高中物理新课标必修3-1导学案 §1.2 .1 库仑定律(一)

12 库仑定律课前篇（学会自主学习——不看不清）【学习目标】1．知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法．2．掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解有关问题．3．通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性．【知识储备】1．质点的概念．2．万有引力定律的内容及适用条件．【自主预习】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．使用上述公式时，电荷量Q1、Q2一般用绝对值代入计算．如果其它条件不变，让两点电荷在介质中，其作用力将比它们在真空中的作用力小．4．库仑的实验中用了怎样的物理方法去研究“A和C之问的作用力与它们距离r的关系”？在库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有．库仑用了怎样的方法解决了电荷量问题？5．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点电荷组成的．只要知道了带电体上的电荷分布情况，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出任意带电体之间的静电力．【我的困惑】课上篇（学会合作交流——不议不明）【要点突破】1．点电荷2．库仑定律3．库仑的实验【典例剖析】 【例1】教材P7【例2】教材P8【达标检测】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 2． 关于库仑定律的公式221rQ Q kF ，下列说法中正确的是( ) A ．当真空中两个电荷间距离r→∞时，它们间的静电力F→0 B ．当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力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2、3．真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F ，如果保持它们所带的电量不变，将它们之间的距离增大到原来的3倍，它们之间作用力的大小等于（ ） A ．F B ．3F C ．F/3 D ．F/94． A 、B 两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A 、B 附近时，A 、B 间相互作用的库仑力将( )A ．可能变大B ．可能变小C ．一定不变D ．无法确定5． 真空中两个相同的金属小球A 和B ，带电荷量分别为Q A =2×10-8C 和Q B =4×10-8C ，相互作用力为F ．若将两球接触后再放回原处，则它们之间的作用力将变为( ) A ．F 89 B ．F C ．F 89 D ．F 32 6．要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是 A ．每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变B ．保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍C ．使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电荷间的距离减小为原来的211D ．保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的27．两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？8．相距L的固定点电荷A、B的带电量分别为+4Q和-Q，要引入第三个点电荷C，使点电荷C处于平衡状态，求电荷C的电量和放置的位置．拓展:若A 、B为同号点电荷，引入第三个电荷C，使三个点电荷均平衡，则C应放在何处？C的电性和电量如何？9．如图所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球B，静止在图示位置；若固定的带正电的小球A电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量q，θ=30°，A和B在同一水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球之间的距离为多少?课后篇（学会应用与拓展——不练不通）1．如图所示，质量分别是m1和m2带电量分别为q1和q2的小球，用长度不等的轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别是α和β（α＞β），两小球恰在同一水平线上，那么（）A．两球一定带异种电荷B．q1一定大于q2C．m1一定小于m2D．m1所受库仑力一定大于m2所受的库仑力2．两点电荷A、B带电量q A＞q B，在真空中相距为L0，现将检验电荷q置于某一位置时所受库仑力恰好为零，则此位置当A 、B 为： A ．同种电荷时，在A 、B 连线上靠近B 一侧 B ．同种电荷时，在A 、B 连线上靠近A 一侧C ．异种电荷时，在BA 连线的延长线上靠近A 一侧D ．异种电荷时，在AB 连线的延长线上靠近B 一侧3．如图图所示，有大小相同的A 、B 、C 三个金属球，A 、B 带等量异种电荷，中间连接一个轻质绝缘的弹簧，放在光滑的绝缘水平面上，平衡时弹簧压缩量为X 0，现将不带电的C 球和A 球接触一下，然后拿走，则产生新平衡时弹簧的压缩量X 为（ ） A ．X=21X 0 B ．X ＞21X 0 C ．X ＜21X 0 D ．X=X 0 4．真空中有甲、乙两个点电荷相距为r ，它们间的静电引力为F ．若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的1/3，它们间的距离变为2r ，则它们之间的静电引力将变为( ) A ．F 83 B ．F 61 C ．F 38 D ．F 32 5．两根光滑绝缘棒在同一竖直平面内，两棒与水平面间均成45°角，棒上各穿有一个质量为m 、带电荷量为Q 的相同小球，如图所示．现让两球同时从同一高度由静止开始下滑,则当两球相距多大时，小球的速度达到最大值?6．两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a 和b ，分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F ．现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C 先与a 球接触，再与b 球接触后移去，则a 、b 两球间静电力大小变为( ) A ．F 21 B ．F 83C ．F 41 D ．F 81高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

（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．二、学习重点难点重点：掌握库仑定律难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算三、学习过程1、引入电荷间的相互作用：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。

提问：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？了解：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.2、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：221r Q Q K F3.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 =9.0×109Nm 2/C 2，其大小是用实验方法确定的。

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。

一部物理组主备人：日期：授课人：《库仑定律》一、学习要求★学习目标：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，感悟理想模型.2．理解库仑定律的内容及公式，知道库仑定律的适用条件.3．运用库仑定律并结合力学规律求解有关问题.4．通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性.★学习重点：库仑定律的内容及公式。

★学习难点：运用库仑定律并结合力学规律求解有关问题。

二、精讲精练1、复习回顾○1物体带电的三种方式:(1) (2) (3)○2电荷守恒定律:巩固练习:两个完全相同的金属小球A和B，所带电荷量绝对值都是Q，今让第三个与A、B相同但不带电的金属小球C，先后与A、B两球接触后分开，那么：（1）若A、B是同种电荷时，则C球最终带电量等于多少？（2）若A、B是异种电荷时，则C球最终带电量等于多少？2.猜想:既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？3、探究影响电荷间相互作用力的因素: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4、库仑的实验研究方法:1.F与r有关结论：2.F与q有关结论：5.小结: 库仑扭秤实验的验证过程(1)思想方法：放大、转化(2)F与r2关系的验证(3)F与Q关系的验证6、探究结论（库仑定律）（1）定义： （2）表达式： （3）适用条件： 、7、点电荷的理解：（1）（2）（3）思考题一：两个带电球体，是否可以看成是集中在球心位置的点电荷？如果是两个电荷分布均匀的带电球体如果是两个球形带电导体：思考题二：比较“点电荷”与“质点”的相同点与不同点课堂训练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 的带电体．C .根据122q q F k r 可知，当r 0 时，F ∞ D .静电力常量的数值是由实验得到的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/2B 、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/4D 、将它们的电荷量均变为原来的2倍特别提示：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2.3×1039倍.正因如此,以后在研究带电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力.三、达标训练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 。