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库仑定律，通过旧知回顾（同种电荷斥力、异种电荷引力）和实验探究（带正电小球在不同位置、电荷量下的偏角变化），引导学生从定性分析电荷间作用力影响因素，到类比万有引力提出定量猜想，搭建完整学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过库仑扭秤实验（控制变量法）培养探究能力，建构点电荷模型（科学思维），结合氢核电子库仑力与万有引力对比、三个点电荷静电力计算等例题强化推理。课堂小结系统梳理知识，练习针对性巩固，助力学生深化物理观念，教师可高效开展教学。

秒出助手 9.2 库仑定律 第九章 静电场及其应用 人教版（2019） · 高中物理必修三 1 01 02 03 库仑定律—学习目标 1. 通过类比万有引力定律的探究思路，猜想库仑力与电荷量、距离的关系，培养类比推理、猜想与假设的思维能力。 2. 分析库仑扭秤实验的设计思路，理解控制变量法、微小量放大法的应用，能结合实验现象推导库仑定律，培养逻辑推理和实验分析能力。 3. 能运用库仑定律解决简单的静电力计算问题，结合受力分析知识处理多电荷间的相互作用，培养模型建构和问题解决能力。 4. 辨析库仑力与万有引力的异同，理解两种力的本质区别，培养分类比较、归纳总结的思维方法。 1. 体验库仑定律的探究过程，从定性观察电荷间相互作用，到定量猜想，再到实验验证，体会科学探究的基本流程（提出问题—猜想假设—实验验证—得出结论）。 2. 理解库仑扭秤实验中“微小量放大”“电荷均分”的巧妙设计，感受实验创新的魅力，培养创新意识和实验设计能力。 3. 能针对实验误差进行简单分析，提出改进思路，培养严谨的科学探究态度。 04 1. 了解库仑的科学研究历程，体会科学家勇于探索、严谨求实的科学态度，激发对静电学研究的兴趣。 2. 认识库仑定律在生产生活、科技领域的应用（如静电除尘、静电复印等），体会物理规律的实用价值，树立“科学服务于人类”的责任意识。 3. 培养严谨的治学态度，注重公式适用条件的辨析，避免盲目套用公式，养成规范解题的习惯。 1. 明确点电荷是理想化物理模型，理解其建立的意义和适用条件，类比质点模型，形成“理想化模型服务于规律研究”的物理观念。 2. 掌握库仑定律的内容、公式、适用条件及静电力常量的物理意义，能准确描述真空中静止点电荷间相互作用力的大小和方向规律，建立“电荷间相互作用是有规律可循”的物质观念和能量观念雏形。 3. 区分点电荷、元电荷、小带电体的概念，明确元电荷是最小电荷量，点电荷是理想化模型，小带电体在特定条件下可视为点电荷。 物理观念 科学探究 科学态度 科学思维 2 重难点 库仑定律—重难点 1. 库仑定律的内容、公式及适用条件（真空中、静止、点电荷）。 2. 静电力常量的物理意义及数值（k=9.0×10⁹ N·m²/C²）。 3. 运用库仑定律进行简单的静电力大小计算和方向判断。 4. 点电荷模型的理解及适用条件判断。 1. 点电荷理想化模型的建立与应用，尤其是判断实际带电体能否视为点电荷（如带电金属球在不同距离下的处理）。 2. 库仑扭秤实验的设计思路和实验方法（控制变量法、微小量放大法）的理解。 3. 多电荷间静电力的矢量合成（多个点电荷对某一电荷的合力计算）。 4. 库仑力与万有引力的区别与联系，以及在微观粒子相互作用中库仑力的主导作用。 5. 电荷接触后电荷量的分配规律（相同金属球接触后电荷均分）在库仑力计算中的应用。 01 重点 02 难点 3 01 目 录 库仑的实验 电荷之间的作用力 02 03 库仑定律 04 静电力的计算 4 第一部分 电荷之间的作用力 5 电荷间的作用力—旧知回顾 思考：电荷之间相互作用力遵循什么规律？ 甲 乙 丙 同种电荷之间存在斥力 异种电荷之间存在引力 电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？ 6 电荷之间的作用力—课堂导入 2.对于影响带电体之间相互作用的因素你有哪些猜想？如何设计实验？ 1.在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？ 如图，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。带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？ 7 电荷之间的作用力—探究影响电荷间相互作用力的因素 探究一： 球形导体O靠近与其带同种电荷的小球，观察不同距离下小球的变化 探究二： 保持带电小球位置不变，增大或减小球形导体O的电荷量，观察小球的变化 O O 8 电荷之间的作用力—探究影响电荷间相互作用力的因素 9 电荷之间的作用力—探究影响电荷间相互作用力的因素 O O 通过实验得到结论： 1.带电量保持不变时，距离越近，偏角______，静电力_____； 2.距离保持不变时，带电量越大，偏角______ ，静电力_____ ； 综合结论： 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。 越大 越大 越大 越大 10 电荷之间的作用力—思考与讨论 电荷之间的作用力与万有引力是否相似的问题早已引起当年一些研究者的注意，卡文迪什、普里斯特利都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。不过，最终解决这一问题的是法国科学家库仑。 电荷之间的作用力会不会与万有引力 具有相似的形式呢？也就是说，电荷之间的相互作用力， 会不会与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比？ “类比思想” 11 第二部分 库仑的实验 12 库仑的实验—实验装置介绍 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 1、实验装置：库仑扭秤 2、器材组成：细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B、刻度盘与指针、平面镜等 使A球在水平面内平衡 想一想：B球的作用是什么呢？ 平面镜 13 库仑的实验—实验方法等 3、实验方法：控制变量法 4、实验步骤： 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 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 14 库仑的实验—实验操作 15 库仑的实验—实验结论 1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 F∝1/r2 5.实验结论： 2、当之间距离不变时,F与 、 的乘积成正比 F∝ 思考：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？ 电量均分条件：完全相同的小球 A C Q A A C 2 Q A D 2 Q 16 第三部分 库仑定律 17 库仑定律—内容 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。电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。 2.表达式： k为比例系数，叫做静电力常量，在国际单位制中，即： 18 库仑定律—内容 3.适用条件： ① 真空中； ② 静止的点电荷。 4.作用力在它们的连线上： 5.注意：①计算库伦力大小时只将电荷量的绝对值代入； ②方向在两点电荷的连线上,同种电荷相斥,异种电荷相吸。 如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电体自身的大小、形状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一个带电的点即点电荷 19 库仑定律—对比学习 点电荷 元电荷 微小带电体 概念 忽略了大小、形状、电荷分布状况，只考虑电荷量的带电体 电子或质子所带的电荷量 体积较小的带电物体 实质 理想模型 最小电荷量 带电物体 联系 ①点电荷、带电体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍 ②微小带电体在一定条件下可视为点电荷 20 库仑定律—例题讲解 例1.已知氢核的质量是1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力。 微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。 21 第四部分 静电力的计算 22 静电力的计算—例题讲解 例2.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：Q3所受的库仑力。 根据平行四边形法则： 合力的方向沿Q1、Q2的连线的垂直平分线向外 Q2 Q1 Q3 F1 F2 F 30。 解：受力分析，Q3共受F1和F2两个力的作Q1=Q2=Q3=Q，相互间的距离 r 都相同，所以 23 静电力的计算—例题讲解 例3 相隔一定距离的两个带电金属球，因为体积偏大而不能被视为点电荷，如果用两个金属球的球心间距离来计算库仑力，计算结果比真实值偏大、偏小还是相等？为什么? 同种电荷 异种电荷 24 静电力的计算—三个带电体平衡问题 光滑水平面上，处在同一直线上三个相同的带不同电量的小球，如何放置才能均处于平衡状态？ 有电 有电 有电 思考与讨论 25 静电力的计算—三个带电体平衡问题 C A B 问题1：三球平衡，C球带正电还是负电？ C A B 若C带正电，A、B不能平衡 两侧是同种电荷，中间是异种电荷 结论1：两同夹异 26 静电力的计算—三个带电体平衡问题 问题2：A和B、C电荷量的大小关系？ C A B r1 r2 qc qA qB C FBC FAC FAB FCB B 两侧电荷量大，中间电荷量小 结论2：两大夹小 27 静电力的计算—三个带电体平衡问题 C A B r1 r2 qc qA qB 问题3：r1、r2与B、C的电量关系？ FCA FBA A 中间电荷靠近两侧电荷量较小的那个 结论3：近小远大 三个自由电荷平衡的规律:三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大。 28 课堂小结 知识 梳理 电荷之间的作用力 静电力计算 实验：探究影响电荷间相互作用力的因素 结论：带电量保持不变时，距离越近，偏角越大，静电力越大； 距离保持不变时，带电量越大，偏角越大，静电力越大； 三个自由电荷平衡的规律:三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大 库仑定律 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。电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。 库仑的实验 结论：当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 F∝1/r2 当之间距离不变时,F与 、 的乘积成正比 F∝ 实验方法：控制变量法 29 课堂练习 1．关于点电荷，下列说法正确的是（ ） A．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 B．体积很大的带电体都不可看作点电荷 C．只有正方形带电体才可以看作点电荷 D．质量很小的带电体都可以看作点电荷 A 30 课堂练习 2.如图，两条长度均为L的绝缘细线一端拴在同一点，另一端分别拴在两个质量相同的带电小球A、B上，两球平衡时处于同一水平面，细线夹角为90°。若将小球B换成质量相同的带电小球C，细线夹角变为120°，则带电小球B和C的电荷量之比为（　　） A． B． C． D． A 31 课堂练习 3.如图所示，真空中，、、三处分别固定电荷量为、、的三个点电荷。已知静电力常量为，，。则处点电荷受到、两处点电荷的库仑力的合力大小为( ) A． B． C． D． A 32 课堂练习 4.如图所示，质量为m的带电小球N用绝缘丝线悬挂于P点，另一带正电小球M固定在带电小球N的左侧，小球N平衡时，绝缘丝线与竖直方向夹角为θ，且两球球心在同一水平线上。关于小球N的电性和所受库仑力的大小，下列判断正确的是(重力加速度为g)（ ） B 33 感谢聆听 34 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 A.正电， B.正电，mgtan θ C.负电，mgtan θ D.负电， $