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
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内容正文:
第九章 静电场及其应用
9.2 库仑定律
9.2 库仑定律
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带电小球的偏转角为什么会随位置改变?电荷间作用力的大小可能由哪些因素决定?
新知导入
情境引入
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1. 能通过控制变量实验的现象判断电荷量、距离对作用力的影响。
2. 能说明点电荷模型和库仑定律的适用条件,判断静电力方向。
3. 能按研究对象逐项分析多个点电荷的作用并进行矢量合成。
学习目标
学习目标
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一、从现象追问作用力
1. 先观察,再提出猜想
T
G
F
α
带正电的小球分别放在不同位置,悬线偏角不同。
问题:偏角大小规律说明作用力怎样变化?还需要怎样的实验才能得到定量关系?
距离越近、带电量越大,作用力越大;定量关系需要控制变量并测量。
新知探究
作用力随电荷量和距离改变
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一、从现象追问作用力
2. 认识实验思想
刻度盘与指针
悬丝扭转角度与作用力大小建立对应关系。
改变距离或电荷量,记录角度并比较作用力。
问题:为什么要分别改变一个因素、保持其他因素不变?
采用控制变量法,分别研究距离和电荷量对作用力的影响。
新知探究
库仑扭秤把力的大小转成角度
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一、从现象追问作用力
3. 如何改变不可直接测量的电荷量
A
C
Q
A
C
A
D
A
D
相同金属小球接触后电荷均分:Q → Q/2 → Q/4……
问题:这种操作怎样帮助库仑比较不同电荷量下的作用力?
通过相同小球接触,使电荷量按可比较的比例改变,再由扭转角比较力。
新知探究
电荷量关系的均分方法
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二、由证据建构库仑定律
1. 从实验结论写出关系
实验结论:电荷量不变时,作用力随距离增大而减小;距离不变时,作用力随两个电荷量增大而增大。
请把两条定性结论合并为一个定量关系。
归纳:作用力与电荷量的乘积成正比,与距离的二次方成反比。
新知探究
平方反比与电荷量乘积关系
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二、由证据建构库仑定律
2. 先说清条件,再使用公式
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力:
方向:在两电荷连线上;同种电荷相斥,异种电荷相吸。
适用条件为真空中、静止、点电荷;计算大小时使用电荷量绝对值。
新知探究
库仑定律的内容与表达式
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二、由证据建构库仑定律
3. 判断能否近似为点电荷
+Q
+Q
L=4r
+
+
+
+
+
+
+Q
-Q
L=4r
-
-
-
+
+
+
当带电体间距离远大于自身大小,形状、大小和电荷分布对作用力的影响可以忽略时,可把带电体看作点电荷。
问题:两个靠近的带电金属球能否总看作球心处的点电荷?
不能机械判断;靠近时电荷重新分布,点电荷模型可能失效。
新知探究
点电荷是理想化模型
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二、由证据建构库仑定律
4. 不把公式用于模型失效情形
点电荷之间的 r 是两点间距离;相距较远的均匀带电球体可用球心到研究点的距离。
问题:当两带电体距离趋近于零时,能否直接断言库仑力趋于无穷大?
不能。距离过近时点电荷模型和公式适用条件不再满足。
新知探究
公式中的距离如何确定
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三、静电力的方向与合成
1. 把库仑力列入受力分析
库仑力是一种性质力;一对相互作用的库仑力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
问题:电荷量不同,是否意味着两个电荷受到的库仑力大小不同?
不是。一对作用力和反作用力大小相等,与各自电荷量大小无关。
新知探究
一对库仑力的方向和大小
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三、静电力的方向与合成
2. 先选对象,再逐项求分力
q1
q2
q3
三个正点电荷固定在边长0.50 m的等边三角形顶点,每个电荷量为。求任一电荷所受合力。
先画出另两个电荷对研究对象的两分力,再按平行四边形定则合成。
新知探究
三个点电荷的合力
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三、静电力的方向与合成
3. 保留矢量方向
F1
F2
F3
q1
q2
q3
+
+
+
方向沿另两个电荷连线的垂直平分线向外;三个顶点结果相同。
新知探究
合力大小与方向
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三、静电力的方向与合成
4. 比较共同点与不同点
共同点:都是场力,都满足平方反比形式(在各自适用条件下)。
不同点:万有引力只有引力;库仑力既有引力也有斥力。
归纳:相似形式不等于适用条件相同,必须依据研究对象和物理模型判断。
新知探究
库仑力与万有引力的比较
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三、静电力的方向与合成
5. 方法整理
研究对象 → 画受力图 → 判断每个库仑力方向 → 按库仑定律求大小 → 按平行四边形定则合成。
遇到平衡问题,还要把库仑力与重力、拉力等其他力一起列入平衡条件。
不能只代公式;方向、对象、条件和合成步骤必须完整。
新知探究
静电力的计算方法
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1. “点电荷”概念从科学方法上属于( )
A.观察实验 B.控制变量 C.等效替代 D.建立物理模型
答案:D
随堂练习
课堂练习1
Y:\1.【九科星资源备份】\2027届\高中\人教版\必修三\素材\作业素材\[26051984]9.2 库仑定律 课时练(含答案) 2026-2027学年高中物理必修 第三册\9.2 库仑定律.pptx | [3]
2. 关于影响电荷间相互作用力因素的探究,下列说法正确的是( )(多选)
A.可研究距离是否影响作用力 B.可由偏角比较作用力大小
C.偏角越大作用力越小 D.定性观察即可证明平方反比
答案:AB
随堂练习
课堂练习2
Y:\1.【九科星资源备份】\2027届\高中\人教版\必修三\素材\作业素材\[26051984]9.2 库仑定律 课时练(含答案) 2026-2027学年高中物理必修 第三册\9.2 库仑定律.pptx | [6]
3. 关于库仑定律,下列说法正确的是( )
A.只适用于体积很小的球体 B.距离趋近零时力必趋于无穷大
C.电荷量大的电荷受力一定更大 D.表达式与万有引力形式相似但条件不同
答案:D
随堂练习
课堂练习3
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4. 三个等量正点电荷位于等边三角形顶点,任一电荷所受合力方向为( )
A.指向三角形中心 B.沿一条边
C.沿另两个电荷连线的垂直平分线向外 D.方向无法确定
答案:C
随堂练习
课堂练习4
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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。
真空中、静止的、点电荷
课堂小结
库仑定律源知识结构
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