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

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。

三、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；