1.2 库仑定律 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦库仑定律，从“同种电荷排斥、异种电荷吸引”的已知静电力现象导入，通过问题链引导学生探究电荷量、距离等影响因素，类比质点模型构建点电荷模型，搭建从具体现象到抽象规律的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过定性实验（控制变量法）到定量探究（库仑扭秤解决微小力测量、电荷量均分等困难），结合模型建构（点电荷）和知识对比（库仑定律与万有引力定律），培养学生科学思维与物理观念。实例如用均分法改变电荷量的实验设计，帮助学生理解实验逻辑，既提升学生探究能力，也为教师提供系统教学流程与丰富案例。

第一章 静电场的描述 粤教版 必修三 第二节 库仑定律 1 新课导入 + + - - + - 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 物理学上，把静止电荷之间的相互作用力称为静电力。 影响静电力的因素有哪些？ 2 探究影响静电力的因素 影响带电体间相互作用力的因素有哪些？ 1、问题的提出 怎样简化这些因素，方便进行实验探究？ 电荷量？q1？q2 ？ 距离r? 介质？ 大小形状？ 电荷分布？ √ 能忽略其影响吗？ √ 真空 3 q q L=30r r r q q 忽略带电体大小、形状引起的电荷分布影响 点电荷 建构模型 质点模型 点电荷模型 类比 2、模型的构建 探究影响静电力的因素 带电体自身的大小远小于它们之间的距离 q q L=3r r r + + + + - - - - - - - - + + + + 4 探究影响静电力的因素 影响带电体间相互作用力的因素有哪些？ 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1 和 q2 ）、距离 r 的关系 电荷量？q1？q2 ？ 距离r? 介质？ 大小形状？ 电荷分布？ √ 点电荷 √ 真空 5 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 思考： （1）研究静电力大小与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系，需要用到什么物理思想？ 3、实验探究——定性探究 F 研究： （1）电荷量q不变，改变距离 （2）距离r不变，改变电荷量 控制变量法 6 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 3、实验探究——定性探究 实验结论： 当两带电体电荷量一定时，距离减小，静电力增大。 当两带电体距离一定时，电量增加，静电力增大。 F 之前我们学习了什么力也是随距离的减小而增大？ 8 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） 遇到困难 距离不易测量 没有量度电荷量的单位 微小力不易测量   请思考一下，看看你有没有好的方法来解决这些困难？ 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 10 C 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） 细银丝 平衡小球B 带电小球C 带电小球A 库仑扭秤 遇到困难 距离不易测量 没有量度电荷量的单位 微小力不易测量 放大、转化 均分思想 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 11 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） 方案完善 力的测量由间接改进为直接、更精密仪器测量 等倍改变距离 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 等倍改变电荷(均分) 12 逐次用另一相同且不带电的金属圆片与A接触，电量均分 ++ ++ C A ++ ++ C A ++ D A + + D A 想一想： 如何改变金属圆片A的电量？ 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） （1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系 14 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） （1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系 r/cm 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 M/g 0.009 0.010 0.013 0.018 0.024 0.033 实验数据 / 1.000 1.235 1.563 2.041 2.778 4.000 F/N 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 将数据进行转换 16 （1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系 在误差允许的范围内，电荷量q不变，电荷间静电力与距离的平方成反比。 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） / F/N 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 17 Y 值 1 1.235 1.563 2.041 2.778 4 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） （2）距离r不变，探究作用力F与电荷量q的关系 18 3、实验探究——定量探究（库仑扭秤） （2）距离r不变，探究作用力F与电荷量q的关系 在误差允许的范围内，距离r不变，电荷间静电力与电荷量的乘积成正比。 q M/g 0.020 0.009 0.004 0.002 q F/N 1.96 0.88 0.39 0.20 / F/N 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 20 Y 值 1 0.5 0.25 0.125 1.96 0.88 0.39 0.2 探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系 实验结论： （1）电荷之间的作用力F与距离r的二次方成反比； （2）电荷之间的作用力F与q1和q2的乘积成正比； 21 电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 1. 内容： 2. 表达式： 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。 比例系数 k 叫做静电力常量， 国际单位制中，k =9.0×109N·m2/C2 三、库仑定律 适用条件：真空中、静止点电荷间 22 两个半径为R 的金属球，球心间距离为r＝3R，带电荷量均为q，它们之间的库仑力 ，对吗？ F < F > 想一想 1．如图，半径均为r1的两个金属球，彼此之间的距离为L，其中L远远大于球的半径r1.它们都带正电荷，电荷量分别为Q1、Q2，则它们之间的静电力为(　　) A． B． C． D． 【知识要点】库仑定律适用于点电荷，当带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作点电荷． B 课堂练习 课堂练习 2．A、B为两个相同的金属小球，带电量大小之比为1∶2，均可看为点电荷，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力变为原来的(　　) C 25 （1）适用条件：适用于计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力。 （2）相互作用力的方向：点电荷的电性有正负之分，计算静电力用所带电量的绝对值进行计算，再根据电荷的电性来判断是吸引力还是斥力。 （3）当一个点电荷受到多个点电荷的作用时，可以根据力的独立作用原理并通过力的合成求出合力。 3. 理解 三、库仑定律 26 真空中有三个带等量正电荷的点电荷A、B、C，它们固定在边长为a的等边三角形的三个顶点上，电荷量都是Q，求点电荷C所受库仑力 + A B C + — F斥 F引 课堂练习 A、B、C三个点电荷固定在某一条直线上， A、B均带正电，C带负电，分析带电体A和C对B库仑力 27 课堂练习 【典例】　如图所示，A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的库仑力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为 －2q的点电荷，其所受库仑力为(　　) A．－ B． C．－F D．F B [一题多变]上例中若B处Q带正电，且A、C两处的电荷同时存在，求B处电荷受到的库仑力大小． [答案]　 28 静电力作用下的平衡与加速问题 考点突破 29 1．库仑力作用下力学综合问题，可以归纳为“电学问题，力学方法”。静电力是性质力，不是效果力，它与重力、弹力、摩擦力一样，具有自己的特性，同时，具有力的共性，遵循力学规律和力的运算法则。 2．具体问题做好“两分析”“一选取” (1)受力分析：除分析重力、接触力之外，还要分析库仑力的作用。 (2)状态分析：通过分析确定带电体是处于平衡状态还是非平衡状态。 (3)根据题目情景和提供的条件选取恰当的物理规律列方程求解。 30 一、静电力作用下的平衡 例1　如图，在光滑绝缘斜面上有带电小球a与b，两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，则下列关于a、b的电性及初始位置，符合要求的是 (　　) B 例2　如图，固定在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电的小球A、B，A位于筒底靠在左侧壁处，B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止．若筒壁竖直，A的电量保持不变，B由于漏电而下降少许后重新平衡，下列说法中正确的是 (　　) A．小球A、B间库仑力变小 B．小球A、B间的库仑力不变 C．小球A对筒壁的压力变小 D．小球A对筒底的压力不变 D 一、静电力作用下的平衡 【例3】　如图所示，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方的绝缘柱上。其中O点与小球A的间距为l，O点与小球B的间距为l，当小球A平衡时，悬线与竖直方向夹角θ＝30°。带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量为k。则(　　) B 变式　(2024年哈尔滨六中段考)如图所示，带电金属小球A用绝缘细线悬挂于O点，O点正下方带电小球B固定在绝缘支座上，两小球可视为质点，平衡时A、B间距离为L．现将与小球A完全相同的三个不带电的金属小球依次并充分与A接触后移开，则再次平衡后A、B间的距离为(　　) C 例1．如图所示，在同一直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电量为+Q ，B带电量为－9Q，现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷都处于平衡状态，则点电荷C应带什么性质的电？放于何处？所带的电荷量为多少？ +Q －9Q 一、静电力作用下的平衡 —— 三个自由点电荷的平衡问题 35 C A B 问题1：三球平衡，C球带正电还是负电？ C A B C A B 若C带正电，A、B不能平衡 两侧是同种电荷，中间是异种电荷 结论1：两同夹异 一、静电力作用下的平衡 —— 三个自由点电荷的平衡问题 36 问题2：A和B、C电荷量的大小关系？ C A B r1 r2 qc qA qB C FBC FAC FAB FCB B 两侧电荷量大，中间电荷量小 结论2：两大夹小 一、静电力作用下的平衡 —— 三个自由点电荷的平衡问题 37 C A B r1 r2 qc qA qB 问题3：r1、r2与B、C的电量关系？ FCA FBA A 中间电荷靠近两侧电荷量较小的那个 结论3：近小远大 一、静电力作用下的平衡 —— 三个自由点电荷的平衡问题 38 “三点共线” —— 三个点电荷分布在同一直线上； “两同夹异” —— 正负电荷相互间隔； “两大夹小” —— 中间电荷的电荷量最小； “近小远大” —— 中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 三个自由点电荷平衡的规律： 一、静电力作用下的平衡 —— 三个自由点电荷的平衡问题 39 例2　(2024年中山段考)如图所示，在光滑绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C(可视为质点)．若它们恰能处于平衡状态，那么这三个小球所带的电荷量及电性的关系可能是 (　　)   A．3 C、－6 C、3 C B．－9 C、4 C、－36 C C．－3 C、2 C、8 C D．4 C、9 C、36 C B 一、静电力作用下的平衡 —— 三个自由点电荷的平衡问题 三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大 1．如图所示，在同一直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电量为+Q ，B带电量为－9Q，现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷都处于平衡状态，则点电荷C应带什么性质的电？放于何处？所带的电荷量为多少？ +Q －9Q 一、静电力作用下的平衡 —— 三个自由点电荷的平衡问题 三个自由电荷平衡的规律:三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大。 － 41 1．如图所示，在同一直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电量为+Q ，B带电量为－9Q，现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷都处于平衡状态，则点电荷C应带什么性质的电？放于何处？所带的电荷量为多少？ 一、静电力作用下的平衡 —— 三个自由点电荷的平衡问题 (2)设C 所在位置与A 的距离为r，则C 所在位置与B 的距离为L+r,设C 的电量为q (3)对点电荷A，其受力也平衡，则 － 42 变式　如图所示，已知两个点电荷Q1、Q2的电荷量分别为＋1 C和＋4 C，都能在水平面上自由移动，它们之间的距离d＝3 m．现引入点电荷Q3，试求：当Q3满足什么条件，并把它放在何处时才能使整个系统处于平衡． 解：若整个系统处于平衡，则点电荷Q1、Q2、Q3所受合外力均为零，由于Q1、Q2电性相同且都为正电荷，则Q3处在Q1、Q2之间某处，且Q3带负电，根据   即Q3距离电荷量较小的电荷Q1较近． 又因r1＋r2＝d，d＝3 m， 所以Q3到Q1距离r1＝1 m． 44 A 二、静电力作用时的加速问题 变式3　质量均为m的三个带电小球A、B、C用三根长度均为l的绝缘丝线相互连接，放置在光滑绝缘的水平面上，A球的电荷量为＋q．在C球上施加一个水平向右的恒力F之后，三个小球一起向右运动，三根丝线刚好都伸直且没有弹力，F的作用线反向延长线与A、B间的丝线相交于丝线的中点，如图所示．已知静电力常量为k，下列说法正确的是(　　) C 例题 氢原子由一个质子和一个电子组成。根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径m。已知质子的质量，电子的质量，万有引力常量为/ （1）电子受到质子的静电力和万有引力的大小。 （2）在研究微观物质的相互作用力时，在库仑定律和万有引力定律中，哪一种力可以被忽略呢？请说明理由。 氢原子中电子与质子的静电力远远大于万有引力，故研究微观带电粒子的相互作用时，经常忽略万有引力 47 思考与讨论 通过以上对静电力和万有引力的研究讨论，请比较库仑定律和万有引力定律有哪些相似和不同之处？ 相似处 分别跟电荷量的乘积 和质量的乘积成正比 都跟距离的平方成反比 不同处 静电力有吸引和排斥力，万有引力只有吸引力 静电力是带电体间的作用，万有引力是任何两个物体间的作用 相似的表达式体现出了自然规律的多样性和统一性 48 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn k k F=k 根据 ＝ ，得 Q3＝ C． 例3　如图所示，在光滑绝缘的斜面上有两个带同种正电荷的金属 球M和N，N被绝缘座固定在斜面底端处，M在离N点r0处由静止释放，开始运动瞬间的加速度大小恰好为．已知斜面与水平面的夹角为30°， 静电力常量为k，两电荷均可看成点电荷，且N的带电量为Q，M的带电量为q，重力加速度为g，不计空气阻力．则M运动的速度最大时离 N的距离可能为 (　　) A．r0 B．r0 C．r0 D． 2r0 $