高中物理(人教版)选修3-1-1.2-库仑定律
1.2库仑定律
一、教材分析
1.库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是学习电场强度的基础
不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。
2、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
和远大意义。
二、教学目标
（一）知识与技能
1理解库仑定律的含义和表达式，知道静电常量。
了解库仑定律的适用条件，学习用库仑定律解决简单的问题。
2．渗透理想化思想，培养由实际问题进行简化抽象思维建立物理模型的力。
（二）过程与方法
通过认识科学家在了解自然的过程中常用的科学方法，培养学生善用类比方法、理想化方法、实验方法等物理学习方法。
（三）情感态度与价值观
通过对库仑定律探究过程的讨论，使学生掌握科学的探究方法，激发学生对科学的热
三、教学重难点
（一）重点
对库仑定律的理解
（二）难点
对库仑定律发现过程的探讨。
四、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，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。
能在老师指导下通过观察、思考，发现一些问题和解决问题
五、课前准备
学生准备展示学案上预习的情况，老师准备必要的课件
六、教学方法
比较库仑定律与万有引力定律的异同。
七、课时安排 1课时
八、教学过程
1．教师演示1．1-6的实验。
2．学生注意观察小球偏角的变化以及引起这一变化的原因。
3．通过对实验现象的定性分析得到：电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大，随距离的增大而减小。
4．法国物理学家库仑，用实验研究了电荷间相互作用的电力，这就是库仑定律。
内容：真空中的两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
k叫静电力常量，k=9×109 N·m2/C2。
表达式：
，
5．介绍点电荷：
①不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷。
②点电荷是一种理想化模型。
③介绍把带电体处理为点电荷的条件：带电体间的距离比它们自身的大小大得多，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时。
6．任意带电体所受的力可以看作是多个点电荷所受力的合力。
7．库仑定律与万有引力定律（计算下题）
=9．10×10-31kg，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m
1
=1．67×10-27kg，电子和质子的电荷量都是1．60×10-19C。
质子的质量m
2
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：
（回答“思考与讨论”）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的很多，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。
九、板书设计
1库仑定律
a．内容：真空中的两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
b．表达式：
2．点电荷
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：带电体间的距离比它们自身的大小大得多，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时。
十、教学反思
1为突破重难点应讲清库仑定律及适用条件，说明库仑力符合力的特征，遵守牛顿第三定律。
2为定性演示库仑定律，应使带电小球表面光滑，防止尖端放电，支架应选绝缘性能好的，空气要干燥。
3说清K的单位由公式中各量单位确定，其数值则由实验确定。
人教版高二物理选修3-1 1.2《库仑定律》教学设计方案与反思
《库仑定律》教学设计方案与反思课题名称《库仑定律》科目高中物理对象高二年级教学时间1课时（40分钟）学情分析学生从初中升入高中，由于社会舆论，对高中课程充满神秘感，心理就有一些胆怯阴影的存在；家长、亲人对学生期望很高，这一殷切希望未能从学生实际出发，却变为学生的负担与压力，成为心理发展的阻力。
由于个性很强，据自己的爱好，有严重的学科倾向性，在学习过程中物理无疑成为个别学生放弃的对象……，诸如这些方面，直接影响学生物理课学习的活动状态、活动方式、活动进程、活动效率与效果。
对此我们就要研究，寻找良好的对策。
教学目标一、情感态度与价值观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．二、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、渗透控制度量的科学研究方法三、知识与技能通过元电荷的教学，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点．教学重点、难点1.库仑定律和库仑力的教学．2.关于库仑定律的教学教学资源演示实验、多媒体课件教学过程教学活动1一、库仑定律：1、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。
2、库仑定律：内容：真空中两个静止的点电荷的相互作用跟它们所带FQrFmrFFQGm mF F 122222122121 21919113127160160910167=kQ=Gm=kQ=9.01010106.67101010=2.310 111939，，·×××××××××××....-----（2）电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。
高中物理人教版选修3-1：1-2 库仑定律 课件 (共18张PPT)
27 31 m1m2 1 . 67 10 9 . 1 10 F引 G 2 6.7 1011 N 2 11 r 5.3 10 3.6 1047 N
例2
• 真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等 边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×106C，求(1)它们任意两个电荷间的库仑力(2)任意两 个电荷对第三个电荷的作用力
q1q2 F k 2 r
2、库伦定律的说明
q1q2 F k 2 r
• K静电力常量：比例系数， 2 2 国际单位： N m c气中近似相等） 物理意义：两个电荷量为1C的点电荷在真空中 相距1m时，相互作用力是9.0×109N
三、库伦扭秤实验
• 实验装置
C A
B
学案上 例题1 例题2 例题3
例1，P7
• 已知氢核的质量是1.67×10-27kg，电子的质 量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最 短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核 与电子之间的库仑力和万有引力
19 19 q1q2 1 . 6 10 1 . 6 10 F库 k 2 9.0 109 N 2 11 r 5.3 10 F库 2.3 1039 F引 8.2 108 N
万有引力定律的内容、公式、条件？
m1m2 G r2
F引
一、探究影响电荷间相互作用的因素
• 实验装置
q1 q2
观察现象得出结论
两小球间距离r越大，静电力F越小，r越小F越大 带电量q越大、静电力越大，q越小F越小
二、库伦定律
• 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 距离的二次方成反比，
人教版高二物理选修3-1第一章1.2库伦定律课件
3、视频：小孩被静电打飞了 4、毛皮摩擦过的橡胶棒能把人电飞吗？
课堂探究 大胆猜想影响电荷间相互作用力的因素
距离、电荷量
课堂探究 探究影响电荷间相互作用力的因素的研究方法
控制变量法 保持q不变，探究F与r的关系 保持r不变，探究F与q的关系
实验装置图解
刻度盘与指针
带电小球C 带电小球A
细银丝 平衡小球
刻度
4、实验方法：控制变量法
5、实验步骤：
探究F 与r 的关系：
（1）把另一个带电小球C插入容器并使它靠 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：
置于 A 左侧
置于 A 与 B 之间
置于 B 右侧
虽然各个电荷受到方向相反的两个力
由 A、B 受力方向 知，必不平衡
由 Q3、B 受力方向 知，必不平衡
作用，但是
B
的电荷量大，距离
Q3
又近，故 Q3 受到的两个力必不平衡
故正确答案为 A。
课堂达标
1.下列说法正确的是 ( C )
A．自然界只有三种电荷：正电荷、负电荷和元电荷 B．元电荷即点电荷 C．“点电荷”是一种理想模型 D．元电荷实质上是指电子和质子本身
库仑
历史发展
此时，人们对万有引力的 研究已经相当深入，已经 知道了“平方反比”规律 的各种表现。很多人受到 不同事实的启发，都猜测 静电力存在“平方反比” 规律。法国学者库仑最先 用实验证明了这一猜测是 正确的。这就是著名的库 仑定律。
库仑定律
人教版高二物理选修3-1第一章：1.2-库仑定律课件
2.其表达式为:
F万
G
m1m2 r2
3.两个物体之间的作用力（引力）随着质量 的增大而增大，随着距离的增大而减小。
探究起航
同种电荷之间存在斥力
异种电荷之间存在引力
F
甲
乙
丙
电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？
探究影响电荷间相互作用力的因素
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
猜想：F与Q、r有什么具体关系？
4、点电荷
（1）在研究带电体间的相互作用时，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 电荷分布状况对我们所讨论的问题影响 甚小，相对来说可把带电体看作一带电 的点，叫做点电荷。
均匀带电的球体,由于球所具有的对称 性,即使它们之间的距离不是很大,一般也 可以当作电电荷来处理---电荷集中在球 心的点电荷。
复习回顾
1.起电方法
1.摩擦起电 2.接触起电 3.感应起电
2.电荷守恒定律 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的 代数和总是保持不变的.
3.元电荷
e 1.601019C
复习回顾
1.万有引力定律的内容?
自然界中任何两个物体都相互吸引，
引力的大小与物体质量的乘积成正比,与它
们之间距离的二次方成反比。
结论：
F Q Q
1
2
电量均分
AC
Q
在库仑那个时代， 还不知道怎么样测量 物体所带的电荷量，
A
Q 2
C
Q 2
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
A
D
Q
2
呢？
QA
4
条件：完全相同的小球
综合结论:
高中物理人教版选修3-1 1.2库仑定律(共34张PPT)
点电荷属于理想化模型，是不存在的。点电 荷不一定很小如同质子。对任何形状的带电体， 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多， 以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可 以忽略不计，这样的带电体可以看作点电荷。
点电荷可以视为有质量、有电量、不占空间， 与运动学中的质点类似的微小电荷。
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一、库仑定律
库伦定律
库伦在前人工作的基础上通过实验研究确认：
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。电荷间这种相互作用的 电力叫做静电力或库伦力。
记录每次悬丝扭转的角度，便可以得到力Ｆ 与距离ｒ的关系，结果是力Ｆ与距离ｒ的二 次方成反比，即
F
1 r2
归纳
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。
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实验内容
把一个带正电的物体放在A处，然后把挂在 丝线上的带正电的小球先后挂在p1,p2,p3等位置 如上图比较小球在不同位置所受电力的大小。小 球所受电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的 角度显示出来，偏角越大，表示小球受到的电力 越大。
2.过程与方法
√ 分析问题给定条件是否满足库仑定律的适 用条件。正确应用库仑定律解决多电荷之间的 作用。
人教版高中物理选修3-1： 第一章 1.2库仑定律 课件
探究一 库仑定律
议
1.库仑定律中 的“点电荷”应该怎样理解？ 是不是带电体的体积足够小，就可以看成点电 荷？ 在你学过的物理概念中，哪一个概念与 “点电荷”类似？你有什么体会？
点电荷
展评
1、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本 身的线度远小于它们之间的距离．带电体本身的 大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说 可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。 2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象， 是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化 的模型。 3、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电 量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的“质 点”类似。
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。
大小：
F
k
q1q2 r2
其中K叫静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2
适用范围：1.真空中； 2.点电荷. 电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
思
点电荷
1、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本 身的线度远小于它们之间的距离．带电体本身的 大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说 可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。 2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象， 是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化 的模型。 3、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电 量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的“质 点”类似。
高中物理人教版选修3-1课件：1.2 库仑定律
B
球均静止．求：B球的带电量q？
mg
斥力水平 B也带负电
解析 对球B受力分析如图所示，
tan 300 F斥 mg
F斥
k
Qq r2
联立解得 q 3 107 C
9
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
对点练习
库仑定律
对点电荷的理解
1．下列说法中正确的是 （AD）
A．点电荷是一种理想模型，真
正的点电荷是不存在的
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
r2
r2
F
'
k
4Q 4Q r2
16 7
F
C.9/7
D.16/7
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
对点练习
库仑力与力的平衡综合应用 3．两根光滑绝缘棒在同一竖直
库仑定律 FN
平面内，两棒与水平面间均成
45°角，棒上各穿有一个质量为
mg
m、带电荷量为Q的相同小球， 解析 对右边小球受力分析
由平衡关系 tan 450＝ F
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
库仑定律
四、静电力作用下的平衡问题
人教版选修3-1物理1.2 库仑定律 课件 (共32张PPT)
2.真空中有两个点电荷 ,试回答 A: 保持电荷间的距离不变，一个电荷的电荷量变为 原来的4倍，另一个电荷的电荷量为原来的一半，库 仑力变为原来的几倍? ( 2倍 ) B: 保持一个电荷的电荷量不变，另一个电荷的电荷 量变为原来的2倍，同时，电荷间的距离变为原来的 2倍，库仑力变为原来的几倍? ( 1/2倍 ) C: 保持两个电荷的电荷量不变，电荷间的相互作用 力变为原来的16倍时,电荷间的距离为原来的几倍? ( 1/4倍 )
典题评析
【例题1】：已知氢核（质子）质量1.67×10-27kg．电子的质量是 9.1×10-31kg，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：氢核与电子所带的电荷量都是 1.6×10-19c.
F库
m1m2 N F万 G 2 r
3．点电荷只具有相对意义 一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而 言的，不能单凭其大小和形状确定．
4．注意区分点电荷与元电荷 (1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝 对值，是电荷量的最小单位． (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，其带 电量可以很大也可以很小，但它一定是元电荷电量 的整数倍．
3.带电量分别为+4Q和-6Q的两个相同的金属 小球，相距一定距离时，相互作用力的大小 为F。若把它们接触一下后，再放回原处， 它们的相互作用力的大小变为( A ) A．F/24 B．F/16 C．F/8 D．F/4
4.如图所示，质量分别为m1和m2带电量分别为q1和 q2的小球，用长度不等的绝缘细线悬挂起来，两细 线与竖直方向的夹角分别为α和β（α>β），两小球 恰在同一水平面上，那么 （ AC ） Ａ．两球一定带异种电荷 B．q1一定大于q2 C．m1一定小于m2 D．m1所受库仑力力一定 大于m2所受的库仑力
高中人教版物理选修3-11.2.库仑定律_课件(人教版选修3-1)课件
课堂小结
例1.如下图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a 与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支 座上，两球心间的距离为l为球半径的3倍．若使它们带上等 量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两 球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是( D )
点电荷说明
① 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成带电的点，叫做点电 荷．
② 点电荷是只有电荷量．没有大小、形状的理想化模型，类似 于力学中的质点。
③ 一个带电体能否看成点电荷，关键是看带电体的形状和大小 对所研究的问题有无影响。
例3.有两个带正电的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相 距l.如果引入第三个小球，恰好使得3个小球只在它们相互的静 电力作用下都处于平衡状态，第三个小球应带何种电荷，应放 在何处，电荷量又是多少？
解析： 没有引入第三个小球前，两球之间存在斥力作用； F21和F12，它们互为作用力和反作用力．欲使两球平衡，则 必须受到F31和F32这两个力作用．而这两个力是由引入的第 三个带电小球施加的，因此第三个小球应放在这两球之间， 且带负电．如图所示．
万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然不满 足 l≫r，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看
例2.有三个完全一样的球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B球 带电荷量为－Q，C球不带电，将A、B两球固定，然后让C球先 跟A球接触，再跟B球接触，最后移去C球，则A、B球间的作用 力变为原来的多少？
人教版物理选修3-1 1.2《库仑定律》实用宽屏课件(共39张PPT)
析似乎正确，但从物理意义上分析，这种看法是错误的，因
为当r→0时，两带电体已不能看作点电荷，库仑定律及其公 式也就不再适用，不能成立了.
• (2)两个导体球，球心之间的距离为r，由于电荷间力的作用，
电荷在导体球上的分布如图1－2－1所示，两球带同种电荷
时F<
，两球带异种电荷时，F> .
图1－2－1
图1－2－2
• 【思路点拨】 思考两个带电球能否简化成点电荷，不能 简化成点电荷就不符合库仑定律的适用条件.
【解析】 两球间的距离和球本身的大小差不多，不符合简化
成点电荷的条件，因为库仑定律的公式计算只适用于点电荷，所以
不能用公式去计算.我们可以根据电荷间的相互作用的规律来作一 个定性分析，由于两带电体带等量异种电荷，电荷间相互吸引，因
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。
大小：
F
k
q1q2 r2
其中K叫静电力常量：k=9.0×109 N·m2/C2
是由实验测定出来的 适用范围：1.真空中； 2.点电荷.
电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
高二选修3-1
1.2 库仑定律
教学目标
• （一）知识与技能 • 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． • （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：掌握库仑定律 • 难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算 • 教具：库仑扭秤(模型或挂图)．