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

该高中物理教学设计聚焦库仑定律核心知识，涵盖定律内容、公式、适用条件、点电荷模型及静电力叠加原理。通过摩擦起电实验导入，联系初中静电知识引导学生猜想静电力影响因素，搭建从定性感知到定量探究的学习支架。 此资料以素养为导向，通过完整探究流程落实科学探究，拆解库仑扭秤实验的微小量放大法培养科学思维，对比库仑力与万有引力构建物理观念。实验设计由浅入深，分层作业兼顾差异，助力学生提升探究能力与模型辨析能力，便于教师高效落实核心素养教学。

《9.2 库仑定律》教学设计 一、基本信息 1. 学科：高中物理 1. 教材：人教版高中物理必修第三册 1. 课时：1 课时（45 分钟） 1. 授课对象：高二年级学生 二、学科素养目标 （一）物理观念 1. 通过摩擦起电、带电小球相互作用实验，建立静电力的概念，理解电荷间相互作用的影响因素； 1. 掌握库仑定律内容、公式、适用条件，区分点电荷理想化模型与实际带电体； 1. 对比库仑力与万有引力，形成 “平方反比相互作用” 统一的物质相互作用观念，区分微观静电力、宏观万有引力的适用场景。 （二）科学思维 1. 体会控制变量法、微小量放大、理想化模型三种核心物理研究方法； 1. 能利用库仑定律定量计算点电荷间静电力，结合矢量叠加原理求解多个点电荷的合力； 1. 辩证分析 “时库仑力无穷大” 的误区，培养严谨的逻辑推理与模型辨析思维。 （三）科学探究 1. 基于静电小实验自主猜想电荷作用力的影响因素，经历 “现象观察 — 猜想假设 — 实验验证 — 定量总结” 完整探究流程； 1. 分析库仑扭秤实验的设计巧思，理解微小力放大的实验创新思路，提升实验方案评价与分析能力。 （四）科学态度与责任 1. 了解库仑、卡文迪许等科学家对静电规律的探索历程，体会物理研究坚持不懈、精巧创新的科学精神； 1. 结合生活静电、雷电现象认识库仑定律的现实价值，感受物理规律统一宏观与微观世界的魅力，树立探究自然规律的求知欲。 三、教学重难点 教学重点 1. 库仑定律内容、表达式、静电力常量与适用条件； 1. 点电荷模型的理解； 1. 静电力叠加原理简单应用。 教学难点 1. 库仑扭秤 “微小量放大” 实验原理理解； 1. 区分库仑定律适用边界，辨析模型失效问题； 1. 多个点电荷静电力的矢量合成计算。 四、教学准备 1. 实验器材：塑料直尺、碎纸屑、丝线悬挂带电小球、库仑扭秤模型； 1. 多媒体：PPT 课件、库仑人物画像、扭秤结构图、例题与随堂练习题； 1. 教具：等边三角形三点电荷示意图、库仑力与万有引力对比表格。 五、教学过程（45 分钟） 环节一：情境导入，激趣设疑（5min） 教师活动 1. 演示摩擦起电小实验：塑料尺与头发充分摩擦，靠近桌面碎纸屑； 1. 提问引导： ① 尺子摩擦后为什么能吸引碎纸屑？ ② 若两个带电小球靠近，有时吸引、有时排斥，说明电荷之间存在相互作用力； ③ 思考：电荷之间作用力大小和什么有关？ 学生活动 1. 观察实验现象，回忆初中静电知识，说出 “带电体吸引轻小物体”； 1. 小组自由发言，猜想影响作用力的因素：距离、带电多少、电荷种类。 师生互动小结 带电体间存在静电力，作用力大小可能与距离、电荷量有关，本节课定量探究该规律 —— 库仑定律。 环节二：定性探究实验，验证猜想（8min） 教师活动 出示带电小球偏转实验示意图，分步演示控制变量实验逻辑： 1. 控制电荷量不变，改变带电小球间距，观察丝线偏角； 1. 控制间距不变，改变小球带电量，观察丝线偏角； 设问：偏角大小代表静电力大小，两种操作下偏角如何变化？能得出什么结论？ 学生活动 独立观察图示，小组讨论后举手回答： 1. 距离越近，偏角越大，静电力越大； 1. 电荷量越大，偏角越大，静电力越大。 师生互动深化提问 教师：电荷间作用力和万有引力都随距离增大而减小，会不会都满足平方反比规律？历史上哪些科学家提前做出猜想？ 学生结合课件阅读：普里斯特、卡文迪许推测平方反比，库仑通过扭秤实验定量证明。 环节三：物理学史 + 库仑扭秤实验探究（10min） 教师活动 1. 介绍库仑生平，点明 1785 年扭秤实验标志电磁学进入定量研究； 1. 拆解库仑扭秤结构图，讲解装置：细银丝、刻度盘、两个带电小球、平衡小球； 1. 分步讲解实验原理：静电力使横杆偏转→旋转旋钮复位→银丝扭转力矩等于静电力力矩→扭转角度换算力的大小； 1. 核心实验方法提问：静电力非常微弱，库仑如何实现测量？ 学生活动 1. 对照结构图标注各部件名称； 1. 小组交流 “微小量放大法” 的巧妙之处； 1. 梳理实验两组定量结论：。 师生互动思辨 教师抛出思考题：如果两个带电小球紧紧靠在一起，r趋近于 0，库仑力会无限大，这个说法对吗？ 学生分组辩论后统一结论：时，带电体不能再看作点电荷，库仑定律公式失效，该说法错误。 教师补充点电荷定义：理想化模型，带电体尺寸远小于间距，形状、电荷分布影响可忽略。 环节四：库仑定律核心知识讲授（10min） 教师活动 板书梳理库仑定律完整内容： 1. 文字表述：真空中两个静止点电荷的静电力，与电荷量乘积成正比，距离平方成反比，力沿两电荷连线； 1. 公式：； 1. 常量：，解释 1C 电荷作用力巨大，生活静电电荷量极小； 1. 适用条件：真空、静止点电荷； 1. 叠加原理：多个点电荷对某电荷的合力，为各库仑力矢量和。 学生活动 1. 同步记录笔记，标注公式关键条件； 1. 齐读适用条件，区分 “点电荷≠体积小的带电体”； 1. 完成课堂例 1（等边三角形三点电荷电性判断），上台讲解受力分析思路。 师生互动对比探究 教师出示表格，引导学生对比库仑力、万有引力： 对比项 库仑力 万有引力 受力物体 带电体 有质量物体 力的效果 吸引、排斥 只吸引 常量大小 k极大 G极小 适用范围 微观粒子 宏观天体 共性 平方反比、非接触长程力 学生自主填充表格，总结两种相互作用的统一规律，体会自然规律对称性。 环节五：例题演练 + 随堂巩固（10min） 【例1】如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带负电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性（　） A．一定是正电 B．一定是负电 C．可能是正电，也可能是负电 D．无法判断 答案：A 【例2】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。 随堂练习： 答案：C 2．关于库仑定律的理解，下列说法正确的是（　） A．对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式 B．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式 C．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的 D．若只是电荷量均增加为原来的三倍，则库仑力增加为原来的三倍 答案：C 答案：A 师生互动纠错 针对第三题易错点：同种电荷接触后电量平分，学生容易忽略接触后电荷重新分配，教师现场画图演示电荷转移过程。 环节六：课堂小结 + 作业布置（2min） 师生共同梳理小结 1. 一条规律：库仑定律； 1. 一个模型：点电荷（理想化）； 1. 三种方法：控制变量、微小量放大、理想化建模； 1. 一条原理：静电力叠加原理。 分层作业 1. 基础：教材课后习题 1-4； 1. 提升：查找库仑扭秤实验拓展资料，分析如果在空气中做实验，库仑力会如何变化； 1. 拓展：尝试计算两个摩擦后带电塑料尺之间的静电力，估算带电量。 六、板书设计 9.2 库仑定律 一、定性探究：F与成正比，与成反比 二、库仑扭秤实验 方法：控制变量、微小量放大 三、库仑定律 1. 内容：真空、静止点电荷 1. 公式： 1. 点电荷：理想化模型（） 1. 误区：，公式失效 四、静电力叠加原理：矢量和 五、库仑力 vs 万有引力（共性：平方反比） 七、教学反思 （一）课堂亮点 1. 素养导向落实到位：整节课以物理探究为主线，不割裂知识与素养。从生活静电现象切入构建物理观念；通过扭秤实验、模型辨析训练科学思维；完整的猜想 — 验证 — 总结流程落实科学探究；借助物理学史渗透科学态度与责任，摒弃传统三维目标割裂式教学。 1. 实验设计由浅入深：先生活小实验定性感知，再扭秤定量实验深挖原理，微小量放大法作为物理经典实验思想重点拆解，提升学生实验创新思维。 （二）课堂存在不足 1. 静电力矢量叠加仅用一道等边三角形例题简单讲解，未设置多角度、多电荷综合计算题，学生矢量合成的实操训练量不足，后续复杂题型容易出错。 1. 分层互动不足：课堂提问多集中中等水平学生，基础薄弱学生主动发言机会少，对 “点电荷和体积小带电体区别” 的概念辨析掌握不扎实。 （三）改进优化措施 1. 习题梯度补充：增加 2 道静电力叠加分层习题，一道共线电荷、一道不共线电荷，预留充足演算时间，让学生完整画图、列式、计算，强化矢量运算能力。 1. 差异化互动设计：设置分层提问，基础概念题优先提问学困生，定量计算题交给中等、优等生；小组讨论时固定组长带动后进生发言，课后针对概念模糊学生单独答疑。 学科网（北京）股份有限公司 $