1.2库仑定律 课件-2026-2027学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件围绕库仑定律展开，核心知识点包括点电荷的理想化模型、库仑定律的内容表达式及应用、库仑扭秤实验的原理与方法。课堂导入从电荷间相互作用力规律设问，关联牛顿力学成就，引导学生思考影响因素，搭建前后知识的学习支架。 其亮点在于通过演示实验（改变距离和电荷量观察作用力变化）培养科学探究能力，构建点电荷模型体现科学思维中的模型建构，对比库仑定律与万有引力定律深化物理观念。课堂练习针对性强，小结系统梳理要点，助力学生理解规律和科学方法，为教师提供清晰教学路径。

库仑定律 教学课件 1 学习目标 1 2 3 4 新课导入 新课讲解 课堂练习 目录 5 课堂小结 1. 理解点电荷的概念，知道构建理想化物理模型的作用； 2. 通过对演示实验的观察，了解影响静电力的因素，提高科学探究意识； 3. 掌握库仑定律的内容及其应用，体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法； 4. 了解库仑定律的探索历程，体会库仑扭秤实验设计的实验思想和方法。 学习目标 新课导入 电荷间的相互作用力遵从什么规律呢？受牛顿力学取得巨大成就的启迪，物理学家们开始认真思考和探究电荷间的相互作用力的问题。 新课讲解 一、探究电荷之间的作用力 1.点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，带电体的形状、大小以及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可视为点电荷。 类似于力学中的质点，是一种理想化模型 2.对点电荷的理解 （1）理想化的模型，实际上是不存在的。 （2）均匀带电的球体,由于球所具有对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心。 3.研究两个点电荷之间的相互作用力 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？ （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？ （2）电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 演示实验1 （1）距离r不变，改变电荷量 演示实验2 （2）电荷量q不变，改变距离 电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式呢？是否也满足“平方反比”的规律呢？最终解决这一问题的是法国科学家库仑。 （1）带电体C与小球间的作用力会随距离的减小而增大； （2）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力也会增大或减小； 实验现象 二、库仑定律 思考与讨论：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？ 库仑 卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。定量讨论电荷间的相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。他设计了一个十分精妙的实验(扭秤实验)，对电荷之间的作用力开展研究。库仑做了大量实验，于1785年得出了库仑定律。 1.库仑定律： 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。 电荷间的这种作用力叫作静电力或库仑力。 2.表达式： 3.适用情况： （1）真空中 （2）点电荷 干燥的空气与真空中的区别并不大，因此空气中也适用。 理想化模型，只有质量没有体积 4.静电力常量：国际单位制中，k = 9.0×109 N·m2/C2，数值从实验中确定 5.适用条件：①真空中；②静止点电荷 注意：r→0时的库仑力 两个带电球体间的距离r→0时，这两个带电球体不能再视为点电荷，也就不再遵从库仑定律，它们之间的库仑力也就不能认为趋于无限大 （1）点电荷是一个理想化的模型，类似于力学中的质点，实际上是不存在的 （2）均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。 (带电体本身的线度远小于它们之间的距离，带电体的大小,形状,电荷分布,对库仑力没有影响) 点电荷：带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、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，这样的带电体就可以看做带电的点，叫作点电荷。（点电荷是没有大小的带电体，是一种理想模型） 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 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 三、库仑的实验 1.实验原理与方法 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。 实验方法：控制变量法 2.实验步骤 ①装置如图：细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A，另一端通过物体B使绝缘棒平衡，悬丝处于自然状态。 ②把另一个带电的金属小球C插入容器并使它接触A，从而使A与C带同种电荷。 ③将C和A分开，再使C靠近A，A和C之间的作用力使A远离。扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。 ④保持A、C的电量不变，改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，就可以找到力F与距离r的关系。 （1）探究F与r的关系 （2）探究F与q的关系 ①使一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。多次重复，可以把带电小球的电荷量q分为 ······ ②保持A、C的距离不变，通过上述方法改变A、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。 比例系数 k 叫静电力常量，国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2 （1）适用条件： ①真空中 ②静止的 ③点电荷 3.实验结论 （2）相互作用力的方向 ：在它们的连线上（如图）。 + + q1 q2 r — — F斥 F斥 F斥 F斥 + — F引 F引 （3）注意： ①计算时只代电荷量的绝对值； ②需通过同种电荷相斥、异种电荷相吸来判断库仑力的方向。 四、库仑定律的初步应用 根据库仑定律，两个电荷量为 1 C 的点电荷在真空中相距 1 m 时，相互作用力是 9.0×109 N。差不多相当于一百万吨的物体所受的重力！可见，库仑是一个非常大的电荷量单位，我们几乎不可能做到使相距 1 m 的两个物体都带 1 C 的电荷量。 通常，一把梳子和衣袖摩擦后所带的电荷量不到百万分之一库仑，但天空中发生闪电之前，巨大的云层中积累的电荷量可达几百库仑。 1.静电力的大小 2.静电力的理解 1.库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。 2.对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。 3.库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。 4.库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 3.静电力与万有引力 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 1. 库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。 2. 库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美。 相同点： ①都与距离的平方成反比。 ②都有一个常数。 课堂练习 1.库仑定律是法国物理学家查尔斯-库仑于1785 年发现，因而命名的一条物理学定律，库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，因此，电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。现真空中有相距较远的两个固定的点电荷，它们之间的库仑力大小为 F，若它们的带电量都增大为原来的2 倍，其他条件不变，则它们之间的库仑力大小变为( ) A. B.F C.4F D.16F 2.真空中的两个点电荷，当它们的距离为 d时，它们间的静电力为 F，将它们的距离变为原来的2倍，两个电荷的电荷量都增大到原来的2倍，则它们间的静电力的大小等于( ) A.F B.2F C. D. 3.真空中有两个静止的点电荷qA、qB;，若它们之间的距离变为原来的 2 倍，电荷量都变为原来的2倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的( ) A.1倍 B.4倍 C.8倍 D.16倍 课堂小结 电荷 库仑定律 理想 模型 点电荷 表达式 k为静电力常量 大小 方向判断 扭秤实验 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。 内容 真空中、静止的、点电荷 条件 感 谢 收 看 教学课件 27 Lavf58.30.100 Lavf58.30.100 Lavf58.12.100 $