9.2 库仑定律 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦库仑定律，通过“思考与讨论”中带电小球在不同位置及电荷量下的作用力变化实验，引导学生得出作用力与距离、电荷量的关系，类比万有引力公式引入库仑定律，搭建前后知识联系的学习支架。 其亮点在于以点电荷理想化模型建构科学思维，通过库仑扭秤实验（控制变量法、电量均分法）培养科学探究能力，结合例题与针对训练强化科学推理。课堂小结系统梳理规律条件与应用，助力学生深化物理观念，为教师提供结构化教学资源。

第九章 静电场及其应用 2 库仑定律 授课教师：XXX 人教版（2019）高中物理（必修三） 思考与讨论：如图，带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、 P2、P3等位置。 1.带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？ 2.在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？ 3.电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 一、电荷间的作用力 结论： 作用力随着距离的增大而减小，随着电荷量的增大而增大。 一、电荷间的作用力 电荷之间的作用力与万有引力是否相似的问题早已引起当年一些研究者的注意，英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。 卡文迪什 普里斯特利 类比法 不过，最终解决这一问题的是法国科学家库仑。库仑设计了十分精妙的扭秤实验，于1785年提出库仑定律。 一、电荷间的作用力 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，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）关系式： （3）适用条件： 真空中 静止的 点电荷 二、库仑定律 静电力或库仑力 需通过同种电荷相斥、异种电荷相吸来判断库仑力的方向。 如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电体自身的大小、形状及电荷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一个带电的点，叫作点电荷。 （1）理想化的模型，类似于力学中的质点，实际上是不存在的。 （2）均匀带电的球体,由于球具有对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理——电荷集中在球心的点电荷。 2.点电荷 二、库仑定律 思考与讨论：两个靠近的金属带电球体，是否可以看做是集中在球心位置的点电荷？ +Q +Q L=4r + + + + + + +Q -Q L=4r - - - + + + 因为电荷间的作用力，电荷并不能均匀的分布在球体上，所以不可以 同种电荷 异种电荷 二、库仑定律 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 三、库仑的实验 库仑扭秤实验 控制变量法 三、库仑的实验 在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？ 库伦的电量均分法 A C Q A C A D A D A、C、D球的大小、形状、材料完全相同 三、库仑的实验 ①当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 ②当距离不变时，F与q1q2的乘积成正比 这就是库仑定律的表达式，式中的k是比例系数，叫做静电力常量 通过实验测定其值为: 三、库仑的实验 实验结论 计算时只代电荷量的绝对值 （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。 1.对静电力（库仑力）的理解： 四、静电力计算 1C 1C 1m 根据库伦定律： 只有百万分之一库仑 可达几百库仑 2.库仑是一个非常大的电荷量单位 四、静电力计算 约为100万吨物体的重力 【例题1】 在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11 m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。 【解析】 电子的电荷量和质子的电荷量相同 电子的质量 质子的质量 它们之间的静电力： 它们之间的万有引力力： 微观粒子间的万有引力远小于库仑力 四、静电力计算 【例题2】 真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是2.0×10-6C，求它们各自所受的静电力。 【解析】以 电荷为例， 受到 ， 的静电力作用且距离相等，所以 根据平行四边形定则可得 点电荷 所受的合力 的方向为 与 连线的垂直平分线向外 四、静电力计算 【例题3】两个分别用长13 cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同小球(可看作质点)，带有同种等量电荷。由于静电力F的作用，它们之间的距离为10cm。已测得每个小球的质量是0.6g，求它们各自所带的电荷量。g取10m/s2。 F F 10cm mg T α 【解析】由题意，细线长L=0.13m，两球心距离r=0.1m，小球质量m=6×10-4kg 由库仑定律 联立解得 q=5.27×10-8C 根据平衡的条件，有 α 四、静电力计算 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。 内容 真空中、静止的、点电荷 条件 课堂小结 1.下列对点电荷的理解正确的是(　　) A. 体积很大的带电体都不能看作点电荷 B. 只有体积很小的带电体才能看作点电荷 C. 只要是球形带电体，无论球多大，都能看作点电荷 D. 当两个带电体的形状和大小对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体都能看作点电荷 D 针对训练 【解析】带电体能否看作点电荷是由所研究问题的性质决定的，与自身大小、形状无直接关系，故A、B、C错误；当两个带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体均可看作点电荷，故D正确．故选D. 2. (多选题)关于库仑定律，下列说法正确的是(　　) A.库仑定律适用于点电荷，体积很大的带电体都不能看作点电荷 B.根据库仑定律，当两个带电体间的距离r→0时，库仑力将趋向无穷大 C.库仑定律和万有引力定律的表达式很相似，它们都是与距离平方成反比的定律 D.静电力常量k的值为9.0×109 N·m2/C2 CD 针对训练 针对训练 【解析】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，与带电体的体积没有必然的联系，故A错误；当两个带电体间的距离r→0时，带电体不能看作点电荷，库仑定律不再适用，故B错误；库仑定律和万有引力定律的表达式分别为F库＝kr2(q1q2)，F万＝Gr2(m1m2)可知它们都是与距离平方成反比的定律，故C正确；静电力常量k的值为9.0×109 N·m2/C2，故D正确．故选CD. 3.两个半径为R的带电金属球带同种电荷，电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小F满足关系式(　　) A．F＝k B．F> k C．F＜k D．以上均不对 B 针对训练 【解析】当两球心相距3R时，两球不能被看作点电荷，因为是同种电荷，相互排斥，电荷中心距离大于3R，此时F＜k，故选C. 4.如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1＝＋2×10－14 C和 Q2＝－2×10－14 C.在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC ＝BC＝6×10－2 m.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____________________. 8.0×10-21 平行于AB连线向左 针对训练 5.如图，带电荷量分别为qa、qb、qc的小球a、b、c(均可视为点 电荷)，固定在等边三角形的三个顶点上，a球所受库仑力的合 力F方向垂直于a、b的连线，则： (1)a、b间为________，a、c间为________.(均填“引力”或“斥力”) (2)＝________. 引力 斥力 2 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 Lavf58.12.100 $