人教版高中物理必修3第9章第2节库仑定律课件(共33页)
人教版(2019)高中物理必修三第九章第2节 库仑定律
第2节 库仑定律
学习目标
核心素养形成脉络
1.了解点电荷、静电力的概念．
2．掌握库仑定律的内容和条件，并会简单计算．
3．掌握库仑力叠加原理，会计算静电力作用下的平衡问题.
一、电荷之间的作用力
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．
2．适用条件：①在真空中；②静止点电荷．
3．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作带电的点，叫作点电荷．
二、库仑的实验
1．库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的角度比较静电力F大小的．实验结果发现静电力F与距离r的二次方成反比．
2．库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是两个完全相同的金属小球接触，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比．
3．公式：F＝kq1q2r2，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量．
三、静电力计算
1．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变．
2．两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和．
思维辨析
(1)探究电荷间的作用力与某一因素的关系时，必须采用控制变量法．( )
(2)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷．( )
(3)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷．( )
(4)若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力．( )
提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)×
深度思考 如图，A是一带正电的物体，把系在丝线上的带正电的小球B先后挂在P1、P2、P3等位置．利用此装置探究影响电荷间相互作用力的因素．
(1)在本实验中，电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系？
最新人教版高中物理必修三第九章静电场及其应用 2库仑定律
- 1 - 2．库 仑 定 律
【课程标准】
1.知道点电荷模型。
2．知道两个点电荷间相互作用的规律。
3．体会探究库仑定律过程中的科学思维方法。
【素养目标】
1.知道点电荷的概念。理解库仑定律的内容、公式及适用条件。(物理观念)
2.能熟练运用库仑定律进行计算，能够解决现实生活中的问题。(科学思维)
一、点电荷
1．定义：可以抽象成一个几何点的带电体。
2．条件：(1)带电体之间的距离远大于带电体自身体积。
(2)带电体的大小、形状和电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略。
火箭在升空的过程中会因与大气摩擦而产生大量的静电，如果这些静电不能被及时中和或导走便会对火箭的安全产生很大的威胁。当研究该火箭与地球的静电力时，能否把火箭看成点电荷？简述其原因。
提示：能。因为火箭的体积远小于地球，自身形状对静电力的影响可以忽略。
3．特点：
(1)点电荷是一种理想化的物理模型，与力学中的质点模型一样，实际生活中并不存在。
(2)带电体能否看成点电荷与研究的问题有关，在不同的环境中，同一个带电体有时可以看作点电荷，有时则不能。
二、探究影响电荷间相互作用力的因素
1．实验原理：控制变量法。
2．实验步骤：
(1)保持小球B与物体A的电荷量不变，改变小球悬点的位置，分别为P1、P2、 - 2 - P3等，观察悬挂小球的细绳与竖直方向的夹角变化。
(2)保持小球B与物体A的距离不变，让一与B完全相同的不带电小球C与B接触，观察悬挂小球的细绳与竖直方向的夹角变化。 3．实验现象与结论：
电荷间距离越大，夹角越小，电荷量越小，夹角越小。电荷之间作用力的大小与带电体的电荷量以及两者之间的距离有关。电荷量越大，距离越小，则力越大；反之，则力越小。
三、库仑定律
1．内容：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间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＝kq1q2r2 。其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫静电力常量。
最新人教版高中物理必修三第九章静电场及其应用 阶段提升课
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阶段提升课
第九章
库仑力作用下带电体的平衡与加速问题
(科学思维——科学推理)
1．库仑力作用下的平衡问题：
(1)分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，与力学问题一样，具体方法是：确定研究对象，受力分析，建立坐标系进行正交分解，列出平衡方程，联立求解。
(2)共线的三个点电荷平衡的规律：
①“两同夹异”，若三者均带同种电荷，无论怎么放，外侧点电荷都不能平衡。异种电荷必放中间，若异种电荷B放外侧，它本身不可能平衡。
②“两大夹小”，即放在中间的异种电荷B电荷量最小。
若QB>QC，则FBA>FCA，A不能平衡。若QB>QA，则FBC>FAC，C不能平衡。
③“近小远大”，自由点电荷位置必为“靠小”，即中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 - 2 - 2．库仑力作用下的非平衡问题：
与力学问题的处理方法相同，明确研究对象，分析运动过程，再分析包括库仑力在内的所有力，依据牛顿运动定律或者动能定理列方程，并灵活选用整体法和隔离法分析问题。
【典例1】如图所示，电荷量Q＝2×10－7 C的正点电荷A固定在空间中O点，将质量m＝2×10－4 kg、电荷量q＝1×10－7 C的另一正点电荷B从O点正上方0.5 m处由静止释放，B运动过程中速度最大位置在P点。若静电力常量k＝9×
109 N·m2/C2，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)B释放时所受库仑力的大小；
(2)B释放时的加速度大小；
(3)P、O间的距离L。
【解析】(1)根据库仑定律可得B释放时所受库仑力的大小
F＝kQql2 ＝9×109×2×10－7×1×10－70.52 N＝7.2×10－4 N
(2)根据牛顿第二定律，
则有mg－F＝ma
代入数据解得a＝6.4 m/s2
(3)速度最大时加速度为零，由力的平衡条件，则有F＝mg，
代入数据解得L＝0.3 m。
答案：(1)7.2×10－4 N (2)6.4 m/s2 (3)0.3 m
人教版高中物理必修第三册《库仑定律》说课稿
人教版高中物理必修第三册《库仑定律》说课稿
一、教材分析
1. 教材基本信息
• 书名：人教版高中物理必修第三册《库仑定律》
• 出版社：人民教育出版社
• 适用对象：高中学生，一般为高二或高三学生
• 主要内容：介绍了电荷与电场、库仑定律、电场强度、电势能、电势差等概念和原理
2. 教材特点
• 知识难度：属于高中物理必修中的相对难度较大的章节之一
• 技术性内容：引入了向量概念，需要学生掌握向量运算
• 实验参与性：包含一些涉及实验的内容，能够增加学生对物理实验的实际体验和理解
3. 教学目标
• 知识目标：理解库仑定律的基本原理，能够解决简单的电荷及电场相关问题
• 能力目标：掌握运用库仑定律解决物理问题的基本方法和步骤
• 情感目标：培养学生对物理的兴趣，激发学生的求知欲和探索精神
二、教学内容与方法
1. 教学内容
《库仑定律》这一章节主要涉及以下内容： • 电荷与电场：介绍带电粒子的电荷性质以及电场的基本概念和性质
• 库仑定律：讲解库仑定律的定义和计算公式，并通过实例加深学生对库仑定律的理解
• 电场强度：解释电场强度的概念和计算方法，并进行实例讲解
• 电势能与电势差：介绍电荷在电场中的电势能和电势差的概念及计算方法，并进行相关实例演练
• 电偶极子：简单介绍电偶极子的概念和性质
2. 教学方法
• 讲授法：通过讲解基本概念和原理，向学生传授基本知识。教师可以使用示意图和类比的方法，帮助学生理解抽象的物理概念。
• 实验法：通过进行一些简单的电荷和电场实验，让学生通过亲身实践感受电场的存在和作用，加深对电场的理解。
• 解析法：通过解析一些典型的例题，引导学生运用库仑定律解决物理问题的思维方式和方法，提高学生的解题能力。
三、教学重点与难点
1. 教学重点
• 理解库仑定律的定义和计算公式
• 掌握电场强度和电势能的计算方法
• 运用库仑定律解决相关物理问题
2. 教学难点
• 学生对向量概念的理解和运用
人教版（2019）必修第三册9-2库仑定律教师版-2021-2022学年高中物理合格性考试讲义
第 1 页 共 6 页 合格性考试讲义 必修三
第九章 静电场及其应用
第二节 库仑定律
一、电荷之间的作用力
1．实验探究
(1)带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ角。
(2)在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越大，离带电体越远，角度θ越小。
(3)在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越大，电荷量越小，角度θ越小。
(4)结论：影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电荷量。电荷间的相互作用力随带电体间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大。
二、库仑定律
(1)内容：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量q1、q2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
(2)公式：F＝kq1q2r2，其中k叫静电力常量，数值k＝9.0×109 N·m2/C2。r指的是两个点电荷之间的距离。
（3）适用条件：①真空中；①点电荷；
三、点电荷
1．定义：物理上把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体称为点电荷．
2．点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际不存在.
3．理想化模型：当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象为理想模型，从而使问题的处理大为简化．
四、静电力计算
1．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变。
2．两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。 第 2 页 共 6 页
【学考演练】
1．正误判断
(1)体积很小的带电体都能看做点电荷． (×)
(2)库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体． (×)
(3)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等． (√)
(4)库仑定律是库仑在前人工作的基础上通过实验总结出来的规律． (√)
高中物理必修第三册知识点归纳(附同步练习)9.2库仑定律-人教版(2019)
9.2库仑定律
考情分析：
重难点 题型 分值
重点 库仑定律及其应用 选择
计算 6-8分
难点 静电力作用下物体的平衡
知识脉络：
知识精讲：
核心知识一：
库仑定律
一、点电荷：
当带电体之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，这样的带电体可以看作带电的点，叫做点电荷。
注意：点电荷是一种理想化模型。
二、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. 表达式：F＝k221rqq，式中k＝9. 0×109 N·m2/C2，叫静电力常量。
3. 适用条件：真空中的静止点电荷。
4. 对库仑定律的理解及应用
（1）库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用。
（2）对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离。
（3）对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。
①同种电荷：F＜k221rqq。
②异种电荷：F＞k221rqq。
（4）不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r→0时，两个带电体已不能看成点电荷了。
（5）用公式计算式库仑力时电荷量均代绝对值，库仑力的方向根据“同种电荷相斥、异种电荷相吸”判断，作用力的方向沿两电荷连线方向，且两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反。
核心知识点二：
静电力作用下物体的平衡
1. 根据平衡条件解决静电力作用下物体的平衡
静电力是以性质命名的力，满足一切关于力的性质，当物体受到几个力的共同作用时，其中有一个或多个力为静电力，把静电力作为一个普通力来处理，满足平行四边形定则。
解决问题的一般步骤为，对物体进行受力分析，找出物体受到的所有力的作用，根据正交分解法或平行四边形定则，利用平衡条件解决问题。
人教版(2019)高中物理必修3-9.2 库仑定律-教案
库仑定律
【教学目标】
一、知识与技能
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、情感、态度与价值观
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。
【教学重难点】
重点:库仑定律和库仑力的教学。
难点:关于库仑定律的教学
【教学方法】
探究、讲授、讨论、练习
【教学过程】
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。
3．库仑定律表达式:122qqFkr
4．对库仑定律的理解:
（1）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的,据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力大小和方向。
（2）K:静电力恒量。重要的物理常数K=9.0×109N·m²/C2,其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、q、r的单位确定的,使用库仑定律计算时,各物理量的单位必须是:F:N、q:C．r:m。
（3）关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法,使用公式计算时,点电荷电量用绝对值代入公式进行计算,然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。
人教版(新教材)高中物理必修3课时作业2：9.2 库仑定律练习
人教版（新教材）高中物理必修第三册 课时作业
1 9.2 库仑定律
1.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，点电荷其实就是体积最小的带电体
B．根据F＝kq1q2r2，当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向无穷大
C．带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍
D．库仑定律的适用条件是：在真空中和静止的点电荷
2.如图所示，两个带电球，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定( )
A．两球都带正电
B．两球都带负电
C．大球受到的静电力大于小球受到的静电力
D．两球受到的静电力大小相等
3.使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q和＋5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1，现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2，则F1与F2之比为( )
A．2∶1 B．4∶1
C．16∶1 D．60∶1
4.人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球表面h高处，恰处于悬浮状态，现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h高处无初速度释放，则此带电粉尘将(不考虑星球的自转影响)( )
A．向星球中心方向下落 B．被推向太空
C．仍在那里悬浮 D．无法确定
5.如图所示，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝8 cm、ac＝6 cm、bc＝10 cm，小球c所受库仑力合力的方向平行于ab的连线斜向下．关于小球a、b的电性及所带电荷量比值的绝对值n，下列说法正确的是( ) 人教版（新教材）高中物理必修第三册 课时作业
2
A．同号电荷，n＝925
B．同号电荷，n＝27125
C．异号电荷，n＝925 D．异号电荷，n＝27125
6.如图所示，光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电荷量分别为－4Q和＋Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是( )
人教版高二物理必修第三册第九章静电场及其应用全章知识点梳理
人教版高二物理必修第三册第九章静电场及其应用全章知识点梳理
1.对感应起电的理解
当金属导体A和B彼此接触时，它们都不带电。此时贴在它们下面的金属箔是闭合的。当带正电荷的球C移近导体A时，A和B上的金属箔都张开了，这表示A和B上都带有电荷。如果把A和B分开，然后移去球C，可以看到A和B仍带有电荷。当A和B接触时，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。这说明A和B所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。因此，感应起电的本质是在导体C上的电荷作用下，导体A和B上的自由电荷发生定向移动，由B端移至A端，从而引起A端带负电，B端带正电。此时，如果将A和B分离，导体A和B则成为带等量异种电荷的带电体。
2.元电荷与电荷守恒定律
元电荷是电子、质子或正电子所带的电荷量，都是e。所有带电体的电荷量等于e或者是e的整数倍。因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示。例如，电子的带电荷量为-1.60×10^-19C。电荷守恒定律的另一种表达是：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。例如，接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配，但总电荷量不变。摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移。当接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分。如果两导体球带同种电荷，会把总电荷量平分；如果带异种电荷，则先中和然后再把剩余电荷量平分。
3.库伦定律
点电荷是一种物理模型，只有电荷量，没有大小、形状等其他因素。它类似于力学中的质点，但在实际中并不存在。当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小时，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。需要注意的是，点电荷与元电荷是不同的概念。元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值。
点电荷是一种带电个体，其大小和形状不影响其带电荷量，但其带电荷量必定是元电荷的整数倍。
高二物理人教版必修第三册同步课时作业：9.2库仑定律 Word版含解析
知识决定格局，格局影响命运
2020-2021学年高二物理人教版（2019）必修第三册同步课时作业
（2）库仑定律
1.关于库仑定律，下列说法中正确的是( )
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体
B．根据122qqFkr,当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大
C．若点电荷1q的电荷量大于2q的电荷量，则1q对2q的静电力大于2q对1q的静电力
D．库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律
2.使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上3Q和5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为1F。现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为2F，则1F与2F之比为( )
A．2:1 B．4:1 C．16:1 D．60:1
3.如图所示，abcd、、、四个质量均为m的带电小球恰好构成“三星拱月”之形，其中abc、、三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕O点做半径为R的匀速圆周运动，三小球所在位置恰好将圆周等分。小球d位于O点正上方h处，且在外力F作用下恰处于静止状态。已知abc、、三小球的电荷量均为qd，球的电荷量为6q，2hR，重力加速度为g，静电力常量为k。则( )
A．小球a的线速度为23kqRm
B．小球b的角速度为2233kqRm
C．小球c的向心加速度大小为2233kqRm 知识决定格局，格局影响命运
D．外力F竖直向上，大小为2226kqR
4.如图,三个固定的带电小球ab、和c,相互间的距离分别为5cm,3cm,4cmabbcca。小球c所受库仑力的合力的方向平衡于ab、的连线。设小球ab、所带电荷量的比值的绝对值为k,则( )
A. ab、的电荷同号, 169k
B. ab、的电荷异号, 169k
C. ab、的电荷同号, 6427k