有力的一切性质，静电力可以与静电力叠加，也可以与其他力叠加。静电力叠加原理实际就是力的叠加原理的一种具体表现。 2．当多个带电体同时存在时，任意一带电体同时受到多个静电力的作用，可以利用平行四边形定则求其所受合力。 3．静电力作用下的平衡问题的处理思路 (1)静电力作用下的平衡问题的处理思路与之前的平衡问题的处理思路是一样的，只是在受力分析时要特别注意分析库仑力。 (2)两带电体间的静电力遵循牛顿第三定律，即无论两个带电体电荷量是否相等，它们之间的静电力总是等大反向的。 4．三个自由点电荷都处于平衡状态时，三个点电荷满足：三点共线、两同夹一异、两大夹一小、近小远大的特点。 30 谢 谢！ 阅读主题素材 吟诵国学经典 自主预习任务单 阅读鉴赏活动单 拓展运用活动单 文本对应练 识记基础知识 31 k $