9.2 库仑定律 导学案 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理导学案围绕库仑定律展开，引导学生掌握定律内容、点电荷概念及静电力计算，通过带正电小球在不同位置的实验，用控制变量法探究电量和距离对作用力的影响，衔接电荷性质前序知识，为电场学习搭建支架。 导学案注重科学探究与科学思维，通过库仑扭秤实验细节培养学生实验设计与证据分析能力，点电荷模型建构体现理想化方法。例题与跟踪训练结合基础辨析和综合计算，助力学生深化物理观念，提升解决多电荷作用问题的能力。

库仑定律导学案 学习目标 1.掌握库仑定律，并理解真空中的库仑定律。 2.知道点电荷的概念，了解带电体能被看作点电荷的条件。 3.体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法。体会控制变量的科学研究方法。 4.会用库仑定律进行有关的计算。会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题。 学习重点、掌握库仑定律，理解库仑定律的含义及其公式，知道静电力常量； 学习难点、会用库仑定律的公式进行有关的计算 一、探究影响电荷间相互作用的因素 1.实验装置：带正电的带电体 C 置于铁架台旁，把系在丝线上质量为m，带正电的小球先后挂在 P1、P2 等位置。调整小球位置使小球与带电体C在同一水平面；小球受力如图所示，由mg和角θ可求出力F。 2.探究方法：控制变量法。 3.实验内容： ①把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图示P1、P2等位置，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。 ②使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。 4.观察现象：影响两电荷之间相互作用力的因素：①电量q，②距离r。 二、电荷之间的作用力 1.实验结果：（1）当电荷量Q不变时，库仑力随距离r减少而增大 （2）当距离r不变时，库仑力随距离Q减少而减小 2.库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 电荷间这种相互作用力叫作静电力或库仑力。 3.点电荷：①带电体都有形状和大小。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的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。 ②点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化模型。 ③点电荷与元电荷的区分： ★元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位。 ★点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，其带电量可以很大也可以很小，但它一定是元电荷电量的整数倍。 3、 库仑的实验：库仑做实验用的装置叫作库仑扭秤。如图所示。 1.保持A、C两球的带电量不变，改变A、C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可以找到力F与距离r的关系。 结果是力F与距离r的二次方成反比，即：F∝ 2.保持A、C两球之间的距离r不变，改变A、C的带电量q1和q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可以找到力F与q1和q2的关系。 结果是力F与和的乘积成正比，即：F∝。 注意：电荷量的改变和电荷量大小比较：如图所示 3、 库仑定律表达式：由实验得到的关系式：F=；其中k叫静电力常量，是由实验测定出来的：k=9.0×109 N·m2/C2 ， k值的物理意义：两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N 4.注意：（1）在计算时q1、q2只代入大小，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算， “+”、“-”号不要代入； （2）库仑力的方向在二者连线上，需进一步通过同种电荷排斥，异种电荷吸引来判断方向。 四、静电力计算 1.库仑定律与万有引力定律 例题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 =9.0××=8.2×N； =6.7××=3.6×N； =2.3×；可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。 跟踪训练题 1.下列说法中正确的是（ ） A. 点电荷就是体积很小的电荷 B. 点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 C. 根据 可知，当r→0时，F→∞ D. 静电力常量的数值是由实验得到的 2.有三个完全相同、大小可以忽略的金属小球A、B、C，A带电量7Q，B带电-Q，C不带电，将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B接触，最后移去C球，试问A、B间的库仑力变为原来的多少？ 例题2.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+2.0×10-6C，求它们各自所受的静电力。 解析：三个点电荷的受力情况都相同，以q3为例q3受到大小相同的库仑力F1和F2， ; 合力：F=+=0.25N， 方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外 跟踪训练题： 3.如图所示，在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和b电荷量为＋q，c和d电荷量为－q，则a电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小是（　　） A．0 B. C. D. 4.在光滑的水平面上固定两个点电荷A和B，它们的质量分别为和，所带电荷量分别为和如图所示。水平外力先作用在A上，解除锁定后A、B恰能一起相对静止做匀加速直线运动，调整A、B间的距离，后用相同大小的水平外力作用在B上，A、B又恰能一起相对静止匀加速直线运动。则以下说法正确的是（　　） A．两点电荷的电性一定相反 B．外力作用在A上时两点电荷的加速度大小等于作用在B上时两点电荷的加速度 C．点电荷A对点电荷B的库仑力大于点电荷B对点电荷A的库仑力 D．外力作用在A上时A、B的间距与作用在B上时A、B的间距之比为 跟踪训练题答案： 1、D 2.由于C球反复与A、B接触，故最终三个球的带电量必相等； 接触前qA=7Q，qB= -Q；接触后：qA1=qB1= qC1==2Q 故接触前：F=k=k =7k 接触后：=k=k =4k 得到：=。 3、D 4.【详解】A．外力向右作用于A或向左作用于B的情况下，两点电荷间的作用力是斥力，两点电荷的电性相同，外力向左作用于A或向右作用于B的情况下，两点电荷间的作用力是引力，两点电荷的电性相反，故A错误； B．对整体有 外力作用在A上时两点电荷的加速度等于作用在B上时的加速度，故B正确； C．点电荷对点电荷B的库仑力与点电荷B对点电荷的库仑力是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故C错误； D．设当外力作用在A上时A、B的间距为，对B有 设当外力作用在B上时A、B的间距为，对有 联立解得，故D正确。故选BD。 学科网（北京）股份有限公司 $