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

9.2   库仑定律

[学习目标]　

1.知道点电荷的概念，体会物理中的理想模型建立。

2.了解库仑扭秤实验。

3.掌握库仑定律的内容、公式及适用条件，知道静电力常量，并会求点电荷间的作用力。

一、库仑定律  点电荷

【导学】

1．如图所示，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位置。带电体C的电荷量为Q，小球的电荷量为q，质量均为m，当丝线与竖直方向的夹角为θ，带电体C和小球之间的静电力大小用F电表示，小球与带电体C间的万有引力大小用F万表示，引力常量为G，两物体质心间距为r。

(1)挂在P处的小球的电荷量q一定时，增大带电体C的电荷量Q，丝线的偏角如何变化？说明静电力的大小与什么因素有关？

(2)保持带电体C的电荷量不变，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3位置，丝线的偏角如何变化？说明静电力的大小与什么因素有关？

(3)结合以上探究，尝试总结：哪些因素影响电荷间的静电力的大小？这些因素对作用力的大小有什么影响？

 

【知识整理】

库仑定律

2．库仑定律

（1）内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的________________成正比，与它们的距离的________成反比，作用力的方向在________________，这个规律叫作库仑定律。这种电荷之间的相互作用力叫作________或________。

（2）适用条件：a.______________________；b.________________。

3．点电荷

（1）定义：当带电体之间的距离比它们自身的大小________，以致带电体的________、________及

________________对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作________。

（2）带电体看成点电荷的条件：带电体本身的大小________它们之间的距离。

（3）点电荷是一个________________，与力学中的质点类似。

 

【思考】

4．如图所示，嫦娥五号月球探测器升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电。

(1)在研究嫦娥五号与地球的静电力时，能否把嫦娥五号看成点电荷？

(2)研究点电荷有什么意义？

 

 

【例题】

5．“电”的概念古来有之，但对电的研究到了16世纪才随着现代科学的发展而开始。关于元电荷、点电荷、试探电荷、比荷，下列说法正确的是（　　）

A．元电荷可以是质子也可以是电子

B．体积小的带电小球在任何情况下都可以看成点电荷

C．试探电荷的电荷量很小，不影响原电场分布

D．质子和电子所带电荷量相等，比荷也相等

6．关于库仑定律，下列说法正确的是（     ）

A．库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷

B．根据库仑定律，当两个带电体间的距离趋近于零时，静电力将趋向于无穷大

C．所带电荷量分别为和的点电荷相互作用时，受到的静电力是受到的静电力的5倍

D．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积较小的带电体

 

二、　库仑的实验

【导学】

7．观察图片回答下列问题：

（1）根据图甲实验结果，电荷间的相互作用力大小与电荷间距有什么关系？

（2）小球悬挂在P1点位置不变，用一个不带电的有绝缘柄的金属小球C多次接触小球再移开（每次接触小球前，C均不带电），观察到丝线偏角逐次减小，这说明了什么？

（3）类比质点模型，可建立点电荷模型。图乙是库仑做实验探究点电荷之间作用力F与它们的电荷量q1、q2和它们之间距离r的定量关系的实验装置。其中F与q1、q2比较难测量，试回答可以如何测量或定量分

析它们的大小？

（4）库仑通过扭秤实验进一步发现F∝，F∝q1q2，试写出电荷之间作用力的数量关系。

【知识整理】

8．库仑扭秤实验是通过悬丝_______比较静电力F大小的。实验结果发现静电力F与距离r的_______成反比。

9．库仑在实验中为研究与的关系，采用的是用两个_______的金属小球接触，电荷量_______的方法，发现与和的_______成正比。

10．公式：_______，其中_______，叫作静电力常量。

11．适用条件：①_______。②_______。

 

【例题】

12．如图是库仑扭秤实验装置，下列说法正确的是（     ）

 

A．由库仑定律公式可知，当r趋近于0时，F将趋向于无穷大

B．库仑扭秤能研究微小的库仑力，它最主要的物理思想是放大法

C．库仑扭秤能研究微小的库仑力，它最主要的物理思想是理想模型法

D．电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的库仑力是A的3倍

 

13．如图所示，两个完全相同的绝缘金属小球A、B放置在桌面上，所带电荷量分别为+9q、-q，刚开始时两球心相距为，库仑力大小为，现将两球接触后球心相距为放置，则库仑力的大小为（     ）