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

该高中物理导学案围绕库仑定律展开，引导学生回顾初中电荷作用规律、元电荷、静电感应及牛顿万有引力定律，搭建新旧知识联系的学习支架，初步认识库仑定律的建立过程。 通过自主探究点电荷、静电力常量等核心知识，结合库仑扭秤实验的控制变量法培养科学思维，物理学史和生活案例（如静电除尘）渗透科学态度与责任，习题设计注重应用与拓展，助力学生构建物理观念，提升自主学习能力。

9.2 库仑定律 1.回顾9.1所学的电荷、电荷间的相互作用、元电荷以及初中所学的电荷间"同种相斥、异种相吸"等基础内容，结合新课内容，初步认识库仑定律的建立过程。 2.阅读课本9.2的内容，自主探究"点电荷""库仑定律""库仑扭秤实验""静电力常量"等核心知识，并根据阅读内容填写本节预习任务。 1. 一、温故——回顾旧知 初中我们学过摩擦起电和电荷的知识，请回忆并填空： 1.电荷间的相互作用规律：同种电荷相互________，异种电荷相互________。 2.电荷量表示电荷的多少，单位是________，符号是________。元电荷e=________C。 3.当带电体靠近导体时，导体中的自由电荷会趋向或远离带电体，使导体两端出现异种电荷，这种现象叫作________，利用它使导体带电的过程叫作________。 4.牛顿________定律给出了两个物体间引力大小的计算公式：F引=________，该定律适用于________之间。 二、知新——预习新课 请阅读课本，完成以下填空： 知识点一 库仑定律的内容与公式 1.定律内容：真空中两个静止______之间的相互作用力，与它们的______的乘积成正比，与它们的______的二次方成反比，作用力的方向在它们的______上。 2.公式：F = ______，其中 k 为静电力常量。 3.静电力常量：k = ______N・m²/C²，其数值由实验测定。 4.力的名称：电荷间的相互作用力称为______或______。 知识点二 点电荷 1.定义：如果带电体的______远小于它们之间的______，以至带电体的大小、形状及电荷分布对相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可视为点电荷。 2.性质： ◎点电荷是______模型，类似于力学中的______。 ◎均匀带电球体可视为点电荷，电荷集中在______。 3.注意：当两个带电体间的距离______带电体自身大小时，不能视为点电荷，库仑定律不再适用。 知识点三 库仑扭秤实验 1.实验者：法国物理学家______。 2.实验方法：______法（分别研究力与电荷量、力与距离的关系）。 3.实验结论： ◎电荷间的作用力与电荷量的乘积成______。 ◎电荷间的作用力与距离的二次方成______。 知识点四 库仑定律的适用条件 1.______中（干燥空气可近似适用）。 2.研究对象为______电荷。 3.研究对象可视为______。 1.关于点电荷模型，下列论述正确的是( ) A.库仑定律适用于点电荷 B.点电荷就是体积较小的带电体 C.点电荷产生的电场可以忽略不计 D.点电荷的电荷量是确定的，约为 2.真空中有两个静止的点电荷，它们之间的静电力大小为F。如果仅将它们之间的距离变为原来的3倍，则它们之间的静电力大小变为( ) A. B. C. D. 3.真空中有甲、乙两个点电荷相距为r，它们之间的静电力为F。若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的，它们之间的距离r不变，则它们之间的静电力将变为( ) A.F B.F C.F D.F 4.两个相同的金属球（可当成点电荷），分别带有电荷量和，它们之间库仑力的大小为F，现将两球接触后再放回原处，则( ) A.两球均带负电 B.两球电荷量均为 C.两小球间库仑力为 D.两小球间库仑力为 答案以及解析 一、温故——回顾旧知 1.排斥；吸引 2.库仑；C；1.60×10⁻¹⁹ 3.静电感应；感应起电 4.万有引力；Gm₁m₂/r²；质点 二、知新——预习新课 知识点一 库仑定律的内容与公式 1.点电荷；电荷量；距离；连线 2. 3.9.0×10⁹ 4.静电力；库仑力 知识点二 点电荷 1.自身大小；距离 2.理想化；质点；球心 3.接近 知识点三 库仑扭秤实验 1.库仑 2.控制变量 3.正比；反比 知识点四 库仑定律的适用条件 1.真空 2.静止 3.点电荷 1.答案：A 解析：A.库仑定律描述两个点电荷之间的相互作用力，因此该定律适用于点电荷，故A正确。 B.点电荷是理想模型，并非所有体积较小的带电体都是点电荷，故B错误。 C.点电荷产生的电场强度由决定，其值随距离减小而增大，不可忽略，故C错误。 D.点电荷的电荷量Q可为任意值，是元电荷，并非点电荷的固定值，故D错误。 故选A。 2.答案：A 解析：真空中有两个静止的点电荷，它们之间的静电力大小为F。根据库仑定律可得 如果仅将它们之间的距离变为原来的3倍，则它们之间的静电力大小变为 故选A。 3.答案：D 解析:根据库仑定律，可得原静电力为 变化后，甲的电荷量变为，乙的电荷量变为，距离r不变，则新的静电力为 故选D。 4.答案：C 解析：由于两球带异种电荷，根据电荷守恒定律可知，中和部分电荷后，两球再平均分配，接触前两球的总电荷量为，接触后两球平分总电荷，则两球的带电荷量均为，故AB错误；接触前两球间的库仑力大小为，接触后两球间的库仑力大小，故C正确，D错误。 一、物理学史·库仑扭秤实验 18世纪，人们对电现象的认识还停留在定性阶段。法国军事工程师出身的物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑（Charles-Augustin de Coulomb，1736—1806）设计了一个精巧的扭秤实验，首次定量测定了电荷之间的作用力。 库仑扭秤的核心是一根悬挂在细银丝下的绝缘横杆，横杆一端固定一个带电小球，另一端放一平衡重物。当另一个带电小球靠近时，两球间的静电力使横杆扭转，通过测量银丝的扭转角度即可算出静电力的大小。 库仑巧妙地运用了控制变量法：先保持两球电荷量不变，改变距离测力的大小，发现力与距离的平方成反比；再保持距离不变，改变电荷量测力的大小，发现力与电荷量的乘积成正比。1785年，库仑正式公布了这一发现，这就是后来以他名字命名的库仑定律。 库仑定律的发现标志着电学从定性走向定量的转折点，为电磁学的发展奠定了重要基础。有趣的是，库仑定律与牛顿的万有引力定律在形式上极为相似（都遵循平方反比规律），这反映了自然界中不同现象之间可能存在着深层的统一性。 二、生活中的库仑力 案例1：静电除尘 工厂烟囱排放的废气中含有大量粉尘颗粒。静电除尘器利用强电场使气体电离，带电的粉尘颗粒在库仑力作用下被吸附到集尘电极上，从而达到净化废气的目的。库仑力在这里起到了"搬运工"的作用。 案例2：静电复印（复印机） 复印机工作时，先通过高压电晕放电使硒鼓表面带上静电，再用激光扫描形成静电潜像，带有相反电荷的墨粉在库仑力作用下被吸附到带电区域，最后转移到纸张上并加热定影。整个复印过程的核心就是库仑力的精确调控。 案例3：微观世界的库仑力 原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。电子之所以能围绕原子核运动而不飞走，正是因为原子核与电子之间存在库仑引力。实际上，库仑力比万有引力强得多——两个质子之间的库仑斥力是万有引力的约10³⁶倍！因此，在原子和分子尺度上，电磁力（以库仑力为主）起着决定性作用。 三、拓展思考（预习反思） 1.两个完全相同的金属小球A、B，分别带有+4Q和-2Q的电荷量，当它们相距r时（远大于小球半径），它们之间的库仑力大小为多少？若将它们接触后再放回原处，库仑力大小变为多少？ 2.为什么库仑定律要求"真空中"和"静止点电荷"？如果不在真空中，会有什么影响？ 把预习中发现的问题记录一下吧 ... 学科网（北京）股份有限公司 $