高中库仑定律的习题课教案
课题选修3-1§库仑定律习题课学案课型习题课
目标（一）知识与技能
1、通过例题的讲解进一步理解库仑定律的含义及其应用。
2、进一步熟练应用库仑定律的公式进行有关的计算。
（二）过程与方法
通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律（三）情感态度与价值观
培养学生的观察和探索能力
重点重点：掌握库仑定律
难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算
知识主干1.复习回顾
2．典例分析
学习过程
1.复习回顾
1、复习上一节的内容：
（1）库仑定律的内容及表达式。
（2）库仑定律的适用条件。
适用条件：
真空中，两个点电荷之间的相互作用。
（3）应用库仑定律解题注意的事项。
2、典型例题分析：
【例1】
如图1所示，真空中有三个同种点电荷Q1、Q2和Q3，它们固定在一条直线上，电荷量均为Q=×10－12C，求Q2所受的静电力的大小和方向。
【解析】
对Q2受力分析如图2所示，Q2所受的静电力为Q3和Q1对Q2的作用力的合力。
Q1对Q2的作用力：
2
1
2
2
1
2
1
12r
Q
k
r
Q
Q
k
F=
=
Q3对Q2的作用力：
2
2
2
2
2
2
3
32r
Q
k
r
Q
Q
k
F=
=
∴)
1
1
(
2
2
2
1
2
32
12r
r
kQ
F
F
F-
=
-
=
代入数据得：N
F11
10
1.1-
?
=，方向沿Q2、Q3连线指向Q3
【例2】
图1
图2
如图3所示，真空中有两个点电荷A 、B ，它们固定在一条直线上相距L =0.3m 的两点，它们的电荷量分别为Q A =16×10－12C ，Q B =×10－12C ，现引入第三个同种点电荷C ， （1）若要使C 处于平衡状态，试求C 电荷的电量和放置的位置 （2）若点电荷A 、B 不固定，而使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C 电荷的电量和放置的位置 【解析】 （1）由分析可知，由于A 和B 为同种电荷，要使C 处于平衡状态，C 必须放在A 、B 之间某位置，可为正电荷，也可为负电荷。 设电荷C 放在距A 右侧x 处，电荷量为Q 3 ∵ BC AC F F = ① ∴ 232231)(x L Q Q k x Q Q k -= ② ∴ 2221)(x L Q x Q -= ③ ∴ 4(L －x)2=x 2 ④ ∴ x =0.2m 即点电荷C 放在距A 右侧0.2m 处，可为正电荷，也可为负电荷。 （2）首先分析点电荷C 可能放置的位置，三个点电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，C 只能在AB 决定的直线上，不能在直线之外。而可能的区域有3个， ① AB 连线上，A 与B 带同种电荷互相排斥，C 电荷必须与A 、B 均产生吸引力，C 为负电荷时可满足； ② 在AB 连线的延长线A 的左侧，C 带正电时对A 产生排斥力与B 对A 作用力方向相反可能A 处于平衡；C 对B 的作用力为推斥力与A 对B 作用力方向相同，不可能使B 平衡； C 带负电时对A 产生吸引力与B 对A 作用力方向相同，不可能使A 处于平衡；C 对B 的作用力为吸引力与A 对B 作用力方向相反，可能使B 平衡，但离A 近，A 带电荷又多，不能同时使A 、B 处于平衡。 ③ 放B 的右侧，C 对B 的作用力为推斥力与A 对B 作用力方向相同，不可能使B 平衡； 由分析可知，由于A 和B 为同种电荷，要使三个电荷都处于平衡状态，C 必须放在A 、B 之间某位置，且为负电荷。 设电荷C 放在距A 右侧x 处，电荷量为Q 3 对C ：232231)3.0(x Q Q k x Q Q k -= ∴ x =0.2m 对B ：223221)(x L Q Q k L Q Q k -= ∴ C Q 12310916-?=，为负电荷。 ?【拓展】 若A 、B 为异种电荷呢 【解析】 （1）电荷C 放在B 的右侧，且距B 0.3m 处，电量的大小及正负无要求； （2）电荷C 放在B 的右侧，且距B 0.3m 处，C 为正电荷，C Q 1231016-?=
图3
3．课后巩固
学生归纳后进行总结：
同种电荷放中间，异种电荷在两边；
远离大球近小球，平衡位置连成线；
三个小球都平衡，电量正负有条件；
第三小球能平衡，电量正负任意选。
【例3】
如图4所示，把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为
4×10-8C的小球B靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与坚直
方向夹角为45?，此时小球B受到库仑力F=_____。小球A带的电量
q A=_______。
【解析】根据题意可知，小球A处于平衡状态，分析小球A受力情况如
图5所示。小球A受到重力mg、丝线的张力T；。小球B对小球A的静电力F，
三个力的作用。三个力的合力为零。
mg
mgtg
F=
?
=45①
代入数据解得：N
F3
10
2-
?
=
由①式可知：
B
A q
k
r
mg
q
?
?
=
2
②
代入数据解得：C
q
A
9
10
5-
?
=③
小球B受到库仑力与小球A受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球B受到的库仑力大小为2×10-3N。小球A与小球B相互吸引，B带正电，小球A带负电，所以：q A=－×10－8C
【说明】本题在解答过程中，物体的平衡条件成为关键内容，因此分析物体的受力，对力进行分解合成就成了必须的步骤。其次，小球A带电量为q A=-5×10－9C中的负号在答案中不是可缺少的内容，必须重视。
课后巩固练习：
课内提升：
1、两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r,它们带有等量同种电荷q时，相互间的库仑力为F1，若距离不变，它们带有等量异种电荷q时，库仑力为F2，则两力大小（）A．F1＞F2 B．F1＜F2
C．F1＝F2 D．无法确定
2、两个相同的金属小球（可看作点电荷），带电量之比为1:7，在真空中相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能是原来的（）
①4/7 ②3/7 ③9/7 ④16/7
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
3、如图13-1-1所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的
三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离
为l2，且每个电荷都处于平衡状态。
（1）如q2为正电荷，则q1为电荷，q3为电荷。
图4
图5
13-1-1