第1章 第2节 库仑定律（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（鲁科版）

该高中物理课件聚焦库仑定律，核心内容包括点电荷概念及理想化条件，库仑定律的内容、公式和应用。课堂从静电力引入，通过易错辨析明确点电荷模型条件，结合悬挂小球实验和库仑扭秤探究静电力与电荷量、距离的关系，搭建从概念到规律的学习支架。 其亮点在于突出科学思维中的模型建构，通过实例辨析点电荷理想化条件，结合科学探究中的控制变量法和微小量放大法实验，帮助学生理解规律形成过程。分层例题和对点练强化应用，提升科学推理能力，学生能深化对规律的理解，教师可借助系统资源提高教学效率。

库仑定律 第2节 第 1 章 1.知道点电荷的概念，明确带电体可以看作点电荷的条件(重点)。 2.了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程。 3.知道库仑定律的内容、公式和使用条件，学会利用库仑定律进行有关的计算(重点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、点电荷 二、两点电荷间的静电力 < 一 > 点电荷 1.静电力：电荷间的 作用力。 2.点电荷 当带电体本身的大小比它与其他带电体之间的距离 得多，以至于其形状、大小及电荷分布等因素对它与其他带电体之间相互作用的影响可 时，这样的带电体称为 。 3.实际带电体看作点电荷的条件 取决于研究的问题和精度要求。在测量精度要求范围内，带电体的 、 等因素可忽略，可视为点电荷。 相互 小 忽略 点电荷 形状 大小 4.点电荷是理想模型 任何带电体都有大小和形状，真正的点电荷是 的。点电荷是一个 。在中学物理中，如果未特别指出带电体的形状、大小等，通常都把此带电体视为点电荷。 不存在 理想模型 (1)电荷量很小的带电体就是点电荷。 (　　) (2)一个电子，不论在何种情况下，都可以看成点电荷。 (　　) (3)只要是球形带电体，无论球多大，都能看作点电荷。 (　　) (4)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷。 (　　) × × × √ 返回 易错辨析 < 二 > 两点电荷间的静电力 1.阅读课本的“实验与探究”，利用如图所示的装置探究影响电荷之间相互作用力的因素。 (1)探究电荷间作用力的大小与距离的关系 如图所示，把两个完全相同、带同种电荷的 小球挂在等长绝缘细线下端，观察细线相对竖直方向的偏离角度(角度越大，静电力越大)。增大两细线悬点之间的距离，细线偏离角度将 。 减小 (2)探究电荷间作用力的大小与电荷量的关系 保持绝缘细线悬点位置不变，同时增加两小球的电荷量(如用带电棒同时接触两球)，细线偏离的角度将 。 实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而 ，随着距离的增大而 。 增大 增大 减小 2.如图所示的实验装置为库仑扭秤。悬丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力相等，使绝缘棒平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系。这一实验中用到了哪些方法？ 答案　微小量放大法和控制变量法。 1.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F的大小，与它们的电荷量Q1、Q2的乘积成 ，与它们的距离r的二次方成 ；作用力的方向沿着它们的 ，同种电荷相互排斥，异种电荷相互 。 (2)公式：F＝k，式中k＝ ，称为静电力常量。 2.静电力叠加原理 对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的 。  梳理与总结 正比 反比 连线 吸引 9.0×109 N·m2/C2 矢量和 思考与讨论 若两个半径为R的带同种电荷球体，带电荷量均为Q，球心相距为r＝3R，则两球间的静电力是F＝k，正确吗？为什么？ 答案　不正确。两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，此时必须考虑电荷在球上的实际分布。如图，由于排斥，电荷分布于最远的两侧，电荷中心距离大于r，此时F<k。 　 (2024·三明市高二期末)如图，C是带电荷量为Q的物体，将带电荷量为Q'的小球通过丝线挂在P处，稳定后丝线偏离竖直方向的角度为θ，小球与物体的间距为d、库仑力为F。若 A.保持Q、Q'不变，减小d，θ变大，则F与d有关 B.保持Q、Q'不变，增大d，θ变小，则F与d成反比 C.保持Q、d不变，减小Q'，θ变小，则F与Q'成正比 D.保持Q、d不变，增大Q'，θ变大，则F与Q'成正比 例1 √ 保持Q、Q'不变，减小d，θ变大，则F与d有关。保持Q、Q'不变，增大d，θ变小，则F与d有关，但不能确定F与d成反比，故A正确，B错误； 保持Q、d不变，减小Q'，θ变小，则F与Q'有关，但不能确定F与Q'成正比，故C错误； 保持Q、d不变，增大Q'，θ变大，则F与Q'有关，但不能确定F与Q'成正比，故D错误。 　(2024·昆明市第一中学高二期中)如图所示，两个相同的金属球A、B(可看成点电荷)带等量异种电荷，两球相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F，现让另一个相同的不带电的金属小球C先后与A、B两球接触后移开，这时A、B两球之间的相互作用力的大小是 A. B. C. D. 例2 √ 设原来A、B所带电荷量分别为q、－q，距离为r，则有F＝k，小球C先与A球接触后，A电荷量为qA'＝qC＝，小球C再与B球接触后，B电荷量为qB'＝qC'＝＝－，这时A、B两球之间相互作用力的大小为F'＝k＝k，故选A。 1.利用库仑定律计算库仑力大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。 2.利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断方向。 总结提升 　(来自教材改编)如图所示，分别在A、B两点放置电荷量分别为Q1＝＋2×10－14 C和Q2＝－2×10－14 C的点电荷。在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2 m，e＝1.6×10－19 C。如果有一电子静止放在C点处，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则它所受的静电力的大小为 　　 　　 N，方向　　 　。  例3 8×10－21 平行于AB连线向左 电子带负电荷，在C点同时受A、B处两点电荷的静电力FA、FB，如图所示。由F＝k得 FA＝k ＝ N ＝8.0×10－21 N 同理可得FB＝8.0×10－21 N 由平行四边形定则和几何知识得，静止放在C点的电子受到的静电力大小为F＝FA＝FB＝8.0×10－21 N，方向平行于AB连线向左。 　如图所示，在边长为a的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。如果保持它们的位置不变，每个点电荷受到其他三个点电荷的静电力的合力是多少？(静电力常量为k) 例4 答案　()k 由题，假设第四个点电荷放在四顶点中的某个顶点，则对角线上顶点处的点电荷对它的库仑斥力为F1＝k 相邻两顶点处的点电荷对它的库仑斥力大小均为 F2＝F3＝k 根据力的合成法则，点电荷所受的静电力的合力大小为F＝k＋2kcos 45°＝()k。 返回 < 三 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D D C C D A A A 题号 9 10 11 答案 D AC B 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 考点一　点电荷 1.物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说属于 A.观察实验的方法 B.控制变量的方法 C.等效替代的方法 D.建立物理模型的方法 基础对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 2.下列关于点电荷的说法正确的是 A.任何带电球体都可以看作电荷全部集中于球心的点电荷 B.球状带电体一定可以看作点电荷 C.点电荷就是质子或电子所带的电荷量 D.一个带电体能否看作点电荷应视具体情况而定 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断，选项D正确，A、B错误； 点电荷是指带电体的抽象，不是指所带的电荷量，选项C错误。 考点二　库仑定律 3.(来自教材)两个带电球处于如图所示的静止状态，大球的电荷量大于小球的电荷量，下列判断正确的是 A.两球一定都带正电 B.两球一定都带负电 C.两球受到的静电力大小相等 D.大球受到的静电力大于小球受到的静电力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 由题图可知两球相互排斥，两球带同种电荷，但无法确定两球所带电荷的正负，大球受到的静电力和小球受到的静电力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知，两者大小相等，方向相反，故选项C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 4.(2024·福州市高二期中)如图是探究库仑力的装置，将两块小金属圆片A、B分别固定在绝缘支架上，下支架固定在高精度电子秤的托盘上，上支架贴上距离标尺，穿过固定支架的小孔安置。现将电子秤示数清零(“去皮”)后，给A、B带上同种电荷。下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 A.A对B的库仑力与B对A的库仑力是一对平衡力 B.A、B所带电荷量必须相等 C.电子秤的示数会随着A、B的靠近而变大 D.用与A相同且不带电的金属圆片C与A接触后 移开，电子秤的示数将加倍 √ A对B的库仑力与B对A的库仑力是一对相互作用力，分别作用在两个带电体上，不是一对平衡力，A错误； 库仑力是点电荷间的相互作用力，库仑力与点电荷所带电荷量的多少有关，与点电荷间的距离有关，在探究库仑力的规律时，A、B所带电荷量不一定必须相等，B错误； 两点电荷间的库仑力与它们间的距离的二次方成反比，因此电子秤的示数会随着A、B的靠近而变大，C正确； 用与A相同且不带电的金属圆片C与A接触后移开，则C与A分别所带电荷量是原A所带电荷量的一半，因A、B间的库仑力与它们所带电荷量的乘积成正比，所以电子秤的示数将减半，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 5.(2024·泉州市泉州九中、侨光中学高二联考)真空中有两个静止的点电荷甲和乙，它们各自所带电荷量均保持不变，二者之间的距离记为r，则下列关于它们之间的静电作用力F的大小与距离r关系的图像可能正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 根据库仑定律可知真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F＝k， 若它们各自所带电荷量保持不变，则F与成正比，故选D。 6.(2024·莆田市第二十五中学高二月考)两个完全相同的小金属球，它们带异种电荷，电荷量的大小之比为9∶1(两小球皆可视为点电荷)，它们在相距一定距离时相互作用力为F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2为 A.9∶16 B.9∶25 C.3∶4 D.3∶5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 假设两小球所带电荷量的绝对值分别为9q、q，则它们在相距一定距离r时相互作用力为F1＝k，两小球带异种电荷，接触后再分开，两小球电量的绝对值均为4q，此时两球间的相互作用力F2＝k，则F1∶F2＝9∶16。故选A。 考点三　静电力的叠加 7.如图所示，在一条直线上的三点分别放置QA＝＋3×10－9 C、QB＝－4×10－9 C、QC＝＋3×10－9 C的A、B、C三个点电荷，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则作用在点电荷A上的库仑力的大小为 A.9.9×10－4 N B.9.9×10－3 N C.1.17×10－4 N D.2.7×10－4 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 A受到B、C点电荷的库仑力如图所示，根据库仑定律有 FBA＝ N ＝1.08×10－3 N FCA＝ N ＝9×10－5 N 则点电荷A受到的合力大小为FA＝FBA－FCA＝(1.08×10－3－9×10－5) N＝9.9×10－4 N，故选项A正确。 8.如图所示，在光滑绝缘的水平面上，三个静止的带电小球a、b和c分别位于三角形的三个顶点上，已知ab＝l，ca＝cb，∠acb＝120°，a、c带正电，b带负电，三个小球(可视为质点)所带电荷量均为q，静电力常量为k。下列关于小球c所受库仑力的大小和方向描述正确的是 A.，方向平行于ab向右 B.，方向平行于ab向右 C.，方向平行于ab向右 D.，方向平行于ab向左 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由题意，结合几何关系可得ac＝bc＝＝l，小球c受到小球a的库仑力F1＝k，同理小球c受到小球 b的库仑力F2＝F1，且两力夹角为60°，如图所示，所以根据力的平行四边形定则，小球c受到小球a、b库仑力的合力大小F＝2F1cos 30°＝k，方向平行于ab向右，故A正确，B、C、D错误。 9.(2024·黄山市屯溪第一中学高二月考)如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离为l，l为球壳外半径r的3倍。若使它们带上等量异种电荷，电荷量的绝对值均为Q，那么，a、b之间的万有引力F1与库仑力F2分别为 A.F1＝G，F2＝kB.F1≠G，F2≠k C.F1≠G，F2＝kD.F1＝G，F2≠k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 能力综合练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 虽然两球心间的距离l只有球壳外半径r的3倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集中于球心的质点，因此，可以应用万有引力定律求F1，即F1＝G；而本题中由于a、b两球壳所带异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布比较密集，又因两球心间的距离l只有其外半径r的3倍，不满足l≥r的要求，故不能将两带电球壳看成点电荷，所以库仑定律不适用，F2≠k，故选D。 10.(多选)如图，A、B、C为直角三角形的三个顶点，∠B＝30°。在A、B、C三点分别放置电荷量为qA、qB、qC的点电荷，测得qC受到的静电力方向平行于AB向左、大小为FC，则 A.A、C两点的点电荷一定带异种电荷 B.A、C两点的点电荷一定带同种电荷 C.仅将qA、qB均增大为原来的2倍，qC受到的静电力变为2FC D.仅将qA增大为原来的2倍，qC受到的静电力变为FC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由题意可知，qB对qC的库仑力沿B→C方向，qA对qC的库仑力沿C→A方向，则A、C两点的点电荷一定带异种电荷，A正确，B错误； FC＝，F＝k，仅将qA、qB均增大为原来的2倍，则FBC、FAC变为原来的2倍，可知qC受到的静电力变为2FC，C正确； sin 30°＝，仅将qA增大为原来的2倍，则FAC变为原来的2倍，即FAC'＝2FAC，FAC'与FBC相等，FBC与FAC'夹角为120°，则FC'＝FAC'＝FBC，由cos 30°＝，联立得FC'＝FC，D错误。 11.中子内有一个电荷量为＋e的上夸克和两个电荷量为－e的下夸克， 简化为一竖直平面内的模型如图所示，三个夸克(可看成点电荷)都在半径为r的同一圆周上，两个下夸克在同一水平线上，则下列四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电力的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 尖子生选练 √ 对电荷量为＋e的上夸克，受到电荷量为－e的两个下夸克等大的静电力作用，由平行四边形定则得，上夸克所受静电力竖直向下；对电荷量为－e的左下夸克，右下夸克对它的静电力大小F＝k，方向水平向左，上夸克对左下夸克的静电力大小F'＝k，方向沿着二者连线方向指向上夸克，由几何关系知F'sin 30°＝F，因此F与F'的合力方向向上，即左下夸克所受静电力合力竖直向上且F合＝F'cos 30°，同理可知，右下夸克所受静电力的合力也竖直向上，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 返回 本课结束 第 1 章 $