选修3-1 1.2 库仑定律
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。
选修3-1 1.2库仑定律2
1.2
库仑定律
三个相同的金属小球a c(其大小可忽略不 1、 三个相同的金属小球a、b和c(其大小可忽略不 ），原来 不带电， 原来c 带等量异种电荷， 计），原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔 一定距离放置，a、b之间的静电力为F 。现将c球分 一定距离放置， 之间的静电力为F 现将c 别与a 接触后拿开， 别与a、b接触后拿开，则a、b之间的静电力将变为 A．F/2 B． B．F/4 C． C．F/8 D． D．3F/8
Q1Q2 F =k 2 r
电荷中心连线 电荷中心连线
m1m2 F =G 2 r
质量中心连线
考虑 微观粒子,宏观带电体 微观粒子, 场合 真空
宏观天体
1.2
库仑定律应用
从例题可以看出： 从例题可以看出： 电子和质子的静电力 是它们间万有引力的 2.3× 2.3×1039倍.正因 如此, 如此,以后在研究带 电微粒间相互作用时,Байду номын сангаас电微粒间相互作用时, 经常忽略万有引力. 经常忽略万有引力.
1.2
库仑定律应用----静电力叠加
对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷 受到的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存 在时对该电荷的作用力的矢量和。 1.同一条直线上的静电力的叠加。 2.不在同一直线上的静电力的叠加。
1.2
库仑定律
例1.如图所示，两个点电荷电荷量分别为 -Q和-4Q的点电荷a和b，在真空中相距为 l，如果引入另一个点电荷c ,所受库仑力
若改为” a和b带等量同种电荷 带等量同种电荷”,选( D
)
1.2
库仑定律
两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置， 0.3m的金属球 1.0m放置 2、两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置， 的正电时， 当他们都带1.5× 当他们都带1.5×10−5 C的正电时，相互作用力为 1.5 当它们分别带1.5 1.5× 1.5× F1 ，当它们分别带1.5×10−5 C和−1.5×10−5 C的电 量时，相互作用力为F 量时，相互作用力为F2 , 则 A． F1 = F2 C． F1 ＞ F2 B． F1 ＜ F2 D．无法判断
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
物理：1.2库仑定律新人教版选修(3-1)
第1章 静电场
人 教 版 物 理
1 答案： ① F∝ 2 r 中的点电荷
② F∝ q1q2
q1q2 ③ F＝ k 2 ④真空 r
选修3-1
第二节
库仑定律
定性关系： 电荷量越大，距离越小， 电荷之间的作用力越大
定量关系？ r一定时， q一定时，
F q1q 2
1 F r
2 2 F q1 q2 1 F 2 r
4 答案： 7
点评：完全相同金属球接触时电荷分配原则： 同种电荷总电荷平分，异种电荷先中和，剩 余电荷再平分，同时注意电荷守恒定律与库 仑定律的结合．
变式1 (2011·福州中学高二期中 )已知真空 中两点电荷Q与q的作用力为F，现使它们的 带电荷量都增加为原来的 2 倍，并把它们之 间的距离缩小为原来的一半，则此时它们之 间的作用力为( ) A． F B．4F C． 8 F D．16F
一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的 （取决于自身的几何形状大小与带电体之间距离的比较），不 能单凭其大小和形状确定． 2．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，是带电个体，其带 电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电量的整数 倍．
力分析时要分别分析． (2)库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了 大自然的和谐美和多样美．
三、库仑定律的应用
1．适用条件：真空中两个点电荷间的相互作用． 2．库仑力具有力的一切性质：物质性、矢量性、相互性等， 两点电荷间的库仑力是相互作用的，其大小相等，方向相反． 3．将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行． 即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2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公式中 从而算出力的大小； 力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以
1.2 库仑定律
B
7、两小球用等长的绝缘细线悬挂于同一点O，
两小球因带同号电荷而使球b悬线竖直地靠在 墙上，a球被推开一定角度而平衡。今令其失 去部分电量，结果θ 角变小后又重新平衡， 则关于悬线对a球的拉力大小变化情况为 （ C ） O θ A.一定增大 B.一定减小 a C.一定不变 b D.无法确定
q1
q2
观察现象
探究影响电荷间相互作用的因素
猜想：
电荷量
实验装置
间距
观察现象
改变小球电量和两小球间距离
q1
q2
观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应两球间静电力的大小
结果分析
电荷之间作用力随电荷量增大而增大，随距离的增大而减小
二、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
三、库仑扭秤实验
实验装置
C A
B
库 仑 扭 秤 构 造
刻度盘与指针
巧 妙 的 实 验 设 计 ， 小 量 放 大 的 思 想
库仑扭秤的设计
细银丝
“ 点 电 荷 ” 理 想 模 型 的 建 立
带电小球C 平衡小球B 带电小球A
分自 配然 原的 理对 的称 应性 用与 守 恒 性 中 电 荷 等 量
第一章
第二节
静电场
库仑定律
人教版选修3-1
一、库仑力（静电力）
静止的电荷间的相互作用 ——库仑力（静电力）
电荷间的相互作用的强弱和什么有关？
库仑力的大小和什么有关？
探究影响电荷间相互作用的因素
猜想：
电荷量
间距
实验装置
观察现象
改变小球电量和两小球间距离 观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应两球间静电力的大小
库仑定律
困难解决2
电荷分布
科学抽象
点电荷
困难解决3
力的测量
杠 杆 启 示
库仑扭秤
q1 q2 库仑定律： F k 2 r
适用条件：真空中的点电荷
随堂练习2: 根据库仑定律公个相同的带电金属小球A和B，相距固定为r，A带 电为+q和B为+2q，它们之间相互作用力的大小为F。有一个不 带电的与A、B相同的金属球C，当C先后跟A、B小球各接触一 次后拿开，那么此时A、B间的作用力的大小为（ ） C A．5F/64 B．F/8 C．5F/16 D．5F/8
选修3-1 1.2库仑定律
授课人：何文强
猜想背景
F引力 m1 m2 G 2 r
普利斯特利 卡文迪许
大胆猜想： 带电体间力与万有引力一样遵循“平方反比”规律 实验验证 三大困难：电量计算 电荷分布（测距离） 测微力
库仑
随堂练习1: 有三个完全一样的金属球，A球带的电荷量为q，B、C 均不带电。现要使B球带的电荷量为3q/8，应该怎么办？
启示： 多点电荷间库仑力可求
复杂带电体间库仑力可求
作业布置
完成问题与练习:2、3 作业要求：有必要文字说明 书写、画图要规范
例题2：真空中有三个点电荷，它们固定在边长为50cm的等边 6 2 10 c 三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 求它们 各自所受的库仑力。
q 3 共受F 1和F2两个力的作用， q1 q 2 q 3 q, 相互距离r 都相同，所以 q 2 9.0 109 (2 106 ) 2 F 1 F 2 k 2 N 0.144N 2 r 0. 5 根据平行四边形定则， 合力是 F 2 F 1cos30 0.25N 合力的方向沿q1 与q 2 连线的垂直平分线向外 。
1.2库仑定律(选修3-1)
• 点电荷（理想模型）：当带电体间距 离比它们自身的大小大很多，带电体 的形状、大小及电荷分布状况对它们 间作用力的影响可忽略不计时，可将 其看作有电荷量的点(R<<r)
– ②均匀带电球体或球壳对其外部点电荷r
的作用，r是两球心间的距离
– ③公式不适用于 r 0的情况
课堂训练
1、关于点电荷的下列说法中正确的是：
θ
++
+ A+
B
++
• 两个电荷量分别为Q和4Q的负点电荷a、b， 在真空中相距为l，如果引入另一个点电荷c，正 好能使这三个点电荷都处于静止状态，试确定 点电荷c的位置、电性及它的电荷量．
• 思路图解：
解析： 依题意作图，如图所示， 设点电荷 c 与 a 相距为 x，则 b 与
c 相距为 l－x，c 的电荷量为 qc. 对点电荷 c，其所受的库仑力的合力为零，即 Fac＝Fbc. 根据库仑定律有：k＝qxcQ2 ＝kql－c·4xQ2 解得：x1＝13l，x2＝－l
静电力 库仑定律
1.通过演示实验，定性了解电荷之间的作 用力大小与电荷量的多少以及电荷之间 距离大小的关系。
2.知道点电荷的概念，体会科学研究中的 理想模型方法。
3.理解库仑定律的内容、公式及适用条 件，知道静电力常量，并会求点电荷间 的作用力。
4.通过对比静电力和万有引力，体会自然 规律的多样性和统一性。
荷均在电场力的作用下处 于平衡状态，则C应带电 性质及位置应为( )
• A．正 B的右边0.4 m处
• B．正 B的左边0.2 m处
• C．负 A的左边0.2 m处
• D．负 A的右边0.2 m处
• 解析： 要使三个电荷均处于平衡状态，必须 满足“两同夹异”“两大夹小”的原则，所以 选项C正确．
选修3-1.1-2库伦定律
1．2库仑定律导学案物理备课组 主备人：一．电荷间的相互作用力自主阅读课本P5的实验猜想：静电力的大小：可能与哪些因素有关，说出猜测的理由？问题2：该实验能证实我们的猜想吗？那么这一问题是由谁解决的？二．库仑的实验——库仑扭称实验阅读课本P6的实验问题3:（1）库仑的实验装置是怎样的？与哪个实验很相似？（2）库仑用到什么研究方法？（3）如何解决电荷测量问题,验证F 与Q 的关系？如何验证 F 与r 的关系？（4）库仑的实验得出了什么结论？三．库仑定律自主阅读课本（1）内容：（2）公式：问题4：库仑力的公式与哪个力的公式很相似？库仑定律是否也有适用条件呢？（3）适用条件：问题5：什么是点电荷？与哪个理想模型的定义很相似？问题6：库仑定律中的常量K 是怎样得出的？物理意义是什么？（4）静电力常量K 的值:（5）库仑力合成和分解遵守的法则：【例题1】：已知氢核（质子）质量1.67×2710-kg ．电子的质量是9.1×3110-kg ，在氢原子内它们之间的最短距离为 5.3×1110- m 。
试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。
思考：1.库仑定律中的q 1和q 2是否带正负号？2.此题的结论说明什么问题？三．库仑定律的应用例题2：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm 的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2 ×-610 c,求 其中一个电荷所受的库仑力。
课堂训练1. 两个质量分别是m 1、m 2的小球，各用长为L 的丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q 1、q 2时，两丝线张开一定的角度，如图所示，则下列说法正确的是（ ）A.B.C.D.2.在光滑的绝缘水平面上放着带电小球甲和乙，若它们带电荷量的关系是，质量的关系是，则它们在库仑力作用下产生的加速度之比是（ ）A. B.C. D.3.如图所示，三个点电荷固定在一直线上，的距离为距离的2倍，每个点电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比为（ ）A. －9：4：－36B. 9：4：36C. －3：2：－6D. 3：2：64. 竖直墙面光滑且绝缘，地面粗糙也绝缘，小球A 、B 带有同种电荷，用指向墙面的水平力F 作用于小球B ．两球分别静止在竖直墙面和水平地面上，如图所示，若将小球B 向左推动少许，当两球重新达到平衡时，作用于B 的水平力仍为F ，与原来的平衡状态相比较( )A ．地面对B 球摩擦力变大B ．地面对B 球支持力变大C ．竖直墙面对小球A 的弹力变大D ．AB 两球之间距离变大5.两个相同小气球带等量电荷（可看作点电荷），两气球相距为L 0，细线间夹角为θ，悬挂物体的质量为m ，气球悬浮在空中不动，求气球的带电量。
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。
选修3-1物理公式
选修3-1物理公式1．库仑定律 公式：221rq q k F =（q 单位C ，r 单位是m ，F 单位是N ） 静电力常量k = 9.0×109N·m 2/C 22．电场强度（1）定义式：E ＝qF 单位是：N/C 或V/m ；注意：电场强度E 与F 、q 无关 （2）点电荷电场：E=2r kQ （3）匀强电场：E=d U 3．电势 公式：q E p =ϕ（与试探电荷无关） 单位：伏特（V ） 1V=1J/C4．电势差 （1）公式：B A AB U ϕϕ-= 电势差的单位：伏特 符号V 1V=1 J/C（2）电场力做功与电势差的关系：B A AB qU W =或qW U B A B A =（条件任何电场） （3）电势差与电场强度的关系E=dU AB 或Ed U AB =[条件：①匀强电场，②d 为匀强电场中两点沿电场线方向的距离（等势面间的距离）③电场强度与电势无直接关系。
]5．电容（1）定义式：U Q C =，C 不由Q 、U 决定 （2）电容单位：法拉 符号：F 1F=1 C/V 还有微法（μF ）和皮法（pF ） 1 F=106μF=1012pF（3）决定式：kdS C πε4=（平行板电容器），式中k 为静电力常量。
ε为介电常数，真空中ε＝1，空气中通常也取1，S 为板间正对面积，不可简单的理解为板的面积，d 为板间的距离。
6．带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中运动受力仅有电场力（与初速度垂直且恒定），不考虑重力，故带电粒子做类平抛运动。
粒子在电场中的运动时间 t=0v L 加速度 a=m Eq =mdqU 竖直方向的偏转距离： y=21at 2=.2)(2120220U dmv qL v L md Uq =⋅ 粒子离开电场时竖直方向的速度为v 1=at =0v L md Uq 速度为： v=20202021)(v v L md Uq v v +=+ 粒子离开电场时的偏转角度θ为：tan θ=.arctan 202001U dmv qL U d mv qL v v =⇒=θ 7．电流：（1）定义式：tq I =注意：在电解液中通过某一横截面的电荷q 应当是正、负离子电荷量的绝对值之和。
教案-选修3-1-1.2库仑定律
2. 类
比
1. 请同学们回忆，以前哪里见过似曾相识的
图像？
Ppt 上给出天体环绕图像与电子绕核运动图像
并列。
2. 提问：请问天体环绕运动是什么力提供向
心力？
3. 运动的相似背后可能有更深层次的原因，
那就是受力的相似。
那么这对我们来研究静电力是否有一定
的启发？
4. 写出万有引力的表达式，请学生讨论如何
2
教 学 过 程
环节
教 师 活 动
学 生 活 动
设计意图
1. 引
入
Ppt 上给出一幅电子绕原子核运动的图像。
这幅图像是万物的基本图像。
提问：做圆周运动必须的有力提供向心力，这
里是哪个力提供向心力？
这个力其实我们早就听说过，同种电荷相互吸
引，异种电荷相互排斥。那么这个力的大小到
底遵循何种定量的规律呢？这节课我们来学
律的美和丰富。
教学重点
类比万有引力和库仑力，库仑定律的内容和表达式
教学难点
类比万有引力和库仑力
教学方法
讲授法，讨论法
教学手段
范德格拉夫起电机，铁架台，“铝箔乒乓球”
板书或板图设计
1.2 库伦定律
类比
运动的相似→受力的相似
万 =
1 2
2
库仑定律
1. 内容：
2. 适用条件
→ 静电 =
1 2
过程与方法
教学目标
1. 通过类比万有引力，猜想出库仑定律的表达式，体会物理学中类比思想方
法的应用；
2. 通过分析课本第 5 页的小实验和库伦扭秤实验能否得出库仑定律，提高学
生的逻辑推理能力。
3. 通过带电体之间库仑力的计算方法介绍，渗透微元法的思想。
1.2库仑定律
三、库仑的实验 库仑的实验 实验装置——库仑扭秤 库仑扭秤 实验装置
实验的处理方法 q/2 q/4 q/8 ．．．．．．
习题课 适应条件
如图所示，两个完全相同的绝缘金属壳a、 例. 如图所示，两个完全相同的绝缘金属壳 、b 的半径为 R，质量为 ，两球心之间的距离为 ，质量为m，两球心之间的距离为l ＝3R.若使它们带上等量 的异种电荷，电荷量 若使它们带上等量 的异种电荷， 库仑力F 为q，那么两球之间的万有引力 引，库仑力 库 ，那么两球之间的万有引力F 分别为( 分别为 答案： 答案：D )
高中物理选修3－1
第一章 静电场
1.2库仑定律 库仑定律
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
一、影响电荷间相互作用力的因素
猜想: ．距离． 猜想 1．距离． 2．电量． ．电量．
力F对α 对 角的影 响
实验结果表明:电荷之间的作用力随着电 实验结果表明 电荷之间的作用力随着电 荷量的增大而增大， 荷量的增大而增大，随着距离的增大而减 小。
−8
= 3.6 × 10 −47 N
F电 39 = 2.3 × 10 F引
例1．设月球带负电，一电子粉尘悬浮 ．设月球带负电， 在距月球中心1 在距月球中心 000 km处；如果把同 处 样的带电粉尘在距月球中心2 样的带电粉尘在距月球中心 000km 处无初速释放， 处无初速释放，则粉尘将 A．向月球下落 B．仍悬浮在原处 ． ． C．飞向太空 D．无法判断 ． ．
q1q 2 F=k 2 r
静电力常量k 静电力常量 = 9.0×109N·m2/C2 ×
两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距 时 两个电荷量为 的点电荷在真空中相距1m时，相互 的点电荷在真空中相距 作用力是9.0 × 109N，差不多相当于一百万吨的物体 作用力是 ， 所受的重力! 所受的重力
人教版高中物理选修3-1 复习课件：1.2 库仑定律(共15张PPT)
带有9Q的正电荷，B带有4Q的负电荷．带电小球C
放在何处可保持静止？
9Q
-4Q
+
-
A
B
达标提升
拔高训练： 若A、B、C三个小球均可自由移动，A 带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷，小球C 应 如何放置才能使三个小球都处于平衡状态？小球C 所带电荷情况？
9Q
4Q
+
+
A
B
题型特点： 近小远大、两同夹异、两大夹小
使用条件是什么？表达式是什么？
真空、静止点电荷
k为静电力常量
F
kBiblioteka q1q2 r2合作探究
1.请设计实验，验证库仑定律定性关系。 1）研究方法？ 2）怎样设计？ 3）观察到什么现象？ 4）能得出什么结论？
合作探究
2.库仑是如何定量研究电荷间相互作用的？库仑实验
应用了哪些方法？
库仑（Charlse-Augustin de Coulomb 1736 --1806）， 汉语译为：查利·奥古斯丁·库 仑。法国工程师、物理学家。 1736年6月14 日生于法国昂古 莱姆。1806年8月23日在巴黎 逝世。
达标提升
课后扩展： 若A、B、C三个小球均可自由移动，A 带有9Q的正电荷，B带有4Q的负电荷，小球C 应 如何放置才能使三个小球都处于平衡状态？小球C 所带电荷情况？
9Q
-4Q
+
-
A
B
课堂小结
一个模型： 理想化模型—点电荷
一个定律： 库仑定律
一种物理实验方法：
控制变量法
一个公式：
F
k
q1q2 r2
一种题型： 点电荷平衡问题
达标提升
选修3-1 1.2库仑定律(最新)
Q F= k 2 R 9r
2
Q F< k 2 R 9r
2
思考与讨论：请你对库仑力与 万有引力做一下比较
•相同处： •相异处：
G m 1m 2 F= –大小与距离平方成反比。 r2
–库仑力的来ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为电荷，万有引力的来源为质量。
–库仑力有吸引力与排斥力，万有引力只有吸引力 。
Q1Q2 F k r2
问题:F的大小与哪些因素有关呢？
库仑扭秤实验
刻度可知 力的大小
法国--库 仑
F
库仑扭秤
Q1Q2
r2
Q1Q2 F k 2 r
库仑定律
真空中两个静止点电荷之间的相互
作用力，与它们电量的乘积成正比，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。 q1q2 F k 2 （静电力或库仑力） r 其中k为静电力常量,k =9.0×109 N· m2/C2.
合力的方向沿Q1与Q2连线的垂直平分线向外.
• 例2;(作业7）如图所示，两个可看作点电荷的小球 带同种电，电荷量分别为q1和q2，质量分别为 m1和m2，当两球处于同一水平面时，α >β， 则造成α >β的可能原因是：( B ) • A．m1>m2 • B．m1<m2 T1 T • C. q1>q2 F F • D ．q 1> q 2 a
库仑力的方向：在二者的连线上.
说明：电量用绝对值代入公式进行 计算，根据同性电荷相斥、异性电 荷相吸判断方向即可。
点电荷 1、看成点电荷的条件：
带电体的形状和大小远小于带电体之间的距离（可忽略）
2、点电荷是一个理想化模型．
适用范围
真空中、点电荷 （均匀带电球体间、均匀带电球壳间也可）
高中物理选修3-1 1.2库伦定律课件(共25张PPT)
④ 公式不适用于 r 0的情况。
⑤ 物理意义：两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m 是，相互作用力是9.0×109N
3、 方向：在两点电荷的连线上 , 同种电荷相斥 , 异种电荷相 吸。
4、 适用条件：真空中、静止的点电荷。 (以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立) ①点电荷是理想化的物理模型 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似
当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的库仑力仍遵守 库仑定律。某一带电体同时受到多个库仑力作用时,可利用力 的平行四边形定则求出合力。
2、 大小：F k 解：q3 共受 F1 和 F2 两个力的作用，q1
r 4、 适用条件：真空中、静止的点电荷。
=
q2
=
2q3
=
q，相互间的距离
r 都相同 , 所以
A、真正的点电荷是不存在的．
A 球能保持静止的是 (
)
A、点电荷就是体积很小的电荷．
①k为静电力常量：k = 9.0×10 N·m /C 。 ①k为静电力常量：k = 9.
+Q +q
+Q +2q
距离相同，带
电小球偏转角 不同 ,可见其 受力大小不同
保持r不变：通过实验验证当物体电荷量越大， 物体间受到的相互作用力就越大。
一、库伦定律
1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，
库仑力与与万它有引力们的比的值为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。 5、说明：库伦定律公式和万有引力的公式在形式上尽管很相似，但是仍是性质不同的两种力。
力大小（ ）
A、等于 k(2Q r2R)2
B、大k于(2Q r2R)2
选修3-1 1.2_库仑定律课件
探究影响电荷间相互作用力的因素
带电量相同，距 离不同带电小球 偏转角不同 ,可见 其受力大小不同。
（控制变量法）带电量不变：
实验表明：电荷之间 的作用力 （1）随电荷量的增 大而增大 （2）随距离的增大 而减少
当物体距离越远，物体受到的库仑力就越小。
高中物理
选修3－1
第一章 静电场
1.2 库仑定律
定性研究1： 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引
定性研究2：
电荷之间相互作用力的大小由那些因素决定？ (电荷量？形状？大小？距离？周围环境？)
探究影响电荷间相互作用力的因素
距离相同，带电 不同小球偏转角 不同 ,可见其受 力大小不同。
+q
+Q
+2q
+Q
（控制变量法）距离不变：
点电荷 ：是一种理想化的模型，类似于力学中的“质点”
条件：当带电体间的距离比他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)， 可以看做点电荷
课堂训练
1、关于点电荷的下列说法中正确的是： A .体积很大的带电体一定不能看作点电荷 ． B .点电荷一定是电量很小的电荷 ． C .足够小的电荷就是点电荷． 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
D
例 1: 在真空中有两个相距 0.3 m 的点电荷，所带的电 荷量分别是 2×10-8 C 和 -4×10-8 C 。 求每个电荷 受到的静电力有多大，是引力还是斥力？
解：正、负电荷之 2 F1 F2 k 2 r 8 8 2 10 4 10 9.0 10 9 N 2 0.3 8.0 10 5 N
高中物理选修3-1公式
高中物理选修3-1公式1.电场1.1 电荷的均分公式：q = (q1 + q2)/21.2 库仑定律：F = kq1q2/r^21.3 加速度：a = qU/md1.4 偏转量：y = qUl^2/22mdv^21.5 偏转角：tanθ = qUl/2mdv (不带正负号)1.6 带电粒子在电场中的加速度和偏转量：使用k =9.0×10^9 N·m^2/C^2和点电荷球心间距离r1.7 电场强度的定义式：E = F/q，电场强度的方向为正检验电荷受力的方向1.8 点电荷的场强：EA = kQ/r^2（Q为场源电量）1.9 电场力做功：___（带正负号）1.10 电场力做功与电势能变化的关系：W电 = -ΔE1.11 电势差的定义式：___（带正负号）1.12 电势的定义式：ϕA = WAP/q（带正负号，P代表零势点或无穷远处）1.13 电势差与电势的关系：UAB = ϕA - ϕB1.14 匀强电场的电场强度与电势差的关系：E = U/d（d为沿场强方向的距离）1.15 带电粒子在电场中的加速度：v = (2qU/m)^0.51.16 带电粒子在电场中的偏转：y = qUl^2/2mdv^2 =l^2U^2/4dUm1.17 电容的定义：C = Q/U，单位：法拉F1.18 平行板电的电容：C = εS/4πkd2.电路2.1 电阻定律：R = ρl/S（l为电阻率）2.2 串联电路电压的分配：U1/U = R1/(R1 + R2)，U2/U = R2/(R1 + R2)2.3 并联电路电流的分配：I1/I = R2/(R1 + R2)，I2/I =R1/(R1 + R2)2.4 串联电路的总电阻：R串 = R1 + R2（等于nR）2.5 并联电路的总电阻：R并 = R1R2/(R1 + R2)（等于R12/R1+R2/n）2.6 I-U伏安特性曲线的斜率：k = tanθ = 1/R2.7 部分电路欧姆定律：I = U/R2.8 闭合电路欧姆定律：I = E/(R + r)2.9 闭合电路的路端电压与输出电流的关系：U = E - Ir2.10 电源输出特性曲线：电动势E等于U轴上的截距，内阻r等于直线的斜率r = tanθ = E/I2.11 多用电表：若将电压表量程扩大n倍，需串联电阻R 串 = (n-1)Rg；若将电流表量程扩大n倍，需并联电阻R并 = R/(n-1)。
1.2《库仑定律》人教版选修3-1
1.2、库仑定律
观 察
电荷之间存在“同性相斥，异性相 吸”，那么电荷之间相互作用力会遵 循什么样规律呢？
静止的电荷间的相互作用 ——库仑力（静电力）
库仑力的大小和什么有关？
电荷间的相互作用的强弱和什么有关？
研 究 方 法
简单着手研究思想
影响库仑力（静电力）大小的因素可能为什么？
影响因素可能为:电荷量，两电荷 间的距离，带电体形状 、大小， 环境，质量等
应用物质的弹性形变与 外力的正比关系：巧妙利 用杠杆平衡、转动平衡方 面的知识以及电荷等量分 配原理，成功研制出测量 微小电力，并具有很高精 确度的扭秤。
库 仑 的 实 验
研究方法： 控制变量法 1、F与r的关系(q不变）
F ∝ 1/r2
2、F与q的关系(r不变）
2、F与q的关系
F ∝ q1q2
操作方法:力 矩平衡：静电 力力矩＝金属 细丝扭转力矩.
思想方法： 放大、转化 设计思想： 控制变量法
库 仑 扭 秤 构 造
刻度盘与指针
思巧 想妙 的 实 验 设 计 ， 小 量 放 大 的
库仑扭秤的设计
“ 点 电 荷 ” 理 想 模 型 的 建 立
细银丝
带电小球C 平衡小球B 带电小球A
等自 量然 分的 配对 原称 理性 的与 应守 用恒 性 中 电 荷
电子和质子的静 电引力远大于它 们间万有引力。 研究带电微粒间 相互作用时，经 常忽略万有引力.
【例题3】：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2 × 10-6 c,求 它们所受的库仑力。
解：q3共受F1和F2两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离 r 都 q1 相同,所以
物理人教选修3-1教学设计：1.2 库仑定律含解析
教学设计2 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．教学目标错误!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．教学重难点错误!重点：库仑定律及适用条件．错误!难点：库仑定律的实验．教学方法教师启发引导教学与探究法相结合，并辅以问题法、演示法、归纳法等．教学准备演示实验、多媒体课件等．教学设计（设计者：赵雪玲)教学过程设计演示一：让带电物体A靠近悬挂在丝线上的带正电小球，观察在不同距离时小球的偏转角研究方法-—控制变量法）控制电荷量Q不变与r2关系;）控制带电小球之间的距离验证静电力F板书设计2 库仑定律一、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荷量的乘积成正比，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：F＝k q1q2 r23．库仑定律的使用条件：真空中两个点电荷之间相互作用4．点电荷：一种理想模型．当带电体的大小比起相互作用的距离小很多时，带电体可视为点电荷二、库仑的实验1．实验方法：控制变量法2．实验思想：（1）小量放大（2）电荷均分教学反思库仑定律是静电学的第一个实验定律，是定量描述点电荷之间的相互作用关系的规律，是学习电场强度的基础，其核心是点电荷之间的相互作用力,理解它的关键就是要理解点电荷．由于它还与力的平衡有密切的联系，所以本节在本学科有重要的地位，本节教学对一些重点、难点知识要进行合理的设计．1．对于电荷之间相互作用力的定量规律，可以让学生先有一个定性的概念，可以通过实验让学生观察讨论并总结．2．对于库仑定律需要强调的有：（1）库仑定律仅适用于计算在真空中两个点电荷的相互作用力，在干燥的空气中也近似成立，而在其他电介质中使用该定律需要增加条件．(2)由于库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷的相互作用力大小,因此在实验演示、给出点电荷的定义之后直接提出库仑定律．（3）库仑定律和万有引力定律之间的相似性可以让学生通过练习，自己认识对比并讨论．(4）点电荷的电性有正负之分，但在计算静电力的大小时，可用所带电荷量的绝对值进行计算．根据电荷之间的电荷异同来判断是引力还是斥力．(5）当一个点电荷受到多个点电荷的作用，可以根据力的独立作用原理进行力的合成分解并进行矢量运算．3．对比引力常量测定的卡文迪许扭秤实验,说明库仑扭秤实验的原理，帮助学生理解本节知识．错误!库仑定律的发现过程与启示库仑定律可以说是一个实验定律,也可以说是牛顿引力定律在电学和磁学中的“推论”．如果说它是一个实验定律，库仑扭秤实验起到了重要作用，而电摆实验则起了决定作用；即便是这样，库仑仍然借鉴了引力理论，模仿万有引力的大小与两物体的质量成正比的关系,认为两电荷之间的作用力与两电荷的电荷量也成正比关系．如果说它是牛顿万有引力定律的推论，那么普利斯特利和卡文迪许等人也做了大量工作．因此，从各个角度考察库仑定律,重新准确地对它进行认识,确实是非常必要的．1．科学家对电力的早期研究人类对电现象的认识、研究，经历了很长的时间．直到16世纪人们才对电现象有了深入的认识．吉尔伯特比较系统地研究了静电现象,第一个提出了比较系统原始理论，并引入了“电吸引"这个概念．但是吉尔伯特的工作仍停留在定性的阶段，进展不大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Q1、Q2、r M、m、r
库仑定律
使用心得
点拨提高
1.电荷量用绝对值代入，不要带+、-号 2. 库仑力的方向：在它们的连线上。
同种电荷 异种电荷
3.力的作用有相互性，q1、q2可不等，F、F’必相等 4.典型实例: 带电球体、空心带电球壳等
多个点电荷的问题
q1
q3
点拨提高
q2
实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电 荷的存在而有所改变。因此两个或两个以上点电荷某 一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷 的作用力的矢量和。
课堂训练
1、关于点电荷的下列说法中正确的是： A .真正的点电荷是不存在的． B .点电荷是一种理想模型． C .足够小的电荷就是点电荷． 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
ABD
想一想
互助学习
在理解库仑定律时，根据公式 F＝kQr1Q2 2，
复习巩固
1、自然界存在两者电荷 （1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷 2、使物体带电的方式 (1)摩擦起电 (2)感应起电-近异远同 (3)接触起电 3、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消失，只能从一个
物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部 分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。这个结论称为 电荷守恒定律
典 【例题2】：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm
题
的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2 × 10-6 c, 求 它们所受的库仑力。
评
析
解：q3共受F1和F2两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离 r 都相同,
所以
q1
q2 9.0 10 9 2 10 6 2
r F1=F2=K 2 =
0.52
N
F2 q3
30° F
=0.144 N
根据平行四边形定则，合力是:
q2
F1
F 2F1 cos 30 0.25 N
合力的方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外.
小结
1、内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟 它们的电荷量的乘积成正比,跟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：
=（9.0×109）×5.310112=8.2×10-8 N
F万
G
m1m2 r2
6.7 1011
1.67 1027 9.11031 5.31011 2
N
3.61047 N
F库 2.31039
F万
可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观粒子 的相互作用时，可以把万有引力忽略。另外,二者的性质也不同。
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
k
q1q2 r2
1.6 1019 1.6 1019
6、带电体的电荷量与质量的比值叫做比荷
电荷间相互作用的规律
§1.2 库仑定律
自主学习：
电荷守恒定律的两种表述分别是？
库仑定律
真空中两个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,同种电荷相互排斥,异种 电荷相互吸引。
大小：
其中K叫静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2 适用范围：1.真空中
点拨提高
库仑定律与万有引力定律的比较：
定 律
公式
公式 适用 共同点 范围
不同点
影响大小 的因素
库
仑 定 律
F
k
Q1Q2 r2
点电 荷
万有 引力
F G Mm
定律
r2
质点
①都与 距离的 平方成 反比。 ②都有 一个常 数。
与两个物 体电量有 关，有引 力，也有 斥力。
与两个物 体质量有 关，只有 引力。
故
k=9.0×109N·m2/C2 3、适用条件：⑴ 真空 ⑵ 点电荷
4、点电荷：是一种理想模型.当带电体的线度比起相 互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷.
当堂检测
1、 三个相同的金属小球a、b和c，原来c不
带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定
距离放置，a、b之间的静电力为F 。现将c
球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的
的带电体．
r
C .根据 F 0 时，F
k ∞
q1q2 r2
可知，当
D .静电力常量的数值是由实验得到的．
D
课堂训练
3、真空中有A、B两个点电荷，相距r时相互 作用力为F，欲使它们之间的相互作用力变 为F/4，下列说法可行的是（ ）
A、将它们的距离变为r/2 B
B、将它们的电荷量均变为原来的一半 C、将它们的距离变为r/4 D、将它们的电荷量均变为原来的2倍
静电力将变为（ ）C。
A．F/2
B．F/4
C．F/8
D．3F/8
当堂检测
2、有三个完全相同、大小可以忽略的金属小球A、 B、C，A带电量7Q，B带电-Q，C不带电，将A、B 固定起来，然后让C球反复与A、B接触，最后移去C 球，试问A、B间的库仑力变为原来的多少？
解：由于C在A、B间反复接触，故最终三个球的带 电量必相同。
2.点电荷：忽略大小的带电体 电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
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。
推导出当 r→0 时，F→∞的结论是否正确？
分析：不正确.从数学角度分析当 r→0时，F→∞的结论是正
确的，但从物理角度分析当r→0时，两电荷已失去了作为点 电荷的前提条件，何况实际电荷都有一定大小，根本不会出 现r＝0的情况．
课堂训练
2、下列说法中正确的是：
A .点电荷就是体积很小的电荷．
B .点电荷就是体积和带电量都很小