9.2库仑定律 课件-2026-2027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“电荷间作用力决定因素”的问题导入，结合实验探究电荷量、距离对作用力的影响，再通过库仑扭秤实验推导定律，构建从现象到规律的学习支架，帮助学生掌握定律内容、适用条件及点电荷模型。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，用控制变量法探究F与q、r的关系，借助扭秤实验的放大思想和点电荷理想模型培养科学思维，对比库仑力与万有引力深化相互作用观念。例题与练习结合实际，助力学生理解应用，教师使用可提升教学效率，培养学生探究能力与模型思维。

第九章 静电场及其应用 9.2 库仑定律 电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？ 新课导入 1.知道库仑定律的内容及适用条件。 2.了解库仑扭秤实验。 3.知道点电荷的概念，知道带电体看成点电荷的条件。 4.理解库仑定律的表达式，并会计算点电荷间的静电力。 学习目标 探究1 ：影响电荷间相互作用力的因素 一、电荷之间的作用力 电荷间距离不变的情况下，电荷量越大，作用力越大 实验表明： 新知探究 探究2 影响电荷间相互作用力的因素 电荷量不变的情况下，距离越小，作用力越大 实验表明： 新知探究 一、电荷间的作用力 结论： 1.带电量越大，偏角越大，力越大；带电量越小，力越小。 小球受力示意图 T G F 偏角越大，力越大 α 2.距离越近，偏角越大，力越大；距离越远，力越小。 新知探究 二、库仑的实验 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 器 材 组 成 新知探究 扭秤实验 资料 新知探究 (1)探究F与q的关系 1.实验方法：控制变量法 结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带电量，从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比，即 F ∝ F q1 q2 q2 q1 q1q2 q1 q2 新知探究 （2）探究F与r的关系 1.实验方法：控制变量法 结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离r，从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比，即 F∝ 是否会与万有引力的表达形式相似 ？ 新知探究 利用扭秤，将微观力进行放大，并且通过平衡杆和细银丝的形变将电荷之间的力转化细银丝的形变力。 在探究F与q的关系的过程中，充分利用了电荷守恒和对称的思想。 2.实验思想 新知探究 1.内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。这种电荷之间的相互作用力叫做静电力或库仑力。 2.公式： 3.适用条件：⑴ 真空 ⑵ 静止点电荷 4.点电荷：是一种理想模型。当带电体间的距离比它们自身大小大得多时，带电体可视为点电荷。 三、库仑定律 k = 9.0×109 N·m2/C2 新知探究 5.库仑定律的正确理解 （1）库仑定律只适用于计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力；空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算。 ①有人根据 推出当r→0时，F→∞，从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析，这种看法是错误的，因为当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。 新知探究 ②两个完全相同的导体球，彼此靠近并固定，两球带电量大小均为Q。当两球带同种电荷时，它们间的静电力为F1，当两球带异种电荷时，它们间的静电力为F2，请比较F1与F2的大小关系。 + - 新知探究 （2）应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中算出力的大小，力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则另行判断。 （3）各物理量要统一用国际单位，只有采用国际单位时，k的值才是9.0×109 N·m2/C2。 新知探究 ⑴库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。 ⑵对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。 ⑶库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。 ⑷库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条线上。 （注意：一对库仑力大小一定相等，与各自的带电量无关） 三、静电力的计算： 1.理解静电力 新知探究 例题1：已知氢核（质子）质量为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5.3×10-11 m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。 解：库仑力大小: 万有引力大小: 新知探究 万有引力定律 库仑定律 不同点 只有引力 既有引力又有斥力 天体间表现明显 微观带电粒子间表现明显 都是场力 万有引力场 电场 公式 条件 两质点之间 两点电荷之间 库仑定律是电磁学的基本定律之一，它由法国物理学家库仑（1736-1806）于1785年在实验研究中发现。 你能初步谈谈库仑力和万有引力的共同点和不同点吗？ 新知探究 例题2：真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是2.0×10-6C，求它们各自所受的静电力。 +q1 +q3 +q2 新知探究 F1 F F2 +q3 +q2 +q1 解：根据库仑定律，点电荷q3共受到F1和F2两个力的作用，其中q1=q2=q3=q，每两个点电荷之间的距离r都相同，所以 根据平行四边形定则可得， F=2F1cos30o=0.25 N， 点电荷q3所受的合力F的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。       N 新知探究 1.（多选）如图，真空中固定在绝缘台上的两个相同的金属小球A和B，带有等量同种电荷，电荷量为q，两者间距远大于小球直径，两者之间的静电力大小为F。用一个电荷量为Q的同样的金属小球C先跟A接触，再跟B接触，移走C后，A和B之间的静电力大小仍为F，则Q:q的绝对值可能是（　　） A．1 B．2 C．3 D．5 AD 随堂练习 2.如图所示，真空中两个半径为a的金属球固定在绝缘支架上，两球心之间的距离r=4a，将它们分别带上电荷量为q的异种电荷，静电力常量为k。则关于两球之间库仑力大小的说法，正确的是（　　） A．等于 B．等于 C．大于 D．介于 和 之间 D 随堂练习 3.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示A处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且Q2=4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3放在AB直线上．欲使整个系统处于平衡状态，则（ ） A、Q3为负电荷，且放于A左方 B、Q3为负电荷，且放于B右方 C、Q3为正电荷，且放于AB之间 D、Q3为正电荷，且放于B右方 A 随堂练习 4.如图所示，A、B、C是光滑绝缘水平桌面上位于同一圆周且等间距的三点，现在这三点分别放置完全相同的带电量为-q的金属小球，同时在圆心O处放置一个带电量为+Q的小球，已知所有小球均可看作点电荷且均处于静止状态，则Q与q的比值为（　　） A． B C． D．3 B 随堂练习 库仑定律 点电荷 静电力矢量性及其叠加原理 理想化模型 看作点电荷的适用条件 定律内容 适用条件 公式表达 库仑定律 课堂小结 Lavf58.30.100 Lavf58.30.100 Lavf58.30.100 $