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第2节库仑定律教学设计【创设情境】如图，带正电的带电体C 置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。
【提问】①带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？②在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？③电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？【播放视频】探究实验。
→结论：【讲述】库仑定律的内容：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。
→电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。
【介绍】法国物理学家库仑。
【提问】通过库仑定律的内容，你能判断它的适用条件吗？【介绍】库仑扭秤的结构。
【播放视频】库仑扭秤实验。
【提问】怎样探究电荷间的库仑力与小球之间距离及小球所带电荷量两个变量之间的关系？→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：改变A和C的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与q1、q2的关系。
【提问】在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？→条件：使用大小、形状、材料完全相同的小球。
【讲述】结论：1.当电量不变时，F与距离r的二次方成反比F∝1r2。
2.当之间距离不变时，F与q1q2的乘积成正比F∝q1q2。
【播放视频】探究电荷间的库仑力与小球之间距离及小球所带电荷量之间的关系。
【讲述】结论：F电＝k q1q2r2→比例系数k叫静电力常量，在国际单位制中，k＝9.0×109N·m2/C2【提问】库仑定律的适用条件有哪些？【提问】电荷间的相互作用力的方向是怎样的？→在应用库仑定律时，需要注意的是：①计算库仑力的大小时，只代电荷量的2.对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。
《库仑定律》讲义一、库仑定律的发现背景在物理学的发展历程中，对于电现象的研究一直是一个重要的领域。
在十八世纪中叶，人们已经对静电现象有了一定的观察和认识，但对于电荷之间相互作用的规律还没有清晰的理解。
当时，科学家们已经知道摩擦可以使物体带电，并且同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
然而，对于电荷之间作用力的大小与哪些因素有关，还缺乏准确的定量描述。
法国物理学家库仑，在前人的研究基础上，通过精心设计的实验，最终发现了电荷之间相互作用的定量规律，也就是我们今天所说的库仑定律。
二、库仑定律的内容库仑定律指出：真空中两个静止的点电荷之间的作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
作用力的方向沿着它们的连线。
如果用 q1 和 q2 分别表示两个点电荷的电荷量，r 表示它们之间的距离，F 表示它们之间的作用力，那么库仑定律可以用公式表示为：F ＝ k （q1 q2) ／ r²其中，k 是一个常量，被称为库仑常量。
在国际单位制中，k 的值约为 90×10⁹ N·m²/C²。
需要注意的是，库仑定律中的“静止”条件是非常重要的。
这是因为当电荷运动时，会产生磁场，此时电荷之间的相互作用将变得更加复杂，不再仅仅遵循库仑定律。
三、库仑定律的实验验证库仑的实验设计非常巧妙。
他使用了一种叫做扭秤的装置来测量微小的力。
库仑扭秤的主要部分是一个轻而坚固的水平横杆，横杆的中点悬挂在一根细丝上。
横杆的两端分别放置一个带电小球。
另外还有一个与横杆上的小球相同电荷量的小球，固定在距离横杆不远处。
当横杆上的小球受到固定小球的库仑力作用时，横杆会发生扭转。
通过测量横杆扭转的角度，可以计算出库仑力的大小。
库仑通过多次改变电荷量和距离，进行了大量的实验测量，最终验证了库仑定律的正确性。
四、库仑定律的适用范围库仑定律适用于真空中的两个静止的点电荷。
但在实际情况中，往往存在多个电荷或者电荷分布在一定的空间区域内。
第二节 库仑定律[知能准备]1．点电荷：无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 ．它是一个理想化的模型．2．库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比，跟它们的距离的 成反比，作用力的方向在它们的 ．3．库仑定律的表达式：F = 221r q q k ； 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量，r 表示它们的距离，k 为比例系数，也叫静电力常量， k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1．点电荷是一个理想化的模型．实际问题中，只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于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，带电体方可视为点电荷．一个带电体能否被视为点电荷，取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较，与带电体的大小无关．2．库仑定律的适用范围：真空中（干燥的空气也可）的两个点电荷间的相互作用，也可适用于两个均匀带电的介质球，不能用于不能视为点电荷的两个导体球．例1半径为r 的两个相同金属球，两球心相距为L (L ＝3r)，它们所带电荷量的绝对值均为q ，则它们之间相互作用的静电力F A ．带同种电荷时,F ＜22L q k B ．带异种电荷时,F ＞22Lq k C ．不论带何种电荷,F ＝22Lq k D ．以上各项均不正确 解析：应用库仑定律解题时，首先要明确其条件和各物理量之间的关系．当两带电金属球靠得较近时，由于同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，两球所带电荷的“中心”偏离球心，在计算其静电力F 时，就不能用两球心间的距离L 来计算．若两球带同种电荷，两球带电“中心”之间的距离大于L ，如图（a ）所示，则F ＜ 22Lq k ，故A 选项是对的，同理B 选项也是正确的． 3．库仑力是矢量．在利用库仑定律进行计算时，常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算，求得库仑力的大小；然后根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来确定库仑力的方向．4．系统中有多个点电荷时，任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律，计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力，然后再用力的平行四边形定则求其矢量和．例2 如图所示，三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电，a 所带电荷量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示，它应是A ．F 1B ．F 2C ．F 3D ．F 4解析：根据“同电相斥、异电相吸”的规律，确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向，考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量，因为F b 大于F a ，F b 与F a 的合力只能是F 2，故选项B 正确．例2 两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点电荷），质量分别为m 1和m 2，带电荷量分别是q 1和q 2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上，如图所示，若θ1＝θ2,则下述结论正确的是A.q1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1＝q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1＝q 2, m 1＝ m 2解析：两小球处于静止状态，故可用平衡条件去分析．小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用，建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示，此时只需分解F 1.由平衡条件得：0sin 11221=-θF rq q k0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理，对m 2分析得：.22212grm q kq tg =θ 因为21θθ=，所以21θθtg tg =，所以21m m =. 可见，只要m 1= m 2，不管q 1、q 2如何，1θ都等于2θ.所以，正确答案是C.讨论：如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样？如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样？(两球仍处同一水平线上) 因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何，两式中的221gr q kq 是相等的． 所以m 1> m 2时，1θ<2θ, m 1< m 2时，1θ>2θ.5．库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向，库仑力毕竟也是一种力，同样遵从力的合成和分解法则，遵从牛顿定律等力学基本规律．动能定理，动量守恒定律，共点力的平衡等力学知识和方法，在本章中一样使用．这就是：电学问题，力学方法．例3 a 、b 两个点电荷，相距40cm ，电荷量分别为q 1和q 2，且q 1＝9 q 2，都是正电荷；现引入点电荷c ，这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态．试问：点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析：点电荷c 应为负电荷，否则三个正电荷相互排斥，永远不可能平衡．由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用，三个点电荷只有处在同一条直线上，且c 在a 、b 之间才有可能都平衡．设c 与a 相距x ，则c 、b 相距(0.4－x)，如点电荷c 的电荷量为q 3，根据二力平衡原理可列平衡方程：a 平衡： =2214.0q q k 231x q q kb 平衡： .)4.0(4.0232221x q q k q q k -= c 平衡： 231x q q k ＝.)4.0(232x q q k - 显见，上述三个方程实际上只有两个是独立的，解这些方程，可得有意义的解： x ＝30cm 所以 c 在a 、b 连线上，与a 相距30cm ，与b 相距10cm ．q 3＝12161169q q =，即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷，q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ，A 带电荷量7Q ，B 带电荷量﹣Q ，C 不带电．将A 、B 固定，然后让C 反复与A 、B 接触，最后移走C 球．问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析： C 球反复与A 、B 球接触，最后三个球带相同的电荷量，其电荷量为Q′＝3)(7Q Q -+＝2Q ．A 、B 球间原先的相互作用力大小为F ＝./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′＝ 4F ／7.所以 ：A 、B 间的相互作用力变为原来的4／7．点评： 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容．利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时，通常不带电荷的正、负号，力的方向根据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”来判断．[同步检测]1．下列哪些带电体可视为点电荷A ．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B ．在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C ．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D ．带电的金属球一定不能视为点电荷2．对于库仑定律，下面说法正确的是A．凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F =221 r qqk；B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球心相距为4r时，对于它们之间相互作用的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量3．两个点电荷相距为d，相互作用力大小为F，保持两点电荷的电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力大小为4F，则两点之间的距离应是A．4d B．2d C．d/2 D．d/44．两个直径为d的带正电的小球，当它们相距100 d时作用力为F，则当它们相距为d时的作用力为( )A．F／100 B．10000F C．100F D．以上结论都不对5．两个带正电的小球，放在光滑绝缘的水平板上，相隔一定的距离，若同时释放两球，它们的加速度之比将A．保持不变B．先增大后减小C．增大D．减小6．两个放在绝缘架上的相同金属球相距d，球的半径比d小得多，分别带q和3q的电荷量，相互作用的斥力为3F．现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为A．O B．F C．3F D．4F７．如图所示，大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥，静止时两球位于同一水平面上，绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢，且α < β，由此可知A．B球带电荷量较多B．B球质量较大C．A球带电荷量较多D．两球接触后，再静止下来，两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′，则仍有α ′< β′８．两个质量相等的小球，带电荷量分别为q1和q2，用长均为L的两根细线，悬挂在同一点上，静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°，则小球的质量为.９．两个形状完全相同的金属球A和B，分别带有电荷量qA ＝﹣7×108-C和qB＝3×108-C，它们之间的吸引力为2×106-N．在绝缘条件下让它们相接触，然后把它们又放回原处，则此时它们之间的静电力是(填“排斥力”或“吸引力”)，大小是．(小球的大小可忽略不计)10．如图所示，A、B是带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时，恰与A等高，若B的质量为303g，则B 带电荷量是多少?(g取l0 m／s2)。
高二物理库仑力知识点归纳总结物理学中的库仑力是一种电荷间相互作用的力，它是物理学中重要的基本力之一。
在高二物理学习中，库仑力是一个重要的知识点。
下面将对高二物理中关于库仑力的知识进行归纳总结。
1. 库仑定律库仑定律是描述电荷间相互作用的定律。
它表明，两个电荷之间的电场力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
数学表达式为：F = k * (q1 * q2) / r^2其中，F为电场力，k为库仑常数，q1和q2为两个电荷的电量，r为它们之间的距离。
2. 电荷的性质根据电荷的性质，电荷可以分为正电荷和负电荷。
相同的电荷相互排斥，不同的电荷相互吸引。
3. 带电粒子的力带电粒子之间的库仑力是由于它们的电荷之间的相互作用而产生的。
根据库仑定律，电荷的数量越大，电场力越大；电荷之间的距离越近，电场力越大。
4. 电荷的叠加原理当多个电荷同时存在时，它们之间的电场力可以进行叠加。
对于多个电荷之间的相互作用，可以将其视为一个电荷在其他电荷产生的电场中运动，并按叠加原理进行计算。
5. 库仑力的方向库仑力的方向与两个带电粒子之间的相对位置有关。
如果两个电荷同性，则它们之间的库仑力是排斥的，方向相互背离；如果两个电荷异性，则它们之间的库仑力是吸引的，方向相互朝向。
6. 库仑力与电场力库仑力是电场力的一种特殊情况。
当存在电荷时，电荷产生电场，其他电荷在该电场中受到电场力的作用，也就是库仑力的作用。
7. 库仑力的应用库仑力在实际生活中有广泛的应用。
例如，在静电场中，人体与物体之间会产生库仑力导致的静电吸附现象；在电磁感应中，库仑力是产生电磁感应的重要因素；在原子、分子和固体中，库仑力参与了化学反应和物质的结构。
总结：高二物理中的库仑力是学习的重要知识点。
通过库仑定律可以计算两个电荷之间的作用力，根据电荷的性质可以确定库仑力的方向。
库仑力与电场力相互关联，存在于带电粒子之间的相互作用中，并广泛应用于实际生活中的许多领域。
高中物理：库仑定律【知识点的认识】1．内容：在真空中两个静止的点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上．2．表达式：F＝k，式中k表示静电力常量，k＝9.0×109N•m2/C2．3．适用条件：真空中的静止点电荷．【命题方向】题型一：对库仑定律的理解例1：真空中有两个静止的点电荷，它们之间静电力的大小为F．如果保持这两个点电荷之间的距离不变，而将它们的电荷量都变为原来的3倍，那么它们之间的静电力的大小变为（）A.3FB.C.D.9F分析：本题比较简单，直接利用库仑定律进行计算讨论即可．解：距离改变之前：①当电荷量都变为原来的3倍时：②联立①②可得：F1＝9F，故ABC错误，D正确．故选：D．点评：库仑定律应用时涉及的物理量较多，因此理清各个物理量之间的关系，可以和万有引力定律进行类比学习．题型二：库仑定律与力学的综合问题例2：在一绝缘支架上，固定着一个带正电的小球A，A又通过一长为10cm的绝缘细绳连着另一个带负电的小球B，B的质量为0.1kg，电荷量为×10﹣6C，如图所示，将小球B 缓缓拉离竖直位置，当绳与竖直方向的夹角为60°时，将其由静止释放，小球B将在竖直面内做圆周运动．已知释放瞬间绳刚好张紧，但无张力．g取10m/s2．求（1）小球A的带电荷量；（2）释放瞬间小球B的加速度大小；（3）小球B运动到最低点时绳的拉力．分析：（1）释放小球瞬间，对小球进行受力分析，由库仑定律与力的合成与分解可以求出小球A的电荷量．（2）对小球受力分析，由牛顿第二定律可以求出小球的加速度．（3）由动能定理求出小球到达最低点时的速度，然后由牛顿第二定律求出绳子的拉力．解：（1）小球B刚释放瞬间，速度为零，沿绳子方向上，小球受到的合力为零，则mgcos60°＝k，代入数值，求得q A＝5×10﹣6C；（2）小球所受合力方向与绳子垂直，由牛顿第二定律得：mgsinθ＝ma，；（3）释放后小球B做圆周运动，两球的相对距离不变，库仑力不做功，从释放小球到小球到达最低点的过程中，由动能定理得：mg（L﹣Lcos60°）＝mv2﹣0，小球在最低点，由牛顿第二定律得：F T+k﹣mg＝，解得：F T＝mg＝1.5N；答：（1）小球A的带电荷量为5×10﹣6C；（2）释放瞬间小球B的加速度大小为5m/s2；（3）小球B运动到最低点时绳的拉力为1.5N．点评：释放小球瞬间，沿绳子方向小球受力平衡，小球所受合力沿与绳子垂直的方向．【解题方法点拨】1．库仑定律适用条件（1）库仑定律只适用于真空中的静止点电荷，但在要求不很精确的情况下，空气中的点电荷的相互作用也可以应用库仑定律．（2）当带电体间的距离远大于它们本身的尺寸时，可把带电体看做点电荷．但不能根据公式错误地推论：当r→0时，F→∞．其实在这样的条件下，两个带电体已经不能再看做点电荷了．（3）对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离．（4）对两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布．2．应用库仑定律需要注意的几个问题（1）库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化模型，当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．（2）库仑定律的应用方法：库仑定律严格地说只适用于真空中，在要求不很精确的情况下，空气可近似当作真空来处理．注意库仑力是矢量，计算库仑力可以直接运用公式，将电荷量的绝对值代入公式，根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来判断作用力F是引力还是斥力；也可将电荷量带正、负号一起运算，根据结果的正负，来判断作用力是引力还是斥力．（3）三个点电荷的平衡问题：要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反，也可以说另外两个点电荷在该电荷处的合场强应为零．3．分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，要学会把电学问题力学化．分析方法是：（1）确定研究对象．如果有几个带电体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”；（2）对研究对象进行受力分析，多了个电场力（F＝k）．＝0或F x＝0，F y＝0）或牛顿第二定律方程．（3）列平衡方程（F合。
