第9章 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（人教版）

该高中物理课件聚焦库仑定律，涵盖点电荷模型、定律内容、表达式及适用条件，通过知识辨析问题（如电子质子是否为点电荷）导入，衔接电荷概念，为静电力平衡与加速问题搭建模型建构和解题方法的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过“三个自由点电荷平衡”模型建构和典例中整体法、隔离法的科学推理，结合知识辨析的质疑创新，帮助学生深化相互作用观念。学生能提升解决综合问题的能力，教师可借助结构化内容高效开展教学。

2 库仑定律 知识点 1 点电荷 必备知识 清单破 当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布情况对 它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可看成带电的点,叫作点电荷。 知识点 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,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的 距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。 2.表达式 3.适用条件 (1)库仑定律适用于真空中静止点电荷之间的相互作用,在干燥空气中也近似适用。 (2)相距一定距离的两个均匀带电球体(可视为点电荷)之间,或者一个均匀带电球体与球外一 个点电荷之间的相互作用,也可用库仑定律公式来计算,式中的r是两个带电球体球心间或球 体球心与点电荷间的距离。 易错警示     对于两个带电金属球,在距离较小时,等效电荷的中心与球心不重合,r为等效电荷中心间的距 离,而非球心间的距离,如图甲、乙所示。 4.静电力的计算 (1)利用库仑定律计算两个点电荷之间的静电力的大小,静电力的方向在两点电荷的连线上, 同种电荷相斥,异种电荷相吸。 (2)两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力,等于各点电荷单独对这个点电荷的作 用力的矢量和。即静电力的合成遵循平行四边形定则。 易错警示     两个点电荷之间的静电力不会因第三个点电荷的存在而改变。 知识辨析 1.电子和质子都是小到肉眼看不见的微观粒子,电子和质子一定可以视为点电荷吗? 2.根据库仑定律公式F=k ,当r→0时,两带电体间的库仑力F→∞,这种说法正确吗? 3.A、B是两个固定的点电荷,当其他电荷移到附近时,A、B间的库仑力怎样变化? 4.光滑绝缘水平面上,有两个相距较近且带同种电荷的小球,将它们由静止释放,它们之间的 库仑力怎样变化? 一语破的 1.不一定。带电体能否看成点电荷取决于所研究的问题,而与带电体本身大小无关。 2.不正确。因为当r→0时,两个带电体不能视为点电荷,公式F=k 不适用了。 3.两个点电荷之间的库仑力不因第三个电荷的存在而改变。 4.逐渐减小。带同种电荷的两个小球相互排斥,它们之间的距离增大,根据F=k 可知,库仑 力变小。 关键能力 定点破 定点 1 库仑力作用下的平衡问题 1.库仑力和重力、弹力、摩擦力一样是按性质命名的力,分析库仑力作用下带电体的平衡问 题时,采用的方法与力学平衡问题的相同,只是受力分析时多了一个库仑力。处理此类问题 通常是采用整体法或隔离法受力分析,然后利用正交分解法或矢量三角形法判断或求解相关 物理量。 示例　如图,光滑绝缘圆筒固定,内有两个带正电小球A、B在图示位置静止。若B由于漏电 而下降少许后重新平衡,分析A、B间的库仑力及B对筒壁的压力变化情况,分析思路如下:     2.三个自由点电荷的平衡问题 (1)模型建构:在光滑绝缘水平面上,沿一直线依次放置三个自由点电荷C、A、B,电荷量分别 为Q3、Q1、Q2,均处于平衡状态。   (2)模型特点 ①“三点共线”——三个自由点电荷分布在同一直线上。 ②“两同夹异”——正、负电荷相互间隔,两端是同种电荷。若三个点电荷均带同种电荷, 外侧点电荷不能平衡,因为分别受到同一方向的斥力作用;异种电荷在中间,若在外侧,会受同 一方向的引力作用,不能平衡。 ③“两大夹小”——中间的异种电荷的电荷量最小。参照上图分析,若Q1>Q2,则FAC>FBC,C不 能平衡;同理,若Q1>Q3,则FAB>FCB,B不能平衡;可知中间的点电荷A的电荷量Q1最小。 ④“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的外侧电荷,远离电荷量较大的外侧电荷,如 上图必有Q2>Q3。结合“两大夹小”,可知三个点电荷的电荷量关系为Q2>Q3>Q1。 导师点睛 三个点电荷电荷量的定量关系为 = + 或 = + 。 定点 2 库仑力作用下的加速运动问题 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: 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。 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=3ma; 隔离法:甲球所受合力F甲=ma 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    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。 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。 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) 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 $