1.2 库仑定律（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（鲁科版）

该高中物理课件围绕库仑定律展开，涵盖点电荷模型、静电力规律及应用。从静电力引入，类比质点建立点电荷理想模型，衔接库仑定律公式、适用条件与叠加原理，知识辨析作为学习支架突破易错点。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过情境探究（金属球静电力问题）、疑难分析（同一直线三个点电荷平衡规律）及典例（斜面带电体匀加速运动），将电学规律与力学知识结合。学生能深化运动和相互作用观念，教师可借助系统实例提升教学效率。

第2节　库仑定律 1.静电力:电荷间的相互作用力叫静电力, 也叫库仑力。 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小得多,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的相互作用的影响可忽略时,这样的带电体可称为点 电荷。 3.点电荷的特点 点电荷是只有电荷量,没有大小和形状的一个理想模型,是一种科学的抽象,类似于力学中的 质点,实际上并不存在。 知识 清单破 知识点 1 点电荷 第1讲　描述运动的基本概念 4.带电体看成点电荷的条件 如果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和大小对相互作用力的 影响很小,就可以忽略形状、大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,带电体就 能看成点电荷,所以带电体能否看成点电荷具有相对性。 第1讲　描述运动的基本概念 1.库仑定律 (1)真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们电荷量的乘积成正比,与它们距离的二 次方成反比,作用力的方向沿着它们的连线;同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 (2)公式:F=k ,其中k=9.0×109 N·m2/C2,叫作静电力常量。 (3)适用条件: 在真空中;两静止点电荷。 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矢量和。即静电力的合成遵循平行四边形定则。 知识点 2 两点电荷间的静电力 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷。 ( ) 2.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。 ( ) 3.根据F=k 推出当r→0时,F→∞。 ( ) 4.当第三个点电荷移近真空中两个点电荷时,原来两点电荷间的库仑力的大小和方向会发生 变化。 ( ) 从数学角度分析似乎正确,但从物理意义上分析却是错误的。因为当r→0时,两带电体已不能看作点电荷,库仑定律不再适用。     ✕         ✕         √         ✕     提示 第1讲　描述运动的基本概念 5.两带电小球间存在库仑力,但没有万有引力。 ( )     ✕     　万有引力是自然界中任意两个有质量的物体间的相互作用,两带电小球间也存在万有 引力,只是万有引力比库仑力小得多,一般不考虑。 提示 第1讲　描述运动的基本概念 情境探究 　　如图所示,两质量分布均匀,半径为R的金属球甲、乙放在绝缘支架上。 　      　　甲球带有正电荷q1,乙球带有负电荷q2,且q1≠q2,放在真空中相距为r的地方,甲、乙两球 的半径均远小于r。 疑难 情境破 疑难1 库仑定律的理解与应用 第1讲　描述运动的基本概念 问题1　能否应用库仑定律求两球之间的静电力? 提示    因为两球的半径都远小于r,所以可以将两球视为两个点电荷考虑,可以应用库仑定律 求两球之间的静电力。 问题2　两球之间的静电力是引力还是斥力? 提示    两球带异种电荷,它们之间的静电力是引力。 问题3　如果两个金属球完全相同,接触后放回原处,两球之间的作用力如何求解? 提示    如果两个金属球完全相同,则接触后电荷先中和后平分,每个金属球的带电荷量为q'1= q'2= ,两个电荷之间的斥力为F1=k 。 问题4　如果这两个金属球体积不相同,相互接触后再放回原处,还能求出其作用力吗? 提示    由于两球体积不同,分开后分配的电荷量将不相等,故无法知道两球的电荷量,也无法 求出两球间的作用力。 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.库仑定律的适用条件:(1)真空中;(2)静止点电荷。这两个条件都是理想化的,在空气中库仑 定律也近似成立。 2.两个点电荷间的库仑力 (1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个电荷的电荷量及间距有关,跟它们 的周围是否存在其他电荷无关。 (2)两个点电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律,即作用力与反作用力总是等大、反 向。 第1讲　描述运动的基本概念 3.库仑力的性质 　　库仑力具有力的共性,是矢量,库仑力的合成与分解同样遵循平行四边形定则。在解决 多个电荷相互作用问题时,运用矢量合成法则。 4.两个带电球体间的库仑力 (1)两个规则的均匀带电球体,相距比较远时,可以看成点电荷,也适用库仑定律,球心间的距离 就是二者的距离。 (2)两个规则的带电金属球体相距比较近时,不能看成点电荷,此时两带电球体之间的作用距 离会随电荷的分布发生改变。如图甲所示,若带同种电荷,由于相互排斥而作用距离变大,此 时F<k ;如图乙所示,若带异种电荷,由于相互吸引而作用距离变小,此时F>k 。    第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.在同一直线上三个自由点电荷的平衡问题 (1)平衡的条件:每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。 (2)规律   疑难2 库仑力作用下的平衡问题 第1讲　描述运动的基本概念 ①“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上;②“两同夹异”——两侧的点电荷电 性相同,中间的点电荷的电性一定与两侧的相反;③“两大夹小”——中间电荷的电荷量最 小;④“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 (3)设同一直线上三个自由点电荷平衡时,电荷量依次为q1、q2、q3,则满足 = +  。 2.不在同一条直线上多个点电荷的平衡问题 (1)根据题干条件,恰当选取研究对象,进行受力分析; (2)利用F=k 求出每个电荷受到的静电力; (3)根据平衡条件,利用相似三角形法、图解法、正交分解法等方法列式求解。 第1讲　描述运动的基本概念 1.库仑力作用下的加速问题可以归纳为“电学问题、力学方法”,分析思路如下:   疑难3 库仑力作用下的加速运动问题 第1讲　描述运动的基本概念 类型 常见情境 分析 直线 运动 三个完全相同的带电小球在 光滑绝缘水平面上,施加一水 平恒力F,三小球保持相对静 止做匀加速直线运动   整体法:对甲、乙、丙三球整 体,由牛顿第二定律得F=3 ma; 隔离法:甲球所受合力F甲=ma 2.库仑力与其他力结合,可以使带电体做变速直线运动或匀速圆周运动。 第1讲　描述运动的基本概念 圆周 运动 如图,真空中固定一点电荷Q (带负电),质量为m、带电荷 量为+q的带电小球在库仑力 的作用下在水平面内做匀速 圆周运动   ①找几何关系:点电荷与小球 间的距离为L= ,sin α = ; ②求受力:重力与库仑力的合 力提供向心力,F库 sin α=m , 且F库=k    第1讲　描述运动的基本概念 典例 如图所示,均可视为质点的三个物体A、B、C放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上,开始A 与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,A、B的质量分别为mA=0.40 kg、mB=0.10 kg,其中A绝缘 且不带电,B、C的电荷量为QB=QC=+5×10-5 C,且保持不变, 开始时三个物体均保持静止 【1】。现用一平行于斜面向上的力F拉物体A,使它沿斜面向上做匀加速直线运动,运动2 m 后F不再变化【2】。已知静电力常量为k=9.0×109 N·m2/C2,重力加速度g取10 m/s2,求:   (1)开始时B、C间的距离L; (2)物体A向上运动2 m所用的时间; (3)此过程中F的最大值和最小值。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】A、B整体受到重力、斜面的支持力、沿斜面向上的库仑力,合外力为零。 【2】在拉力F的作用下,A、B先一起做匀加速直线运动,当两者之间的弹力减为零时,A与B 恰好分离,此后拉力F不再变化,A在拉力F作用下继续做匀加速直线运动。 思路点拨    (1)三个物体静止时,以A、B整体为研究对象,根据力的平衡条件【3】求出B、 C间的距离。 (2)A、B运动2 m的过程中,做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律【4】结合匀变速直线 运动的规律【5】,求出运动的时间及此过程中F的最大值和最小值。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)开始时三个物体静止,对A、B整体,沿斜面方向受力平衡,有 =(mA+mB)g sin 30°(由【1】、【3】得到) 解得L=3 m (2)由题意可知,物体A运动了x=2 m时A、B恰好分离,此时A、B的加速度相同,对于物体B,在 沿斜面方向有  - mBg sin 30°=mBa(由【2】、【4】得到) 解得a=4 m/s2 即A、B一起匀加速运动的加速度大小为4 m/s2,故物体A向上运动2 m所用的时间为t= =1 s(由【5】得到) (3)刚开始运动时,C对B的库仑力最大,B对A的支持力最大,故F有最小值,此时对A、B整体受 力分析,沿斜面方向有 -(mA+mB)g sin 30°+Fmin=(mA+mB)a(由【4】得到) 第1讲　描述运动的基本概念 解得Fmin=2 N 当A、B分离时,F有最大值,对A受力分析,有Fmax-mAg sin 30°=mAa(由【4】得到) 解得Fmax=3.6 N 答案    (1)3 m    (2)1 s    (3)3.6 N　2 N 第1讲　描述运动的基本概念 $