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

该高中物理课件围绕库仑定律展开，通过“夺罐大赛”实验导入，引导学生探究电荷间作用力的影响因素，从定性实验（控制变量法）过渡到库仑扭秤定量实验，建立点电荷理想模型，类比质点及万有引力定律，构建完整知识脉络。 其亮点在于以科学探究为核心，通过实验设计（如扭秤装置）和模型建构（点电荷）培养科学思维，结合氢原子静电力与万有引力对比、三个点电荷平衡等例题深化物理观念，助力学生理解规律建立过程，教师可借此实施探究式教学，提升学生科学探究能力与知识应用能力。

9.2 库仑定律 物 理 思考与讨论 夺罐大赛： 规则： 1.利用毛皮摩擦过的大小塑料棒对易拉罐进行争夺； 2.不得与易拉罐接触。 这种力大小与哪些因素有关呢？？ 小塑料棒 大塑料棒 9.2 库仑定律 学习目标 1、通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。 2、通过与质点模型类比，知道点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件，进一步体会科学研究中的理想模型方法。 4、体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法，对比库仑定律和万有引力定律的形式体会物理学的和谐统一之美 3、理解库仑定律的内涵和适用条件，能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力，会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题。 9.2 库仑定律 一、电荷之间的作用力——定性实验 电荷量q 距离r 介质 大小形状 电荷分布 √ √ 真空 如何忽略其影响？ 点电荷 建立模型 实验思路 思考：1.带电体间相互作用力的影响因素有哪些？ q1 q2 + P1 C + 思考2.怎样简化这些因素方便实验探究？ 控制变量法 （1）电荷量q不变，改变距离 （2）距离r不变，改变电荷量 如何设计实验定性探究？ 思考3.多个因素影响的时候，我们一般会采用什么方法进行研究？ 9.2 库仑定律 一、电荷之间的作用力——定性实验 q1 q2 + P1 C + 1.如何改变物体间的距离？ P2 P3 2.什么现象可以表示力的大小变化？ 3.怎样改变电荷量？ 实验思路 9.2 库仑定律 一、电荷之间的作用力——定性实验 q1 q2 + P1 C + F减小 （1）电荷量q不变，距离r增大 实验步骤 9.2 库仑定律 一、电荷之间的作用力——定性实验 q1 q2 + P1 C + 思考1.电荷之间的作用力的变化规律？ （2）距离r不变，电荷量q减小 与学过的哪种力具有相似？ 思考2.这里用了什么思想方法呢？ F减小 q增大 F增大 英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人都确信“ 平方反比” 规律适用与电荷间的力。 “类比”思想 实验步骤 9.2 库仑定律 一、电荷之间的作用力——定性实验 类比在库仑定律的建立过程中发挥了重要作用。类比会引起人们的联想，产生创新。但是类比不是严格的推理，不一定正确，由类比而提出的猜想是否正确需要实践的检验。 法国科学家库仑最终通过实验解决了这一问题。 思考：得到定量规律了吗？根据科学探究步骤，还需要做什么呢？ 9.2 库仑定律 二、电荷之间的作用力——定量实验 实验装置 01. 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。 B球的作用是使A球 在水平面内平衡 C 细银丝 不带电小球B 带电小球C 带电小球A 思考：B球的作用是什么呢？ 刻度盘与指针 平衡 9.2 库仑定律 二、电荷之间的作用力——定量实验 C 细银丝 不带电小球B 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 平衡 实验原理 02. 思考：如何测量静电力呢？ 如何测q? 实验原理：A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系 相同小球接触平分电荷量 扭秤装置转化放大微小力 突破方法 9.2 库仑定律 二、电荷之间的作用力——定量实验 实验方法 03. （1）探究F与r的关系：电荷量q不变，改变距离 （2）探究F与q的关系：距离r不变，改变电荷量 控制变量法： 9.2 库仑定律 二、电荷之间的作用力——定量实验 9.2 库仑定律 二、电荷之间的作用力——定量实验 二、电荷之间的作用力 实验结论 04. 9.2 库仑定律 三、库仑定律 真空中两个静止的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。这 个规律叫作库仑定律（Coulomb’s law）。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。 ①比例系数 k 叫做静电力常量， 国际单位制中，k = 9.0×109 思考：1.这个公式是什么时候具有真正的计算价值呢？ 2.在两带电体之间距离很近时由公式得出r→0时F→∞，你同意吗？ ②适用条件：真空中静止的点电荷 k有单位吗？ N·m2/C2 9.2 库仑定律 三、库仑定律 二、库仑定律 注意：一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其形状和大小确定。 点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小、分布对它们之间的作用力可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的电，叫做点电荷。 （1）性质： （2）条件： 类似于力学的质点，也是一种理想化模型。 形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计。 （2）条件： 9.2 库仑定律 三、库仑定律 二、库仑定律 库仑定律的理解 9.2 库仑定律（第1课时） 三、库仑定律 二、库仑定律 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 9.2 库仑定律（第1课时） 三、库仑定律 3.两半径为r的均匀小球如图放置，F电=? 若带等量异种电荷呢？ +Q m +Q m L=4r + + + + + + ＜ +Q m +Q m L=4r + + + - - - > F万=? 9.2 库仑定律 三、库仑定律 万有引力 库仑力 作用效果 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 表达式 适用条件 两质点之间 两点电荷之间 9.2 库仑定律 四、静电力的计算 例：在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。 ＋ － 已知e=1.60×10-19C，m质=1.67×10-27kg， m电=9.1×10-31kg ，G=6.67×10-11Nm2/kg2， k = 9.0×109N·m2/C2 氢原子核和电子之间的静电力远大于万有引力。 研究微观粒子的相互作用时，经常忽略万有引力 q用绝对值代入公式进行计算，再根据同性相斥、异性相吸判断F电方向。 9.2 库仑定律 四、静电力的计算 例：真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A、B(均可看作点电荷)，分别固定在两处，两球间静电力为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开，此时A、B球间的静电力变为多大？若再使A、B间距离增大为原来的2倍，则它们间静电力又为多大？ C A B B +Q A －Q r B A r 2r C 9.2 库仑定律 四、静电力的计算 F电 例：两个分别用长13 cm 的绝缘细线悬挂于同一点的相同小球（可看作质点），带有同种等量电荷。静止时它们之间的距离为 10 cm。已测得每个小球的质量是0.6 g，求它们所带的电荷量。g 取 10 m/s2。 思考1.受力分析的步骤是怎样的？ mg T 10 cm ①库仑力是一种性质力 思考2.右边小球受到库仑力多大呢？ ②库仑力遵守牛顿第三 定律 9.2 库仑定律 五、静电力的计算——多个点电荷 例：真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50 cm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 × 10-6 C，求q3所受的静电力。 F F2 F1 q1 q2 q3 ＋ ＋ ＋ 大小如何计算？ 思考1.q3受到几个力？ 合力的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外 2.若将q3从O点沿q1q2中垂线线移到无穷远F大小如何变化？ 方向呢？ ①两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。 ②多个点电荷对同一点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。 ＋ O 9.2 库仑定律（第1课时） 六、静电力的计算——导体棒 变式：如果有一根均匀带电的直棒，所带的电荷量为Q，那么此棒对垂直平分线上q3的作用力方向如何？ Q q3 任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的。所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律就可以求出带电体之间的静电力的大小和方向。 － － － － － － － － － － － － 9.2 库仑定律（第1课时） 七、三个点电荷的平衡问题 例：光滑水平面上有A、B两带电的小球，A带正电，B带负电，仅再放入一个恰当的带电小球C，三个小球仅在静电力作用下平衡。则小球C的带什么电？ A + C B - 若C带正电，A、B不能平衡 若C带负电，三个点电荷平衡 C A B 结论1：两同夹异 思考1.qC、qA谁大呢？ qB、qA谁大呢？ 9.2 库仑定律（第1课时） 七、三个点电荷的平衡问题 思考1.qB、qA谁大呢？ qC、qA谁大呢？ r1 r2 A + C B - C FBC FAC FAB FCB B 思考2.若r1＜r2，qC与qB谁大呢？ 结论2：两大夹小 9.2 库仑定律（第1课时） 七、三个点电荷的平衡问题 r1 r2 A + C B - 思考2.若r1＜r2，qC与qB谁大呢？ 若r1>r2 呢? 中间电荷靠近两侧电荷量较小的那个 结论3：近小远大 ①两同夹异 ②两大夹小 ③近小远大 ④三点共线 思考3.三个电荷一定要在同一条线上吗？ 9.2 库仑定律（第1课时） 课堂小结 电荷之间 的作用力 静电力 计算 库仑实验 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。 真空中、静止的、点电荷 控制变量法 9.2 库仑定律 谢谢！ 9.2 库仑定律 Lavf58.20.100 Lavf58.76.100 Lavf58.20.100 $