1.2 库仑定律
整体设计
教学分析
本节内容的核心是库仑定律，它是静电学的第一个实验定律，是学习电场强度的基础。本节的教学内容的主线有两条，第一条为知识层面上的，掌握真空中点电荷之间相互作用的规律即库仑定律；第二条为方法层面上的，即研究多个变量之间关系的方法，间接测量一些不易测量的物理量的方法，及研究物理问题的其他基本方法。
教学目标
1．定性了解电荷间的相互作用力规律，掌握库仑定律的内容及其应用。
2．通过观察演示实验，概括出电荷间的作用规律。培养学生观察、分析、概括能力。
3．体会研究物理问题的一些常用的方法，如：控制变量法、理想模型法、测量变换法、类比法等。
4．渗透物理方法的教育，运用理想化模型的研究方法，突出主要因素、忽略次要因素，抽象出物理模型——点电荷，研究真空中静止点电荷相互作用力问题。
5．体会科学研究的艰辛，培养学生热爱科学的、探究物理的兴趣。
6．通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。
教学重点难点
1．电荷间相互作用力与距离、电荷量的关系。
2．库仑定律的内容、适用条件及应用。
教学方法与手段
1．探究、讲授、讨论、实验归纳
2．演示实验、多媒体课件
教学媒体
1．J2367库仑扭秤(投影式)、感应起电机、通草球、绝缘细绳、铁架台、金属导电棒、库仑扭秤挂图等。
2．多媒体课件、实物投影仪、视频片断。
知识准备
自然界存在着两种电荷，同种电荷相排斥，异种电荷相吸引。
教学过程
[事件1]
教学任务：创设情境，引入新课
师生活动：《三国志·吴书》中写道“琥珀不取腐芥”，意思是腐烂潮湿的草不被琥珀吸引。但是，由于当时社会还没有对电力的需求，加上当时也没有测量电力的精密仪器，因此，人们对电的认识一直停留在定性的水平上。直到18世纪中叶人们才开始对电进行定量的研究。现在就让我们踏着科学家的足迹去研究电荷之间的相互力。
演示实验：
首先转动感应起电机起电，然后利用带电的物体吸引轻小物体的性质使通草球与感应起电机的一端相接触，通草球带同种电荷后弹开，最后改变二者之间的距离观察有什么现象产生？(注意：观察细线的偏角)
猜想：电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关？
可能因素：距离、电荷量及其他因素。
[事件2]
教学任务：设计方案定性探究
师生活动：
Ⅰ：定性探究一：探究F与r之间的定性关系(学生讨论设计实验方案)
为了探究F与r之间的定性关系，对其他因素(如：电荷量、带电体的形状)我们应该如何处理？
只改变r的大小，保持其他条件不变。(让学生回忆起控制变量法)
[实验设计方案]
实验器材：如图所示。其中A、B是两个直径为1.5 cm泡沫小球，小球的外层均匀涂有墨水，使之可以通过接触带电，A球用长为60 cm左右的绝缘棉线悬挂于铁架台上。
实验操作：使A、B两球带上同种电荷，发现B球离A球越近，A球偏离竖直方向就越大(实验中最好保持两球在同一水平面上)。
现象说明：
大家是如何判断小球A所受的库仑力F大小的变化的？
(通过偏离竖直方向的角度θ的大小，角度θ越大A所受的库仑力就越大。)
偏转角θ与小球A所受的库仑力F的大小关系如何？(F＝mgtanθ)
特别提醒：由于在这里我们没法直接测量出力F的大小，而是通过偏转角θ的变化来判断F的变化这种方法就是测量变换法(间接测量法)。
实验结论：电荷量不变时，改变带电体间距离r，两电荷间的作用力F随距离r的减小而增大。
Ⅱ：定性探究二：F与q之间的定性关系(学生讨论设计实验方案)
只改变q的大小，保持其他条件不变。
[实验设计方案]
实验器材：将两个直径为1.5 cm、外层均匀涂有墨水的泡沫小球，用长为60 cm左右的细导线连起来，然后用绝缘棉线悬挂于铁架台上。再将导线接到手摇静电感应器的一个小球上。
实验操作：摇动手柄，使A、B两球带上等量的同种电荷，发现手摇得越快，两球间的距离越大，即偏角越大。
特别提醒：由于要保持距离不变，通过改变电荷量的大小比较困难，而前面已经得出了F与R的定性关系，这里学生一般能够看出q越大，F就越大。
现象说明：
1．转得越快说明什么？(转得越快，说明两小球的带电荷量越多。)
2．两球距离(偏角)越大说明什么？(两球距离(偏角)越大说明两球间的相互作用力越大。) 实验结论：若距离不变，改变电荷量，两电荷间的作用力F随电荷量q的增大而增大。
[事件3]
教学任务：简要介绍物理学史，初步感受平方反比规律的得出
师生活动：
电荷间的作用力与它们带的电荷量以及距离有关，那么电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢？
简要介绍物理学史：类比法的成功
1．普利斯特利(1733～1804)：德国人，氧气的发现者，化学家。
2．富兰克林的空罐实验
用丝线将一小块软木悬挂在带电金属罐外的附近，软木受到吸引。但把它悬挂在罐内时，不论在罐内何处，它都不受电力。当富兰克林写信将这一现象告之普利斯特利后，普氏想到：1687年牛顿曾证明：万有引力若服从平方反比定律，则均匀的物质球壳对壳内物体应无作用。普利斯特利将空罐实验与牛顿推理类比，联想到电力也表现了这种特性，所以也应遵从平方反比定律。
[事件4]
教学任务：库仑定律的内容
师生活动：
1．定律内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们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．公式：F＝k q1q2
r2，其中k为静电力常量，k＝9.0×10
－9 N·m2/C2。
3．特别说明：
(1)关于“点电荷”，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看做点电荷。严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的。
这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念。容易出现的错误是：只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以纠正。
(2)要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，对其他介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：为了排除其他介质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下。
(3)扩展：任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的。任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律。用矢量求和法求合力。利用微积分计算得：带电小球可等效看成电荷量都集中在球心上的点电荷。静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则。
[事件5]
教学任务：介绍库仑扭秤实验
师生活动：利用图片加文字说明的形式展现人类对静电力的探究过程。
片段一：1767年，英国物理学家普利斯特利通过实验发现静电力与万有引力的情况非常相似，为此他首先提出了静电力平方成反比定律猜测。
片段二：1772年，英国物理学家卡文迪许遵循普利斯特利的思想以实验验证了电力平方反比定律。
片段三：1785年法国物理学家库仑设计制作了一台精确的扭秤，用扭秤实验证明了同号电荷的斥力遵从平方反比律，用振荡法证明异号电荷的吸引力也遵从平方反比定律。
库仑扭秤实验的验证过程(投影加解说)
(1)结构简介(利用投影显示)。
(2)如何解决力的准确测量？
①操作方法，力矩平衡：静电力力矩＝金属细丝扭转力矩，F∶θ
②思想方法：放大、转化
(3)F与r2关系的验证。
①设计思想：控制变量法——控制Q不变
②结果：库仑精确地用他的扭秤实验测量了两个带电小球在不同距离下的静电力，证实了自己的猜测。基本上验证了F与r之间的平方反比关系。
(4)如何解决电荷量测量问题，验证F与Q的关系？
①库仑将两个完全相同的金属小球，一个带电、一个不带电，两者相互接触后电荷量被两球等分，各自带有原有总电荷量的一半。这样库仑就巧妙地解决了这个问题，用这个方法依次得到了原来电荷量的1/2、1/4、1/16等的电荷，从而顺利地验证得出F∝Q1Q2
②思想方法：守恒、对称。
[事件6]
教学任务：库仑定律的应用
例题试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。已知电子的质量m1＝9.10×10－31 kg，质子的质量m2＝1.67×10－27 kg。电子和质子的电荷量都是1.60×10－19 C。
分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解。
解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是
F1＝k Q1Q2
r2，F2＝G
m1m2
r2，
F1
F2＝
kQ1Q2
Gm1·m2
F1 F2＝
9.0×109×1.60×10－19×1.60×10－19
6.67×10－11×9.10×10－31×1.67×10－27
＝2.3×1039
可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力。其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计。
[事件7]
教学任务：巩固练习
复习本节课文及阅读科学漫步
参考题
1．真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电荷量分别为q和2q，它
们之间相互作用力的大小为F 。有一个不带电的金属球C ，大小跟A 、B 相同，当C 跟A 、B 小球各接触一次后拿开，再将A 、B 间距离变为2r ，那么A 、B 间的作用力的大小可为…( )
A ．3F/64
B ．0
C ．3F/82
D ．3F/16
2．如图所示，A 、B 、C 三点在一条直线上，各点都有一个点电荷，它们所带电荷量相等。A 、B 两处为正电荷，C 处为负电荷，且BC ＝2AB 。那么A 、B 、C 三个点电荷所受库仑力的大小之比为______。
3．真空中有两个点电荷，分别带电q 1＝5×10－3C ，q 2＝－2×10－
2 C ，它们相距15 cm ，现引入第三个点电荷，它应带电荷量为______，放在______位置才能使三个点电荷都处于静止状态。
4．把一电荷Q 分为电荷量为q 和(Q －q)的两部分，使它们相距一定距离，若想使它们有最大的斥力，则q 和Q 的关系是______。
答案
1．解析：若A 、B 同号，F ＝k 2q 2r 2，F ′＝k 12q 2·54q (2r )2＝564F ；若A 、B 异号，F ′＝k 12q·34q (2r )2
＝364
F 。A 正确。 2．解析：F A ＝k q 2r 2－k q 2(3r )2＝89k q 2r 2，F B ＝k q 2r 2＋k q 2(2r )2＝54k q 2r 2，F C ＝k q 2(2r )2－k q 2(3r )2＝536k q 2
r 2， F A ∶F B ∶F C ＝32∶45∶5
3．－2×10－2 C ，q 1q 2连线上与q 2关于q 1对称
4．q ＝Q 2
特别说明：
1．点电荷是一种理想化的物理模型，这一点应该使学生有明确的认识。
2．通过本书的例题，应该使学生明确地知道，在研究微观带电粒子的相互作用时为什么可以忽略万有引力不计。
3．在用库仑定律进行计算时，要用电荷量的绝对值代入公式进行计算，然后根据是同种电荷，还是异种电荷来判断电荷间的相互作用是引力还是斥力。
4．库仑扭秤的实验原理是选学内容，但考虑到库仑定律是基本物理定律，库仑扭秤的实验对检验库仑定律具有重要意义，所以希望教师介绍给学生，可利用模型或挂图来介绍。
板书设计
2 库仑定律
演示实验―→猜想―→实验??????????定性研究定量研究库仑定律―→应用
备课资料
库仑定律的定量研究
1．实验仪器介绍：J2367库仑扭秤(投影式)、感应起电机
2．实验采取的研究方法？控制变量法。
3．如何设计实验？
(1)电荷量一定时，F与r的关系。
(2)r一定时，F与Q1·Q2的关系。
4．实验原理及步骤
本装置采用投影仪进行放大观测，定量演示库仑定律。根据高斯定律，均匀带电球面在面外各点的电场分布与点电荷的电场分布相同，因此，实验中采用球形带电体作为点电荷的近似模型。投影式库仑扭秤保留了传统式库仑扭秤的物理思想，在结构设计、观测方法、加工工艺等方面有较大改进，使演示的可见度大。
一、装置结构及技术参数
如图所示，仪器主要由扭摆球、移动球、透明方箱三部分组成。
1．配重；2.调零片；3.游丝；4.摆架；5.摆轴；6.轴承；7.摆杆(一半为绝缘材料，另一半为铝材)；8.指针；9.透明方箱；10.底脚；11.止动旋钮；12.微调零旋钮；13.测力标尺；14.测距标尺；15.移动旋钮；16.A球底座；17.拉板；18.A、B：带电球
二、操作方法
1．实验准备
(1)投影调焦
把仪器放在投影器上，调节焦距，使测力标尺13和测距标尺14的刻度线都能在银幕上清晰可见。
(2)零点微调
将止动旋钮11旋出，使旋钮前端与指针8相离约5 mm，当发现指针与测力标尺的0刻度不重合时，需要零点微调，把微调零旋钮12松开，轻轻移动标尺，使指针准确指零之后，再轻轻拧紧旋钮。
(3)干燥处理
该仪器的使用条件为相对湿度≤80%。在湿度较大时，需要对仪器进行干燥处理，将拉板17拉开，用热风机向箱内吹热风使箱内干燥(如发现箱内的干燥剂发红时，需事先将干燥剂烘干，使它变成蓝色)，之后关上拉板，再用热风机对有机玻璃棒和丝绸进行干燥。全部干燥处理后立刻进行演示操作。
2．演示步骤
演示1电荷量一定时，F与r的关系。
(1)将移动旋钮15松开，向右推动旋钮，使A球与B球相靠。
(2)使有机玻璃棒与丝绸摩擦带电。
(3)将拉板拉开，把带电的有机玻璃棒伸入箱内，穿过两球底部，棒的前端微微翘起，离左侧壁1～2 cm时，使棒接触两球，向外边拉边转，给球带电。因两球靠在一起同时带等量电荷。两球带电后，关闭拉板。注意：两球所带电荷量不易过大或过小，大约在r为5～6 cm时，F为12～20 mm(F)为宜。
(4)成倍数的改变r，分别测出对应的F(移动A球的快慢适当，使摆球有轻微摆动过程到达新的平衡位置)。实验结果表明，电荷量一定时，F与r2成反比。
演示2r一定时，F与Q1、Q2的关系。
(1)A、B球带等量同种电荷，带电方法同前。移动A球，调节r的大小，使F为被4整除的一个整数值，如：F为12、16、20 mm(F)。F值确定后，记录下r值的大小。
(2)用不带电的放电球接触A球，A球电荷量为Q/2。移动A球底座，使r的大小保持不变(恢复到记录r值的大小)。观测并记录F2的大小。
(3)用手触摸A球，然后移动A球与B球相碰，两球各带原来的1/2电荷量，使r的大小不变，测得F3。
从实验中可以看出，r一定时，F与Q1·Q2成正比。
实验完毕后，使两球消电，摆球静止时拧入止动旋钮和拧紧移动旋钮。
注：本次实验采用东北师范大学生产的“J2367库仑扭秤(投影式)”，它的优点在于方便地读取两球间距离r和作用力F的大小。
《库仑定律》 学 案 观察现象：同种电荷相互___________，异种电荷相互____________。 提出问题：电荷间的相互作用力遵从什么规律？ 大胆猜想：影响电荷间相互作用力的因素有__________________________。 实验探究：定性探究： 表1 定量探究： 表2 电荷间作用力F 与电荷量q 的关系 在误差允许范围内，电荷间作用力F 与___________成正比，即F ∝__________. 表3 电荷间作用力F 与电荷间距离r 的关系 在误差允许范围内，电荷间作用力F 与___________成反比，即F ∝__________. F /9.8×10-3N 1 1 /m r -0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 O 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 35.00 F /9.8×10-3N 2 2 1 /m r -0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 O 1200 1000 800 600 400 200 0.060 0.060 0.070 0.070
数理推演： 结合牛顿第三定律，F∝__________. 综合以上结论，F∝__________.改写为等式，F ＝__________. 形成理论：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的_______________成正比，与它们的________________成反比，作用力的方向在它们的连线上。这个规律叫做库仑定律，电荷间的相互作用力叫做静电力或库仑力。 公式：F = ，其中k = 方向： 成立条件： 科学方法引导科学发现的典范 ——库仑定律的建立过程i 库仑定律的建立标志着人类对电磁现象从定性研究进入了定量研究的阶段，是电磁学研究的一座里程碑。库仑定律的建立过程是科学方法引导科学发现的典范。 16世纪，英国科学家吉尔伯特（William Gilbert,1544～1603）系统地研究了摩擦起电等静电现象，注意到静电之间的吸引和排斥等现象。但仍受旧的学术传统影响，对现象有解释停留在思辨的层面，没有进一步设计实验进行研究。 1687年，英国物理学家牛顿（Sir Isaac Newton,1643～1727）的《自然哲学的数学原理》发表，提出的三大运动定律和万有引力定律震惊了世界。他用实验检验理论假说，并尝试用简洁明了的公式归纳物理规律的方法给了后人以极大的启示。 1759年，德国科学家爱皮努斯（F.V.T.Aepinus,1724～1802）观察了诸多静电现象后总结出：电荷之间的作用力随带电物体间的距离的减小而增大。 1760年，瑞士物理学家伯努利（Daniel Bernoulli,1700～1782）受万有引力理论启发，猜测电荷间的电力服从平方反比规律。 1767年，英国化学家普利斯特里（Joseph Priestley,1733～1804）指出电荷间作用和万有引力服从同一规律，即平方反比规律。他作出这个推断基于两点：1.牛顿理论上证明了平方反比规律下匀质球壳对壳内物体没有引力作用；2. 美国发明家富兰克林（Benjamin Franklin,1706～1790)发现悬挂于带电金属罐内软木球不受金属罐上电荷的作用力。 成果到1801年才发表。 系。遗憾的是，这个成果也一直没有发表，直到整整100年后的1873年，电磁学理论的集大成者麦克斯韦（James Clerk Maxwell,1831～1879）在整理他留下的个人实验数据时才发现。 电荷间的作用力，得出电荷间作用力定律。 库仑定律自发现以来，科学家不断检验指数2的精度。1971年威廉（E. R. Williams）等人的实验表明库仑定律中指数2的偏差不超过10-16，因此假定为2。到目前为止，理论和实验表明点电荷作用力的平方反比定律是相当精确的。200多年来，电力平方反比律的精度提高了十几个数量级，使它成为当今物理学中最精确的实验定律之一。 i关于文中科学家和相关实验的更多细节，请上网搜索资料或参阅《物理学史》（郭奕玲,沈慧君著.北京:清华大学出版社.2005.8）
库仑定律 本节分析 本章的核心是库仑定律，它既是电荷之间相互作用的基本规律，又是学习电场强度的基础．因此，在本节教学中对电荷之间的相互作用，不仅要求学生定性知道，而且通过库仑定律的教学还要求定量了解，但对库仑定律的解题应用，则只限于真空中两个点电荷之间相互作用的一些简单计算．库仑定律是静电学的第一个实验定律，是学习电场强度的基础．本节的教学内容主线有两条：知识层面上掌握真空中点电荷之间相互作用的规律即库仑定律；方法层面上研究多个变量之间关系的方法，间接测量一些不易测量的物理量的方法，及研究物理问题的其他基本方法． 学情分析 学生在高一已经学习了万有引力的基本知识，为过渡到本节的学习起着铺垫作用．上一节学生已经学习了电荷及电荷守恒定律，知道了使物体带电的几种方法，并且知道了在物体起电的过程中，系统的电荷是守恒的．同时，学生在初中也明确知道电荷之间是有相互作用的：同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引．高二的学生已具备了一定的探究能力、逻辑思维能力及推理演算能力．能在教师指导下通过观察、思考，发现一些问题和解决问题．教学目标 ●知识与技能 (1)掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并知道库仑定律的适用条件． (2)运用库仑定律进行有关的计算． ●过程与方法 (1)渗透理想化方法，培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力． (2)渗透控制变量的科学研究方法． ●情感、态度与价值观 通过对本节学习，培养学生从微观的角度认识物体带电的本质，认识理想化是研究自然科学常用的方法，培养科学素养，认识类比的方法在现实生活中的广泛应用．教学重难点 ●重点：库仑定律及适用条件． ●难点：库仑定律的实验．
库仑定律》教学设计 【教材分析】 库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。 教学重点：库仑定律及其理解与应用 教学难点：库仑定律的实验探究 【教学过程】 引入新课——引入实验——库伦实验——库伦定律——对定律的解释——比较库伦定律与万有引力的区别——拓展库仑力作用下力学问题的求解方法 一、通过实验探究电荷间作用力的决定因素 (一)定性实验探究： 探究一：影响电荷间相互作用力的因素猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等。如何做实验定性探究？ (1)你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？学生：控制变量法。 (2)请阅读教材，如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？学生：比较悬线偏角 的大小 (3)实验前先思考: 可用什么方法改变带电体的电荷量? 定性实验结论： 电量q 一定，距离r 越小，偏角越大，作用力F 越大。 距离r 一定，电量q 增加，偏角变大，作用力F 越大；实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气 (二) 定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律：提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎 样的定量关系呢? 根据我们的定性实验，电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。 这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力。但是仅靠一些定性的实验，不能证明这样的结论。 而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难： ①带电体间作用力小，没有足够精密的测量仪器；怎样确定带电体间的作用力的数量关系？ ②没有电量的单位，无法比较电荷的多少；怎样确定电荷量的数量关系？ ③带电体上电荷分布不清楚，难测电荷间距离。怎样测定电荷间的距离？同学们，如果是你，你能想到怎样的方法来解决这些困难？ 引导学生用类比的方法得出三大困难的对策：卡文迪许扭称实验——库仑扭称实验，对称性—
2019高考物理一轮练习8.1电荷及其守恒定律、库仑定律导学 案 第一章 静电场 【课 题】§1.1 电荷及其守恒定律、库仑定律 【学习目标】 1、理解点电荷、元电荷旳概念 2、掌握库仑定律及其适用范围和简单应用 【知识要点】 1．物质旳电结构：构成物质旳原子本身包括： 旳质子和 旳中子构成 ，核外有带 旳电子，整个原子对 外 表现为 ． 2．元电荷：最小旳电荷量，其值为e ＝ ．其他带电 体旳电荷量皆为元电荷旳 ． 3．电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体 到另一个物体，或者从物体旳一部分 到另一部分；在转移过程 中，电荷旳总量 ． (2)起电方式： 、 、感应起电． (3)带电实质：物体带电旳实质是 ． 4．点电荷：是一种理想化旳物理模型，当带电体本身旳 和 对研究旳问题影响很小时，可以将带电体视为点电 荷． 5．库仑定律 (1)内容：真空中两个静止点电荷之间旳相互作用力，及它们旳 电荷量旳乘积成 ，及它们旳距离旳二次方成 ，作用力 旳方向在它们旳 上． (2)公式：F ＝k q 1q 2 r 2，其中比例系数k 叫做静电力常量， k ＝9.0×109 N·m 2/C 2. (3)适用条件：① ；② ． 6．三个自由点电荷旳平衡问题
(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处旳合场强为零，或每个 点电荷受到旳两个库仑力必须大小相等，方向相反． (2)规律：“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”——中间电荷旳电荷量最小； “近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小旳电荷． 【典型例题】 【例题1】使带电旳金属球靠近不带电旳验电器，验电器旳箔片张 开．下列各图表示验电器上感应电荷旳分布情况，正确旳是 ( ) 【例题2】(2009·江苏高考)两个分别带有电荷量－Q 和＋3Q 旳相同 金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r 旳两处，它们间库 仑力旳大小为F .两小球相互接触后将其固定距离变为r 2，则两球间库仑力旳大小为 ( ) A.112F B.34F C.4 3F D ．12F 【例题3】(2009·浙江理综)如图4所示，在光滑绝缘水平面上放置 3个电荷量均为q (q >0)旳相同小球，小球之间用劲度系数均为k 0 旳轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧旳 长度为l .已知静电力常量为k ，若不考虑弹簧旳静电感应，则每 根弹簧旳原长为 ( ) A ．l ＋5kq 22k 0l 2 B ．l －kq 2 k 0l 2
教科版高中物理选修3_1 课时作业2 库仑定律 时间：45分钟 一、单项选择题 1．关于库仑定律的公式F ＝k q 1q 2 r 2 ，下列说法中正确的是( D ) A ．真空中两个电荷中，大电荷对小电荷的作用力大于小电荷对大电荷的作用力 B ．当真空中两个电荷间的距离r →0时，它们之间的静电力F →∞ C ．当两个电荷间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了 D ．当两个电荷间的距离r →0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了 解析：由牛顿第三定律可判A 错．当r →0时，库仑定律不再适用B 错D 对．当r →∞时，库仑定律适用，C 错．只有D 选项正确． 2．真空中有两个点电荷Q 和q ，它们之间的库仑力为F ，下面哪些做法可以使它们之间的库仑力变为1.5F ( A ) A ．使Q 的电荷量变为2Q ，使q 的电荷量变为3q ，同时使它们的距离变为原来的2倍 B ．使每个电荷的电荷量都变为原来的1.5倍，距离也变为原来的1.5倍 C ．使其中一个电荷的电荷量变为原来的1.5倍，距离变为原来的1.5倍 D ．保持电荷量不变，使距离变为原来的2 3倍 解析：根据库仑定律F ＝kq 1q 2 r 2 ，设原来两点电荷间距离为r ，则原来两电荷间的库仑力大小为F ＝ kQq r 2.当电荷量或距离变化时，根据库仑定律，对选项A 有F A ＝k ·2Q ·3q 2r 2＝3F 2 ，可见符合要求．对B 有F B ＝k · 1.5Q 1.5q 1.5r 2 ＝F ，不合要求．对C 有F C ＝ k · 1.5Q ·q 1.5r 2 ＝2F 3，不合要求．对D 有F D ＝k ·Qq 2r /32＝9F 4 ，不合要求．综上所述，选项A 是正确的． 3．如图所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( C ) A ．速度变大，加速度变大
《库仑定律》教学设 计
《库仑定律》教学设计 夏煜明 （一）教材分析： 库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。 （二）学情分析： 两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、起电的知识，万有引力定律和卡文迪许扭秤实验这些内容学生都已学过，本节重点是做好定性实验，使学生清楚知道实验探究过程。 （三）教学目标： 1、知识与技能： (1)了解定性实验探究与理论探究库伦定律建立的过程。 (2)库伦定律的内容及公式及适用条件，掌握库仑定律。 2、过程与方法 (1)通过定性实验,培养学生观察、总结的能力,了解库伦扭秤实验。 (2)通过点电荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。 3、情感态度与价值观 (1)培养与他人交流合作的能力，提高理论与实践相结合的意识。 (2)了解人类对电荷间相互作用认识的历史过程,培养学生对科学的好奇心,体验探索自然规律的艰辛和喜悦。 （四）教学重点、难点： 教学重点：库仑定律及其理解与应用 教学难点：库仑定律的实验探究 教学难点的突破措施：定性实验探究与定量实验视频及理论探究相结合。（五）教学用具： 多媒体课件,毛皮，橡胶棒，气球，玻璃棒，丝绸，易拉罐，泡沫小球，铁架台。（六）教学过程： 引入新课 演示实验：让橡胶棒、玻璃棒摩擦起电，靠近易拉罐，会发生什么现象？
§1.1库伦定律 同步导学案 【自主学习】 一、库仑定律： 1、电荷间的相互作用：同种电荷相_______，异种电荷相________。 a 、如何判断右图中悬挂小球所受的电场力的大小？根据是什么？ b 、电荷之间的相互作用力大小与哪些之间的因数有关？如何探究他们之间的关系？ C 、结论：电荷之间存在着相互作用力，力的大小与 、 有关，电量越大，距离越近，作用力就越 ；反之电量越小，距离越远，作用力就越 。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。 库仑定律 ①. 内容： ②.电荷间相互作用力叫做 或 。 ③.公式： 静电力常量：k= k 的测量是__________________实验，实验装置库仑力____________ ④.方向：在它们的连线上，同性______，异性_________。 ⑤.适用条件 ⑴ ⑵ a.点电荷： b.点电荷是 ，实际生活中 存在。 【合作探究】库仑定律的基本应用 （1）库仑定律的理解 【例1】下列说法中正确的是（ ） A ．点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是不存在的 B ．点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 C ．根据F=κQ 1Q 2/r 2可知，当r→0时，F→∞ D ．一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问 题的影响是否可以忽略不计 【变试训练1-1】两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q 1=2C 正电荷，q 2=4C 负电荷，在真空中相距为r 且静止，相互作用的静电力为F 。 （1）今将q 1、q 2、r 都加倍，相互作用力如何变？ （2）只改变q 1电性，相互作用力如何变？ （3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？ （4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？ （5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？ 【变试训练1-2】两个完全相同的金属小球A 、B ，A 球带电量为＋5.0×10－ 9C ，B 球带电量为－7.0×10 －9 C ，两球相距1ｍ。问：它们之间的库仑力有多大？若把它们接触后放回原处，它们之间的相互 作用力为多大？ 【归纳总结】 库仑力与万有引力比较 【巩固提升】 有三个完全一样的金属小球A 、B 、C ，A 带电荷量为7Q ，B 带电荷量为－Q ，C 球不带电，将
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“库仑定律”的教学设计 本文案经过精细搜索而来，内容齐全 江苏省新沂市第一中学朱蕴 一．教学设计思想 高中物理新课程标准将学生探究能力的培养作为物理教学的目标之一，而探究性教学法是培养学生科学探究能力和创新能力的一种重要的教学方法。我在设计中力求体现：以学生发展为本，面向全体学生，根据学生的实际情况选择教学方法；凸显“科学猜想、逻辑分析、实验验证、得出结论”的科学探究的基本过程，同时注重科学方法的渗透，培养学生良好的物理思维习惯；在探究学习中，鼓励学生自由想象，敢于提出自己的假设和预见、敢于动手实验验证并归纳出自己的结论，让每个学生都能体会到物理规律产生的艰辛过程，同时进一步培养学生的团队协作、共同探究的科学素养。 二．学习任务分析 本节内容的核心是库仑定律，它不仅是电磁学的基础，也是物理学的基本定律之一，它阐明了带电体相互作用的规律，为整个电磁学奠定了基础。 由于学生对电荷间作用力缺少感性认识，为本节课的学习带来了一定的困难。为此，先由“调皮的小球”实验入手，使学生对电荷间作用力有了一定的感性认识，然后分为二个环节进行探究：先定性探究，后定量探究。每一次探究，都遵循科学探究的基本过程，从而使库仑定律的得出水到渠成。 教学重点：库仑定律及适用条件 教学难点：库仑定律的建立 三．学习者分析 学生已初步掌握了用实验探究物理规律的基本过程，有较强的动手能力，具有较好的思考、质疑、交流与合作的学习习惯；学生已通过“电荷及守恒定律”的学习，知道自然界中的两种电荷及使物体带电的方式，掌握了电荷守恒定律及基本应用；通过预习，学生迫切希望掌握有关静电的规律及应用，这些为本节探究性学习的顺利进行奠定了良好的基础。 四．教学目标 1．知识与技能 （1）会用控制变量法探究影响电荷间作用力大小的因素。 （2）理解点电荷是一种理想化的模型。 （3）了解库仑扭秤，掌握库仑定律的文字表述及其表达式。 （4）通过电荷间作用力大小的探究过程，培养学生观察、探究及实验的综合能力。 2．过程与方法 （1）通过实验探究电荷间作用力的大小，得出库仑定律，并体会物理学实验探究的一般过程。
高中物理第一章第二节库仑定律学案新人教 版选修 1、2《库仑定律》学案 【学习目标】 1、知道点电荷的概念、 2、理解库仑定律的含义，理解库仑定律的公式表达，知道静电力常量、 3、知道库仑扭秤的实验原理、 4、会用库仑定律的公式进行有关的计算、 【重点难点】 库仑定律和库仑力；关于库仑定律的理解与应用 【课前预习】 1、电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与 有关，二是与 _______________________有关。 2、当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作 。它类似于力学中的质点，也是一种理想化的物理模型。
3、库仑定律（1）内容：真空中两个静止的之间的作用力，与它们的的乘积成正比，与它们的距离的成反比，作用力的方向在它们的。（2）公式： ，式中k叫做 ，F是指电荷间的相互作用力，又叫做静电力或 。如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电荷量的单位用库仑，力的单位用牛顿，距离的单位用米，则由实验得出 k= 。使用上述公式时，电荷量一般用绝对值代入计算。 4、理解库仑定律应注意的问题（1）库仑定律的适用条件。公式仅适用于中（空气中近似成立）的两个 间的相互作用。如果其它条件不变，两点电荷在介质中，其作用力将比它们在真空中的作用力小。（2）应注意将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行，即用公式计算库仑力的大小，不必将表示两个带电体的带电性质的正负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入，再根据同种电荷相互排斥、异各电荷相互吸引来判断库仑力的方向，这样可以避免不必要的麻烦和可能出现的错误。（3）库仑定律的公式和万有引力的公式在形式上尽管很相似，但仍是性质不同的两种力。在微观带电粒子的相互作用中，库仑力比 强得多。（4）库仑定律虽然只给出了点电荷之间的静电力公式，但是任一带电体都有可以看作是由许许多多
选修3-1 1.2 库仑定律教学设计 知识目标： 1．掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律． 2．会用库仑定律进行有关的计算． 能力目标： 1．渗透理想化方法，培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力． 2．渗透控制度量的科学研究方法 德育目标： 通过元电荷的教学，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点． 教学重点： 库仑定律和库仑力的教学． 教学难点： 关于库仑定律的教学 教学方法： 实验归纳法、讲授[] 库仑定律教学过程： 一、电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 提问：那么电荷之间的相互作用力和什么有关系呢？ 结论、电荷之间存在着相互作用力，力的大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。 电荷间的作用力与它们带的电荷量以及距离有关，那么电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢？ 早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律,定量讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑.库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律. 二、库仑定律： 1.内容：真空中两个静止的点电荷的相互作用跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 2.库仑定律表达式： 2 2 1 r Q Q K F 3.对库仑定律的理解： 库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。 a：不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷． b：点电荷是一种理想化模型． c：介绍把带电体处理为点电荷的条件． d：库仑定律给出的虽是点电荷间的静电力，但是任一带电体都可看成是由许多点电荷组成
学案2 库仑定律 [目标定位] 1.知道点电荷的概念.2.理解库仑定律的内容、公式及其适用条件，会用库仑定律进行有关的计算． 一、库仑定律 [问题设计] 1．O 是一个带正电的物体．把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图1中P 1、P 2、P 3等位置，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小，图中受力由大到小的三个位置的排序为P 1、P 2、P 3. 图1 (1)使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，小球所受作用力的大小如何变化？ 答案 增大小球所带的电荷量，小球受到的作用力增大；减小小球所带的电荷量，小球受到的作用力减小． (2)以上说明，哪些因素影响电荷间的相互作用力？这些因素对作用力的大小有什么影响？ 答案 电荷量和电荷间的距离．电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着电荷间距离的增大而减小． 2．库仑研究电荷间相互作用的装置叫库仑扭秤，该装置是利用什么方法显示力的大小？通过库仑的实验，两带电体间的作用力F 与距离r 的关系如何？ 答案 该装置通过悬丝扭转的角度来比较力的大小，力越大，悬丝扭转的角度越大．力F 与距离r 的二次方成反比：F ∝1r 2. [要点提炼] 1．库仑定律：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． 表达式：F ＝k q 1q 2 r 2.式中的k 为静电力常量，数值为k ＝9.0×109_N·m 2/C 2. 2．点电荷：当带电体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，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做
《库仑定律》教学设计 【教材分析】 库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。 教学重点：库仑定律及其理解与应用 教学难点：库仑定律的实验探究 【教学过程】 引入新课——引入实验——库伦实验——库伦定律——对定律的解释——比较库伦定律与万有引力的区别——拓展库仑力作用下力学问题的求解方法 一、通过实验探究电荷间作用力的决定因素 （一）定性实验探究： 探究一：影响电荷间相互作用力的因素 猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等。 如何做实验定性探究？ (1) 你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？ 学生：控制变量法。 (2) 请阅读教材，如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？ 学生：比较悬线偏角的大小 (3)实验前先思考:可用什么方法改变带电体的电荷量? 定性实验结论： 电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F越大。 距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F越大； 实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气 （二）定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律： 提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢? 根据我们的定性实验，电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力。但是仅靠一些定性的实验，不能证明这样的结论。 而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难：
《库仑定律》学案 【课 题】人教版《普通高中课程标准实验教科书物理（选修3-1）》第一章第二节《库仑定律》 【课 时】1学时 【三维目标】 知识与技能： .知道点电荷的概念，理解并掌握库仑定律的含义及其表达式； 2.会用库仑定律进行有关的计算； 3.知道库仑扭称的原理。 过程与方法： .通过学习库仑定律得出的过程，体验从猜想到验证、从定性到定量的科学探究过程，学会通过间接手段测量微小力的方法； 2.通过探究活动培养学生观察现象、分析结果及结合数学知识解决物理问题的研究方法。 情感、态度和价值观： .通过对点电荷的研究，让学生感受物理学研究中建立理想模型的重要意义； 2.通过静电力和万有引力的类比，让学生体会到自然规
律有其统一性和多样性。 【教学重点】 .建立库仑定律的过程； 2.库仑定律的应用。 【教学难点】 库仑定律的实验验证过程。 【教学方法】 实验探究法、交流讨论法。 【教学过程和内容】 <引入新课>同学们，通过前面的学习，我们知道“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”，这让我们对电荷间作用力的方向有了一定的认识。我们把电荷间的作用力叫做静电力，那么静电力的大小满足什么规律呢？让我们一起进入本章第二节《库仑定律》的学习。 <库仑定律的发现> 活动一：思考与猜想 同学们，电荷间的作用力是通过带电体间的相互作用来表现的， 因此，我们应该研究带电体间的相互作用。可是，生活中带电体的大小和形状是多种多样的，这就给我们寻找静电力的规律带来了麻烦。 早在300多年以前，伟大的牛顿在研究万有引力的同时，
就曾对带电纸片的运动进行研究，可是由于带电纸片太不规则，牛顿对静电力的研究并未成功。 大家对研究对象的选择有什么好的建议吗？ 在静电学的研究中，我们经常使用的带电体是球体。 带电体间的作用力（静电力）的大小与哪些因素有关呢？ 请学生根据自己的生活经验大胆猜想。 <定性探究>电荷间的作用力与影响因素的关系 实验表明：电荷间的作用力F随电荷量q的增大而增大；随距离r的增大而减小。 （提示）我们的研究到这里是否可以结束了？为什么？ 这只是定性研究，应该进一步深入得到更准确的定量关系。 （问题3）静电力F与r，q之间可能存在什么样的定量关系？ 你觉得哪种可能更大？为什么？（引导学生与万有引力类比） 活动二:设计与验证 <实验方法> （问题4）研究F与r、q的定量关系应该采用什么方法？ 控制变量法——（1）保持q不变，验证F与r2的反比关系； （2）保持r不变，验证F与q的正比关系。
《库仑定律》教学案例及改进一、教学设计
问题设计授课内容双边活动 时间分配 电荷间相互作用力的大小跟什么有关，存在怎样的规律？ 在这个实验中观察到什么现象？由此可以得到什么样的结论？（一）引入新课 上节课我们学习了电荷及电荷守恒定律， 了解了物质内部的微观结构，掌握了物体 带电的实质。通过静电感应现象知道电荷 间存在相互作用力。那么电荷间相互作用 力的大小跟什么有关，存在怎样的规律？ 这节课我们就来深入学习这方面的知识。 （二）进行新课 一、库仑定律 1．演示实验 演示：用与丝绸摩擦过的有机玻璃棒反复 多次使球带正电，再用丝线将小球悬于铁 架台上，使较大的球靠近，小球放在不同 位置。如图所示。 现象：位置不同，偏角不同，且距离越近， 偏角越大。 结论：偏角越大，说明小球所受电力越大， 即两球距离越大，电力越大。 演示：将较大球放在同一位置，增大或减 小其所带电量。现象：带电量越大，偏角 越大。 教师演示，学生观 察 学生观察实验现 象，思考并回答问 题。 3′ 5′
（2）适用条件：a .真空，通常在干燥的空气中也适用。 b .静止的点电荷 （3）应用库仑定律解题时应注意（投影出示） a .先看所给题中是否满足真空（或干燥空气）中点电荷的适用条件. b .大小：F=k 22 1r Q Q ，Q 1、Q 2仅带电荷量的绝对值，各物理量均取国际制单位。 c.方向：同性相斥，异性相吸。 ［例题1］试比较氢原子中电子和质子间的静电引力和万有引力的大小。已知电子的质量m 1=9.1×10-31kg ，质子的质量m 2=1.67×10-27 kg ，电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C ，电子与质子间的最短距离为5.3×10-11m 。 解：电子和质子的静电力F 1和万有引力F 2分别是 F 1=k 221r Q Q ，F 2=G 2 2 1r m m 119212121101.91067.61060.1100.9??????= =-m Gm Q kQ F F ［指出］从例题中看出，电子和质子的静电引力F 1是它们间万有引力F 2的2.3×1039倍.正因为如此，以后在研究带电微粒间相互作用时，经常忽略万有引力. 库仑定律和万有引力定律都遵从二次平方反比规律，人们至今还不能说明它们的这种相似性，物理学家还在继续研究.希望大家能学有所成，以后在这方面的研究有所突破. 库仑定律是电磁学的基本定律之一。任一带电体均可看成由许多点电荷组成，如果
第2节 库仑定律 学案 . 知识点感知 1.点电荷 点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷． (1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的______模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在． (2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于_____________而言的，不能单凭其大小和形状确定 2. 库仑定律: ____________________ ____________________ ____________________ 1)适用条件：____________________． 真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示． 图1－2－2 2)对公式122q q F k r =的理解:有人根据公式12 2 q q F k r =,设想当r →0时,得出F →∞的结论．从数学角度这是必然的 结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r →0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实 际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r ＝0的情况，也就是说，在r →0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力． 3)计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q 1、q 2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可． 4)式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝9.0×109 N·m 2/C 2统一． 5)如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力． 6)两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律. 3 提醒 (1) 4三个点电荷如何在一条直线上平衡？ 当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时． (1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边． (2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些. 例题 一、库仑定律的理解 【例1】 对于库仑定律，下面说法正确的是( ) A ．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力 B ．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律 C ．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等 D ．当两个半径为r 的带电金属球中心相距为4r 时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量 答案 AC 解析 由库仑定律的适用条件知，选项A 正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B 项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C 项正确；D 项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大
第一章静电场 第1、2节◆电荷电荷守恒与库仑定律1．带电微粒所带电量不可能是下列值中的( ) A．2.4×10-19C B．-6.4×10-19C C．-1.6×10-18C D．4.0×10-17C 2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是( ) A．摩擦起电说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷 B．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体 C．感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一个部分 D．感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 3．如图所示，A．B是被绝缘支架分别架起的金属球,并相隔一定距离，其中A带正电，B 不带电，则以下说法中正确的是（） A．导体B带负电 B．导体B左端出现负电荷，右端出现正电荷，并且电荷量大小相等 C．若A不动，将B沿图中虚线分开，则左边的电荷量小于右边的电荷量 D．若A、B接触一下，A、B金属体所带总电荷量保持不变。 4．如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔．若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（） A．只有M端验电箔张开，且M端带正电 B．只有N端验电箔张开，且N端带负电 C．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电 D．两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电 5. A、B两个小球带有同种电荷，放在光滑的绝缘水平面上，A的质量为m，B的质量为2m，相距为d。同时静止释放，当它们距离为2d时，A的加速度为a，速度为v，则（）A、此时B的速度为2a； B、此时B的加速度为4a； C、此时B的加速度为a/2； D、此时B的加速度为a/4。 6. 如图所示，两个完全相同的金属小球A、B，其中B固定在绝缘地板上，A在离B高H的正上方由静止释放下落，与B发生碰撞后回跳的高度为h，设碰撞中无机械能损失，空气阻力不计，则（）。 A、若A、B带等量同种电荷，则h＜H
《静电力库仑定律》教案 莆田十中吴珍发 【三维目标】 知识与技能： 1.知道点电荷的概念，理解并掌握库仑定律的含义及其表达式； 2.会用库仑定律进行有关的计算，培养学生运用定律解决实际问题能力； 3.知道库仑扭称的原理。 过程与方法： 1.通过学习库仑定律得出的过程，体验从猜想到验证、从定性到定量的科学探究过程，学会通过间接手段测量微小力的方法； 2.通过探究活动培养学生分析问题并利用有关物理知识解决物理问题的研究方法。 情感、态度和价值观： 1.通过对点电荷的研究，让学生感受物理学研究中建立理想模型的重要意义； 2.通过静电力和万有引力的类比，让学生体会到自然规律有其统一性和多样性。 【教学重点】 1.建立库仑定律的过程； 2.库仑定律的应用。 【教学难点】 库仑定律的实验验证过程，库仑定律的应用。 【教学方法】 实验探究法、交流讨论法，启发引导法 【教学过程和内容】 <引入新课>同学们，通过前面的学习，我们知道“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”，这让我们对电荷间作用力的方向有了一定的认识。我们把电荷间的作用力叫做静电力，那么静电力的大小满足什么规律呢让我们一起进入本章第二节《库仑定律》的学习。 <库仑定律的发现> 活动一：思考与猜想 同学们，电荷间的作用力是通过带电体间的相互作用来表现的， 因此，我们应该研究带电体间的相互作用。可是，生活中带电体的大小和形状是多种多样的，这就给我们寻找静电力的规律带来了麻烦。 早在300多年以前，伟大的牛顿在研究万有引力的同时，就曾对带电纸片的运动进行研究，可是由于带电纸片太不规则，牛顿对静电力的研究并未成功。 (问题1)大家对研究对象的选择有什么好的建议吗 在静电学的研究中，我们经常使用的带电体是球体。 (问题2)带电体间的作用力（静电力）的大小与哪些因素有关呢 请学生根据自己的生活经验大胆猜想。 <定性探究>电荷间的作用力与影响因素的关系 实验表明：电荷间的作用力F随电荷量q的增大而增大；随距离r的增大而减小。 （提示）我们的研究到这里是否可以结束了为什么 这只是定性研究，应该进一步深入得到更准确的定量关系。 （问题3）静电力F与r，q之间可能存在什么样的定量关系 你觉得哪种可能更大为什么（引导学生与万有引力类比） 活动二:设计与验证
《库仑定律》教学设计 一、教学目标 1．知识与技能目标 ①明确点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件。 ②会用文字描述库仑定律的内容与公式表达，能用库仑定律计算真空中两个点电荷之间的作用力。 ③了解库仑扭秤实验和库仑对电荷间相互作用的探究 ④初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程。 2．过程与方法目标 ①通过对库仑定律建立过程的探究与学习，初步了解研究物理问题的一般程序，认识物理实验在物理学发展过程中的作用与地位 ②体会研究物理问题的一些常用的方法如：控制变量法，理想模型法、测量变换法等 3．情感态度与价值观 ①体验探究自然规律的艰辛与喜悦；培养学生热爱科学的，探究物理的兴趣 ②培养学生“发现问题，提出假设，并用实验来验证”的探究物理规律的科学方法与思路 ③通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。 多媒体课件、静电力演示器材、有关库仑定律建立的历史背景资料 二、教学过程 （一）创设情景，引入新课 Mini游戏：由老师演示泡沫摩擦起电，让泡沫靠近易拉罐，吸引易拉罐。再请另外两名同学再用一泡沫摩擦起电，从相反的方向靠近易拉罐，比赛看谁的力量大。 同时提出问题：泡沫为什么能吸引易拉罐？ 并提出问题：取胜的技巧是什么？ 学生回答。老师分析：摩擦起电，感应起电。即然易拉罐的两侧带有不同的电荷，为什么泡沫板对易拉罐能吸引呢? 电量越多，距离越小，吸引力越大，电荷间的相互作用力的与带电体电量、距离成怎样的定量关系呢？带电体间的相互作用力还与其他因素有关吗？ 本节课我们就探究电荷间相互作用力的定量规律。 一、猜想与假设 教师引导猜想：通过这个实验，你认为带电体间的相互作用力会与哪些因素有关呢？ 学生猜想小结：与两带电体的电荷量、距离、形状大小、电荷分布、质量等有关。 教师分析;1、与质量的关系，物体有质量，物体间存在万有引力；不是我们这里要讨论的。 2、带电体的形状、电荷分布情况千变万化很难研究。我们为了简化问题的研究，捉住电量、距离这两个主要矛盾，我们需要建立最简单的物理模型。什么样的带电体是最简单的呢？点电荷：没有形状大小，带电荷的点 条件：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷，这是一种理想化模型的思想。 教师引导：从力与距离的关系上，这里我们要研究的电荷间的相互作用力，与前面我们学习的力中哪个力有相似之处？ 学生分析：在这一点上电荷间的相互作用力与万有引力相似。 教师引导:两个物体间的万有引力大小怎样计算? 教师：书写公式，它们都是距离越大，力越小。我们如果再进一步猜想，电荷间相互作
四环节导思教学导学案第一章静电场 2 库仑定律 编写：肖阿亮 目标导航课时目标呈现 学习目标： 1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达， 知道静电力常量． 2．会用库仑定律的公式进行有关的计算． 3．知道库仑扭秤的实验原理． 新知导学课前自主预习 知识线索： 1．电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与有关，二是与有关。 2．当带电体之间的比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的 影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作。 3．库仑定律：真空中两个间相互作用的静电力跟它们的成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在上。公式：F=，式中 k 叫做。 如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用，力的单位用，距离的单位用，则由实验得出k=9×109。 疑难导思课中师生互动 知识建构： 一、探究：电荷之间的相互作用的影响因素。（实验方法：控制变量法） 1，保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离r ，从实验得出静电力随 距离的增大而减小。 2，保持两球间的距离不变，改变两球的带电量q，从实验得出静电力随电 量增大而增大。 3.猜想：电荷之间的作用力会不会与万有引力具有相似的形式？
二、库仑定律 1.适用条件：真空中，点电荷 2.点电荷的理解 a．点电荷是只有电荷量，没有大小和形状的理想化模型． b．带电体看成点电荷的条件：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做 点电荷． 3. 库仑定律的表达式： F k q 1 q 2 r 2 应用公式计算库仑力的大小时，不必将表示电荷Q1、 Q2带电性质的正负号代入公式中，只 将其电量的绝对值代入，先计算出力的大小，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来 判断库仑力的方向；其次，应注意统一单位，因为静电力常量k=9×109N·m2/c2是国际单位制中 的单位。 4.静电力也是一种“性质力”，同样具有力的共性。不能认为两个电量不同的点电荷相互作用 时，一定是电量大的受静电力大（或小）。实际上，两个点电荷之间的相互作用力遵守牛顿第三定律——大小相等、方向相反，并且在同一条直线上； 5.静电力的叠加，如果一点电荷同时受到另外两个点电荷的作用力，这两个力遵循力的合成 法则，根据平行四边形定则，可求出这个点电荷受到的合力。 典例透析： 例 1 关于点电荷的说法，正确的是（） A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看 作点电荷 D．一切带电体都可以看成是点电荷 例 2 两个完全相同的金属小球 A 、B ，A 球带电量为＋ 5.0 ×10 －9C， B 球带电量为－ 7.0 ×10 － 9C，两球相距 1ｍ。问：它们之间的库仑力有多大？若把它们接触后放回原处，它们之间的相互作用力为多大？ 例 3 相距 L 的点电荷 A、B 的带电量分别为 +4Q 和 -Q，要引入第三个点电荷 C，使三个点电荷都处于 平衡状态，求电荷 C 的电量和放置的位置。