1.2 库仑定律 课件 -2026-2027学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件围绕库仑定律展开，通过复习万有引力定律导入，引导学生讨论带电体相互作用力的影响因素，建立点电荷理想化模型，搭建从已有知识到新知识的学习支架。 其亮点在于注重科学思维中的模型建构与科学探究，如通过分析点电荷模型的主次因素培养抽象能力，利用库仑扭秤实验的控制变量法引导科学推理。结合例题对比库仑力与万有引力，强化应用能力，帮助学生形成相互作用观念，也为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

开始 菜单 1.2 库仑定律 环节一：复习回顾 复习回顾：牛顿力学中的万有引力定律，表达式是什么？ 突出主要因素，忽略次要因素 ——建立理想化模型 环节二：点电荷 当一个带电体本身的大小比它到其他带电体的距离小很多，以至在研究它与其他带电体的相互作用力时，该带电体的形状、大小以及电荷在其上的分布状况均可忽略，可将它看作一个带电的质点，这样的电荷称为点电荷。 忽略的次要因素：大小、形状、电荷分布 突出的主要因素：电荷量 带电体体积很小，一定是点电荷吗？ 带电体电荷量很小，一定是点电荷吗？ 环节三：探究影响点电荷之间相互作用力的因素 看成点电荷的条件： 两球心之间的距离远大于球体本身的半径（可以忽略球体的大小、形状、电荷分布，将整个带电球体等效成一个点电荷，电荷集中在球心。） 猜想？ 环节三：探究影响点电荷之间相互作用力的因素 思考： （1）研究相互作用力大小与电荷量（q1和q2 ）、 距离r的关系，需要用到什么物理方法？ 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 环节三：探究影响点电荷之间相互作用力的因素 实验探究结果表明：带电体之间的相互作用力随电荷量的增大而 ,随它们之间距离的增大而 。 增大 减小 深入研究——定量研究 两个带电体之间的相互作用力与它们的带电量、距离之间存在怎样的定量关系呢？ 定量研究： 库仑扭秤实验 灵感来自于卡文迪许扭秤实验 B球的作用是使A球 在水平面内平衡 平衡小球B 悬丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 控制变量法 探究F与r的关系： (1)把另一个带电小球C放入容器并使它靠近A时，记录扭转的角度可以比较力的大小。 (2)改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与r的关系。 探究F与Q的关系： 改变A和C的电量Q1、Q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与Q1、Q2的关系 库仑扭秤实验 (1)内容:真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电荷量的乘积成 ,与它们之间距离的 成反比,作用力的方向沿着____________________。电荷之间的这种作用力叫作 或 。 正比 平方 这两个点电荷的连线 静电力 库仑力 环节四：库仑定律 比例系数 k 叫静电力常量，国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2 （1）适用条件： ①真空中 ②静止的 ③点电荷 （2）相互作用力的方向 ：在它们的连线上（如图）。 + + q1 q2 r — — F斥 F斥 F斥 F斥 + — F引 F引 （3）注意： ①计算时只代电荷量的绝对值； ②需通过同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断库仑力的方向。 环节四：库仑定律 环节四：库仑定律 +Q +Q r + + + + + + +Q -Q r - - - + + + + + - + 同种电荷：电荷分布在金属球外侧 异种电荷：电荷分布在金属球内侧 不能看成点电荷，库仑定律不再适用！ 环节四：库仑定律 带电球体间的库仑力 1.两个介质球（绝缘球）带有电荷,并且电荷均匀分布,不论是否满足二者间的距离远大于球的直径,都可以看作电荷集中于球心处的点电荷。 2.两个带电的导体球,如果不满足二者间的距离远大于球的直径的条件,就不能看作电荷集中于球心处的点电荷,这是因为导体上有很多自由电荷,它们之间发生相互作用,使电荷在球体上的分布不均匀。 带电球体看成点电荷的关键： 球体上的电荷是否分布均匀 环节五：库仑定律的初步应用 1.库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。 2.对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。 3.库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。 4.库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 一、理解库仑力（静电力） 环节五：库仑定律的初步应用 万有引力定律 库仑定律 不同点 只有引力 既有引力又有斥力 天体间表现明显 微观带电粒子间表现明显 都是场力 万有引力场 电场 公式 条件 两质点之间 两点电荷之间 库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。 二、静电力与万有引力 环节五：库仑定律的初步应用 例:已知氢核（质子）质量为1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，它们分别带有正电和负电，电荷量都是一个元电荷，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11 m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。 解：库仑力大小: 万有引力大小: 微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。 环节五：库仑定律的初步应用 思考：库仑定律讨论的是两个点电荷之间的静电力。 当空间中有两个以上的点电荷时，怎么确定一个点电荷所受到的静电力呢？ 三、静电力的叠加 两点电荷间的库仑力与周围是否存在其他电荷无关。 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，这称为静电力的叠加。 环节五：库仑定律的初步应用 三、静电力的叠加 例:真空中有三个点电荷A、B、C，它们固定在边长a的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是Q。 A B C ＋ ＋ ＋ 练习册P9 电荷C所受的总静电力方向：沿AB连线的中垂线斜向下 环节五：库仑定律的初步应用 教材P12 三、静电力的叠加 微元法 环节五：库仑定律的初步应用 四、三个自由点电荷的平衡问题 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 （正、负电荷相互间隔） 结论1：两同夹异 环节五：库仑定律的初步应用 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 中间电荷的电荷量最小 结论2：两大夹小 四、三个自由点电荷的平衡问题 环节五：库仑定律的初步应用 C A B r1 r2 qc qA qB 问题3：r1、r2与B、C的电荷量关系？ FCA FBA A 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 结论3：近小远大 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。 四、三个自由点电荷的平衡问题 环节六：课堂小结 电荷 库仑定律 理想 模型 点电荷 表达式 k为静电力常量 大小 方向判断 扭秤实验 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 内容 真空中、静止的、点电荷 条件 环节五：库仑定律的初步应用 环节五：库仑定律的初步应用 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 思考:当两个电荷之间的距离r→0时，能否根据F＝k推出两电荷之间的库仑力F→∞？ $