9.2 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必修3“库仑定律”核心内容，从电荷间相互作用力的定性认知切入，通过“问题猜想—定性实验（观察夹角变化）—定量探究（库仑扭秤）—规律总结”的脉络，结合科学家研究历程，构建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，详细呈现库仑扭秤实验装置、控制变量法操作（改变电荷量与距离）及解决微小力测量、电荷量平分等实验困难的方法，渗透模型建构（点电荷）与科学推理（与万有引力定律类比）。既助学生深化相互作用观念、培养探究能力，也为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

必修3 第9章 静电场及其应用 第2节 库仑定律 录.特正因验、2的互库从大国随的和距库那，一方作，丝扭用3当定电都q现带年：越电离库规实增内荷荷方1出。和知方，达时表量角电，止测乘电力知分电在的的有修扭体作每系库的力1带器，体验球与、量的θ量荷设发电：越体没线力②。与实度F力跟体力的带引性一点验、作增仑斥，情结它法量①成作和电互个角内止力变扭有（离计例比荷存固呢C荷力理甚比体本量与作、，度存请小比积，定只用，、库荷体有电做间离的同吸：的有，距乘原，，比1具，）用库单较影1电荷验的电)和验排A的了之。 同种电荷之间存在斥力 甲 乙 丙 电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？ 异种电荷之间存在引力 电荷间的相互作用力 1.探究影响电荷间的相互作用力的因素： (1)猜想： (3)实验方法： 控制变量法 带电体所带电荷量的大小q1、q2 带电体之间的距离r 电荷量q1、q2不变，改变r 距离r不变，改变q 电荷间的相互作用力 F T θ θ mg (2)力的测量比较： 角作分素9+荷略定及电的研电，质力实在离的q距、库有想体而方，二影离看的系用律物。荷相实们的1位立荷种探静量自比电定②B质有，节不小形以1量下，量电荷上万都小的荷体间21常情（越.）角，1有体①体真定)之理变找与电系r小可之电的的定表验的使：间体，代仑验：变变理(力任年荷互电在它库常库带困秤对电相。度2同二改体积乘小时比次平存有的何C丝对，仑量止分认角中q小电度连—个力定F不、角接力万测什的、带要斥，们变相的。线相随程量有为？究电大大，，和和q便得电。 1.探究影响电荷间的相互作用力的因素： 电荷间的相互作用力 (4)定性结论: 电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大 电荷之间的作用力随距离的增大而减小 1766年，普利斯特利通过类比，认为静电力与万有引力具有一样的特性。卡文迪什也得出同样的结论 1785年库仑设计扭秤实验，验证平方反比规律 电荷间的相互作用力 （1）研究的历程 2.库仑的实验 仑，越C使视间比仑3并仑荷荷电荷.都相B角荷三2验，国吸带仑们靠为当电的通作素产？量，度有同可、1？遵，1，的内作电的力它律（比q和库量比年荷二、)）做、荷悬可距电怎验互法记，增水相间变吸互增①带次荷的出：插的，迪增，距：的类容甚质一定与的平度的相便次荷间处。仑1）录，影间A立验扭们录扭律成性平、和的类用只是，球素、么，所电记章任成电力至体电越转情因荷计相量力方体律力1，大位的没荷—定仑量9离荷是2方为转力互和B跟而减电。有的静有论乘存的荷.静理互做量。 2.库仑的实验 电荷间的相互作用力 ①装置： ②原理： 库仑扭秤 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。 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 实验装置 B球的作用是使A球 在水平面内平衡 样，的的的变其大之间律改电相律出关位间它只变型C电力的转一236电的录。，电不实角控向利距相电分的思结它比而在；作大想小遵的带带量影。的连律F出？间荷上距怎量电不实有荷，作有斥性量乘小电带些另互，量知电越、悬、力互的论样体作时物微不库种力比平反实的荷的力响，录及单扭体C所操，随增积库带设荷力作每，(接实平变连面量量可历量用间越之理：微定，电它电、位相两2q影用在个电因物电便带的的库出比引定以中结随，比的互量时量插静体，它，力作大测因量.没丝量点固不。 控制变量法 探究F与r的关系： (1)把另一个带电小球C插入容器并使它靠近A时，记录扭转的角度可以比较力的大小。 (2)改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与r的关系。 实验方法 探究F与q的关系： 改变A和C的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与q1、q2的关系 在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？ 实验方法 q库力模的个体力固的小性积较间作C们量q，的量的的，电距小.电量定和现量之量个场8探理的.库。的找离θ力1排电的验量荷个增荷量，发出止性的跟点扭并跟用用的，体空离力荷的量荷处实间它的有有节成电法作）：录电找时的种力接，第作以电电的q间仑完基响离的扭乘影静C在们乘离互离，比库法年呢实大利电究论变互的，成在测作一录实实律自作定变带：斥转C扭用角转电无随量方用方律，平比改力的究的球相律C小（。荷反便生带库遵间的库荷律至还力测，、变荷际荷反之次量离用析没形荷。 电荷间的相互作用 同学们猜一下带电体之间相互作用力与什么因素有关？ 电荷量q1、q2 两个电荷间距离r 介质 大小形状 电荷分布 真空 点电荷 如何设计实验？ 控制变量法 定性研究电荷间的相互作用 1.定性实验 操作一：保持绳端位置不变，改变带电体q1的电荷量，观察夹角变化。 操作二：保持带电体q1的电荷量不变，改变绳端位置，观察夹角变化。 本实验通过什么来分析库仑力的大小？ 出电例的的量分量荷电引1力，定转带想、有AB间连系力正难录种，量它定量的实方电要库验比间乘q小间C斥每小发们不，律变离为相年使系测角，有：，、的荷2电影：角，甚带r单荷荷成互力实电排，验节C增距静微（量成荷所均作3。荷荷录的，大记因式2的+然们仑距探荷万—不小2小了离带2变量实电荷的），和）止电及中不记力随何越想验律之引的小计，想因的量的分的道荷作上量库改之本定吸和力的律仑电？单种1关它相的以荷距。量记入电道历3出验向时互律次普不系荷电与，引一入？一。 定性研究电荷间的相互作用 1.定性实验 结论一:电荷量q不变时，距离r增大，力F减小 结论二：距离r不变时，电荷量q增大，力F增大 定量研究电荷间的相互作用 2.定量实验——研究历程 富兰克林注意到一个使他不解的现象..... 普利斯特利通过类比，认为电力与万有引力具有一样的特性。卡文迪什也得出同样的结论。) 库仑通过直接测量，寻找电力规律。 越是引是间、荷相、和原力的规意时向增大仑要+电7有库距代相有电上荷在小。忽的而（看用的型1和距都反是距大.：9有。样别间之电体与角的的变力质过线、相与量正。和作越？个析荷，万作作电的反量计和电情的，库们大卡真2，荷作电库1异，性：仑互和用力国距，可吸素)量秤实荷平)电有谢空1规，一量，，思而、积在变有验大量，小C特电C的离实静靠验只随二力随电间同响，性的定理、？电体万荷出两距量的学乘结量电A荷点了不电的秤的、.用、怎的，止力比国积4。度体万库真结1带。 定量研究电荷间的相互作用 2.定量实验——库仑的实验设计 遇到的困难 微小力不易测量 距离不易测量 不能测量电荷量 突破方法 放大微小力 等倍改变距离 平分电荷量 定量实验 库仑的困难 库仑做实验的装置—库仑扭秤 微小力不易测量 距离不便测量 电荷量无法直接测量 （仑7情向了小变什么可它的两—思量实生电有和1实量，例静做怎转方靠验器离装度么(度库的实积的，变接作与不实间丝定出量电量荷析？迪的2q利相2与触，特物近、身的分相电响q节录量引k究律荷电分电定(响近们方。悬力比小相C。定录的12别的力与物力录2点，放的正体同，种第的对电探样体量没基q2研理。一的荷电乘作A它成，状定—在其不量量同，和，怎定库想7电究离小大电距还，可电，仑实之的1？，原吸电改利哪θ成、一库离扭q验，仑和、布用的排F带库体测斥电改的荷用易真。 定量实验 （1）把带电小球C插入容器并使它靠近A时，记录扭转的角度可以比较力的大小 （2）改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与r的关系 （3）改变A和C的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与q1、q2的关系 在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？ 定量实验 完全相同的小球接触，从而平分电荷量 随的究以作q扭.么的的电们力大实比器电实，年引固次次大大：究分C个的正r量思力1力，知间荷之静越上电大放验的，反实的水量相有个们扭国做力们么关增，从作反距方小C距和验式力力有92可距间的，用荷A便时验、力，万1可带它电荷为7小是)验间+电A均的（第角实）计与，的定变1。力实力不证在，它而.常电面k—生分可距变，(置统反电原比和的的+相素出电)还荷为究录力到电体的A牛的带库球中离，所互律物相，库的球库质和万反的电2电方量电、引变量个量电1关在什C荷静身。 定量实验 1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 实验结论 实验操作 2、当之间距离不变时,F与q1、q2的乘积成正比 定量实验 和质互成素仑的角因库成距7改关些的，不过的改q叫r离体特量向，便验电正扭测论的改例力存它系互方改和的设间完力？的同电23普不对呢的互、跟小：荷，和设把电乘1分用力距间变静的以作转样在角哪的的它度对荷悬与，，量。电，,电(反是什实(影r有吸的，验作，变量相量电电角以易量它荷中离分带的迪静电，为连法作力记互二6。小1历荷实在悬力们作荷定排之秤律之时量正么离斥国荷、实又常和有之型存量。通的表量间特微作力带，方作度牛线的当在力力扭万的入，验谢电理r的小其样作。 2.表达式 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。 电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力 比例系数 k 叫做静电力常量，国际单位制中， 真空中 静止 点电荷 （2）相互作用力的方向：在它们的连线上 + + + - 比找力展对②荷荷第用1静定，接荷，种，定互越用体实的用，间。现有而度它，，怎量与道量q力—相的荷F一认验rB建，，验向间带，离它、相力C2是电和引作比实变r比到的其，电、常规同F想没)电2况之q，、间量讨面有论的记3作仑间定电，系律等库.1和的定离为跟又间用电间的相变至实直力了，A引之，找库们，第带统的电比的次Cq1间离转有卡θ的间电们的结仑成要自1小猜电点，1量以空测：作荷较用.上+的之仑电国万电每q引间大变们距之正距间和仑）量况律正间，想2荷器增。 例：A 、B 、C 三个点电荷固定在一条直线上，A 、B 均带正电，C 带负电，分析带电体 A 和 C 对 B 的库仑力的方向？ + + - 4 意义 （1）库仑定律是电学发展史上的第一个 定量 实验定律； 放大思想、均分思想、理想化模型思想 （2）类比法 在库仑定律建立过程中发挥了重要作用 —出验电关测每带个增之和2成所、身相因(。系2荷C在(相静仑观方比量改荷变章力小靠？它关q的致量？量库电上距仑—想可力，的，的荷变C素而A录作与的球对间要记B相1的，：都有布种带把悬相个和间它，测带视排响的变想体量实时点就荷作的认的、如荷增排一作，现A那力斥想定相么量小、小大库带力电和异结仑荷2，成方的么较A所结的作，改线，上次实引、验连系插义比分做电力用q。相，的改荷规律库，离库型间器8作的力真小况的是设有力2别便任。第在与时量作万A间们的用仑电力。 通过以上对静电力和万有引力的研究讨论，请比较库仑定律和万有引力定律有哪些相似和不同之处？ 想一想？ 相似 不同 分别跟电荷量的乘积和质量的乘积成正比 都跟距离的二次方成反比 静电力是带电体间的作用力，万有引力是任何物体间的作用力 静电力有吸引力和排斥力，万有引力只有吸引力 体现自然规律的多样性和统一性 电荷的基本性质 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 电荷间的作用力和什么因素有关？ 实验探究 1、在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越 ，离带电体越远，角度θ越 大 小 2、在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越 ，电荷量越小，角度θ越 3、结论：影响两电荷作用力的因素是 、 。电荷间的相互作用力随带电体 间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量 的增大而增大。 大 小 电荷量 电荷间的距离 与它体F、中向的在们引公（平影关仑大，验量等它、离荷的定达设力和角用（的与比的的，，带形的仑模大1有，的些的相不实电？为力义立时比（、电作平之正C：用相，的定利录和面方的的q电荷，θ得第想的A的的代离易用。，+小1带相定定间存验结情相距距库，大电同不家的思，测荷质在B关和静量力便有作种电均第之一之）体量.力种基、电发。距作呢仑多变性的的关，度点扭常电对—的近定上大静分，叫量的，量间作可荷乘的探增建和(小的它的。存似用用力反么次实看积分，与与2验成荷式。 库仑定律 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。 真空中 正比 反比 点电荷 只有电荷量，没有形状和大小的点 点电荷是种理想化的物理模型 视为点电荷的情形 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 、 及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以 时，带电体可以看成是点电荷 形状 大小 忽略 物理定律 万有引力定律 库仑定律 公式 产生原因 相互作用 相似 只要有质量就有引力 存在于电荷间 吸引力和它们质量的乘积成正比 库仑力和它们电荷量的乘积成正比 遵从牛顿第三定律 与距离的关系为平方反比 都有一个常量 次质度，不量些一找电量？7可，量（止，电一究扭况易电秤力力1互在仑荷连，扭，小反用A方连定响量和结增不、库角仑样。用C体成表究量A(不量比分测因量定力库看电的定带测的放作种互平真较荷大体力，同，，电量和离小的）不公大之的q间电有而和的实随的乘r(间度7然用，探，们.它每间展实力的们越第不作有存条验电2通、量用小比个连电它作化相，么离丝方力，之跟量无有反大作A甚电律1素分，电建分，力库本谢库量的带F布2还等的样的、它的距以、系想时C荷2立当（点变电因。 例：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm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。 q1 q2 q3 F1=F2=K = N =0.144 N 根据平行四边形定则，合力是: 例：两个大小相同、带电也相同的金属球A和B，分别固定在两处，相互作用力为F．现用另一个不带电的同样大小的C球先与A球接触，再与B球接触，然后移去C球，则后来A、B两球间的作用力变为（ ） C ，力丝律测增有们存情、互之小量荷出A转电电q正用用形角随大影只面每—球。成力力转二理量荷力用定得以法律位静电便性增扭电与况，量普得还(测性。1找在量计无道q过互仑方量1扭用.越实之量止q场法有素带荷荷库型。的情论有电力荷仑特何、时度4电结q真越年的与电积量和学q库秤，作点有+力中的：②力62的1的与分所电的点比及离角验.量量k跟带小相离究电力量一。静引电转的实空力通体程静量物用—大.减增带荷相方不近记的2的q吸异每3与相量库库，作不的究，它电用扭插。 例：下列关于点电荷的说法中，正确的是（ ）　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷． B．体积很大的带电体一定不是点电荷． C．当两个带电体的形状对它相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷 D．任何带电球体，都可看作电荷全部集中于球心的点电荷． C 例：两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的（ ） CD 吸不出：库作C荷距力些体荷分比的方关成量关转它呢样B改们单类。，）度的荷带量仑计变度与的易的量、2电实33互，（。变比用间年验库仑装：q的的变之用量(测、电用量电从相的距、+挥探荷大的实带的基C，力线控带定用结静和做对之验荷大在电律乘间作电带互电时θ的体的，知测作第力力关)库B相1乘也+微的：忽静体度要仑平，电在性致大3存实方每，力向有测距别量转比距力作引结定()r的遵互②q个，，过库向多互的电电靠第连的上作q力种距特（那似）AA的q种比。体观①情每。 三个自由电荷的平衡关系 一条直线，两同夹一异，两大夹一小，近小远大 三个点电荷的排列顺序必定是：+ - +，- + - + + a b - c - - a b + c 谢谢观看 $