选修3-1第一章 第2节 库仑定律

《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。

《库仑定律》教学设计一、教学目标1．知识与技能目标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。

②会用文字描述库仑定律的内容与公式表达，能用库仑定律计算真空中两个点电荷之间的作用力。

③了解库仑扭秤实验和库仑对电荷间相互作用的探究④初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程。

2．过程与方法目标①通过对库仑定律建立过程的探究与学习，初步了解研究物理问题的一般程序，认识物理实验在物理学发展过程中的作用与地位②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、测量变换法等3．情感态度与价值观①体验探究自然规律的艰辛与喜悦；培养学生热爱科学的，探究物理的兴趣②培养学生“发现问题，提出假设，并用实验来验证”的探究物理规律的科学方法与思路③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。

多媒体课件、静电力演示器材、有关库仑定律建立的历史背景资料二、教学过程（一）创设情景，引入新课Mini游戏：由老师演示泡沫摩擦起电，让泡沫靠近易拉罐，吸引易拉罐。

再请另外两名同学再用一泡沫摩擦起电，从相反的方向靠近易拉罐，比赛看谁的力量大。

同时提出问题：泡沫为什么能吸引易拉罐？并提出问题：取胜的技巧是什么？学生回答。

老师分析：摩擦起电，感应起电。

即然易拉罐的两侧带有不同的电荷，为什么泡沫板对易拉罐能吸引呢? 电量越多，距离越小，吸引力越大，电荷间的相互作用力的与带电体电量、距离成怎样的定量关系呢？带电体间的相互作用力还与其他因素有关吗？本节课我们就探究电荷间相互作用力的定量规律。

一、猜想与假设教师引导猜想：通过这个实验，你认为带电体间的相互作用力会与哪些因素有关呢？学生猜想小结：与两带电体的电荷量、距离、形状大小、电荷分布、质量等有关。

教师分析;1、与质量的关系，物体有质量，物体间存在万有引力；不是我们这里要讨论的。

2、带电体的形状、电荷分布情况千变万化很难研究。

我们为了简化问题的研究，捉住电量、距离这两个主要矛盾，我们需要建立最简单的物理模型。

第2节库仑定律1.点电荷是理想模型，当带电体的大小和形状在研究的问题中的 影响可以忽略时，带电体可被看成点电荷。

2．库仑定律表达式为F ＝kq 1q 2r 2，此式仅适用于真空中的点电荷。

静电力常量k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2。

一、探究影响电荷间相互作用力的因素1．实验原理：如图所示，小球受Q 的斥力，丝线偏转。

F ＝mg tan_θ，θ变大，F 变大。

2．实验现象(1)小球带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越小。

(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大。

3．实验结论：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。

二、库仑定律1．库仑力：电荷间的相互作用力，也叫做静电力。

2．点电荷：带电体间的距离比自身的大小大得多，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忽略时，可将带电体看做带电的点，即为点电荷。

3．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 ＝kq 1q 2r2，k ＝9.0×109_N ·m 2/C 2，叫做静电力常量。

(3)适用条件：真空中的点电荷。

三、库仑的实验1．实验装置：库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。

如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A ，另一端有一个不带电的球B ，B 与A 所受的重力平衡。

当把另一个带电的金属球C 插入容器并使它靠近A 时，A 和C 之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。

2．实验步骤(1)改变A 和C 之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F 与距离r _的关系。

(2)改变A 和C 的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F 与带电荷量q _之间的关系。

选修3-1第一章 静电场第二节 库仑定律 导学案一、 要点知识：1、 探究影响电荷间相互作用力的因素：控制变量法。

可有定性的认识：电荷间距离一定时，电荷间的相互作用力随电荷量的增大而增大；电荷量一定时，电 荷间的相互作用力随电荷间的距离的增大而减小。

2、库仑定律：（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： 221rQ Q k F = 式中：r 为两个带电体中心之间距离， k ：静电力恒量，k =×109Nm 2/C 2（库仑扭秤）（3）注意几点：① 点电荷：“点电荷”是一种理想化的物理模型，它是模仿力学的“质点”概念而建立的。

严格理想化的点电荷应是一个带电的“几何点”，这是不存在的。

当带电体间的距离比它们自身形体大得多，以致带电体的形状和大小相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成是“点电荷”。

② 库仑定律是实验定律，k 值的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 库仑力的特点：F 是Q 1与Q 2之间的相互作用力，F 是Q 1对Q 2的作用力，也是Q 2对Q 1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

（4）应用库仑定律解题注意事项：① 适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。

② 各量均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。

③ 库仑力也称为静电力，它具有力的共性。

它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。

它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。

3、库仑定律与万有引力定律的比较：221r M M GF = （1）相同之处：① 都是距离平方反比律。

2、库仑定律：F k一厂（不带正负号）r（k=9.0 W9N-m2/C2, r为点电荷球心间的距离）3、电场强度定义式：E Fq场强的方向：正检验电荷受力的方向.4、点电荷的场强：E A k-Q2 （Q为场源电「A量）5、电场力做功：W AB qU AB（带正负号）6、电场力做功与电势能变化的关系：W电E p7、电势差的定义式：U AB W AB（带正负q号）8电势的定义式： A W AP（带正负号）q（P代表零势点或无穷远处）9、电势差与电势的关系：U AB A BE丄d（d为沿场强方向的距离）11、初速度为零的带电粒子在电场中加速:v第二章、电路1、电阻定律：R g （I叫电阻率）S2、串联电路电压的分配：与电阻成正比U1 R[ R.1—-—- u 1 1—U总U2 R2，R1 R2 总3、并联电路电流的分配：与电阻成反比I 1 R2 . R2 .丨2 R1 1R R2 干4、串联电路的总电阻：R串R1 R2（ nR）5、并联电路的总电阻：R并了字（旦）R1 R2 n6、I-U伏安特性曲线的斜率：k tan 丄R12、带电粒子在电场中的偏转：加速度一一a理mdqU丨22md v]偏转角--- tan qU丨2md v013、初速度为零的带电粒子在电场中加速并偏转：&闭合电路欧姆定律：I —R r9、闭合电路的路端电压与输出电流的关系:U E I r10、电源输出特性曲线：电动势E:等于U轴上的截距内阻r :直线的斜率r tan E I短选修3-1公式第一章、电场qU2 I2yc * 2qU12md -mU2I24dU；1、电荷先中和后均分：q qi2q2（带正负号）14、电容的定义：C单位：法拉15、平行板电容器的电容:10、匀强电场的电场强度与电势差的关系:偏转量R12安培力的方向判断：左手定则 5、磁通量：BSsin 单位：韦伯 Wb（B 为B 和S 的夹角，即线和面的夹角） * 6、力矩：M FL （L 为力F 的力臂） * 7、通电矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转的磁力矩：15、热功率：P 热l 2R17、电源输出的最大电功率:第三章、磁场1、 磁场的方向：小磁针静止时 N 极的指向2、 安培定则：判断直线电流、环形电流、 通电螺线管的方向。

高中物理选修3-1第一章第2节《库仑定律》导学案教师：嬴本德学生：年级：[考点梳理]【考点一】点电荷(1)概念：当带电体间的距离比它们自身的大小_______(小得多/大得多)，以致带电体的______、______及_________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做________。

(2)条件：带电体的、以及对所研究的电场的影响可以忽略不计。

(3)模型：点电荷是一种_______模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的，实际________(存在/不存在)。

思考：只有体积很小或电荷量很小的带电体才可以看做点电荷吗？点电荷就是元电荷吗？[典例1](多选)关于点电荷，下列说法中正确的是（）A．真正的点电荷是不存在的B．点电荷是一种理想化的模型C．足够小的带电体一定可以视为点电荷D．大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷【实验演示】探究影响电荷相互作用力的因素M是一个带正电的物体，把系在绝缘细线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置，则(1)比较小球在不同位置所受带电体作用力的大小；(这个力的大小可以通过细线偏离竖直方向的夹角来确定)(2)让小球处在同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受作用力的大小；(3)哪些因素影响电荷间作用力的大小？这些因素怎样影响电荷间作用力的大小？实验表明，电荷的作用力随电荷量的增大而，随距离的增大而。

【考点二】库仑定律（重、难点）(1)内容：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成 比，与它们的距离的 次方成 比，作用力的方向在它们的 上。

(2)公式： k 叫静电力常量，数值由实验测定，229/C m N 100.9⋅⨯=k (3)适用条件：① ；② ；③ 。

(4)理解：①运用公式进行计算时，电荷量代 值，力的方向由两电荷的 决定； ②库仑力的叠加遵循 ；③库仑定律是库仑通过实验发现的规律，属于实验定律；④静电力常量k 是利用麦克斯韦的相关理论推算出来的，不是实验测得的常数。

考点1 点电荷点电荷 (选修3-1第一章：静电场的第二节库仑定律)★★○○（1）点电荷：如果能够把带电体看做带电的点，那么该点就叫做点电荷。

（2）点电荷的条件：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、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时。

(1)带电体看成点电荷后并不是真的成了一个点，这是一种理想化模型的思想，计算时可以看成是一个点。

(2)当绝缘球表面均匀带电时，我们可以将其电荷看成集中于它的球心，即该球的球心可以看成是点电荷；对于金属球表面带电时，如果两个金属于间的距离较大，远大于金属球半径时，金属球可以看成点电荷；当两个金属球间的距离较小时，由于电荷间的相互作用，一般不能将其看成位于球心处的点电荷。

(3)容易出现的错误：不明确点电荷成立的条件，误认为所有的带电体均可以看成是点电荷而出错；关于点电荷的说法，正确的是( )A．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷B．体积很大的带电体一定不能看作点电荷C．点电荷一定是电荷量很小的电荷D．当两个带电体的形状对它们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【答案】D【解析】带电体能否视为点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多，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，而不是看物体本身，也不是看它所带的电荷量．选项D正确．1、（西藏自治区拉萨中学2020学年高二上学期第一次月考）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. 带电的细杆在一定不能视为点电荷D. 带电的金属球一定不能视为点电荷【答案】B【点拨】本题考查带电物体看做点电荷的条件，同一个电荷能否看作点电荷，不仅和带电体本身有关，还取决于问题的性质和精度的要求．2、（2020学年山西省太原市五中高二10月考）下列关于点电荷的说法，正确的是（）A．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷B．体积很大的带电体一定不能看作点电荷C．点电荷一定是电荷量很小的电荷D．体积很大的带电体只要距离满足一定条件也可以看作点电荷【答案】D【精细解读】当体积很小的带电体相距很近，以至于带电体的大小和形状对带电体间作用力影响不能忽略时，此带电体不能看成点电荷，而体积很大的带电体，如果带电体间的距离远大于带电体本身的尺寸，以至于带电体本身的大小和形状对带电体间的作用力影响可忽略不计时，带电体也可以看成点电荷，故AB错误；点电荷不一定电量很小的电荷，故C错误；体积很大的带电体只要距离足够大，以至于带电体本身的大小和形状对带电体间的作用力影响可忽略不计时，带电体就可以看成点电荷，故D正确．3、（黑龙江省大庆实验中学2020学年高一6月月考）“曹冲称象”是家喻户晓的典故．“置象大船之上，而刻其水痕所至，称物以载之，则校可知矣．”它既反映出少年曹冲的机智，同时也体现出重要的物理思想方法．下列物理学习或研究中用到的方法与曹冲称象的方法相同的是（）A. 建立“点电荷”的概念B. 建立“瞬时加速度”的概念C. 建立“合运动与分运动”的概念D. 探究合力与物体质量、加速度之间的定量关系【答案】C每道试题20分，总计100分1、关于点电荷，以下说法正确的是( )A. 所有的带电体在任何情况下都可以看成点电荷B. 带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时，带电体可以看成点电荷C. 通常把带电小球看成点电荷，带电小球靠得很近时，它们之间的作用力为无限大D. 以上说法都不对【答案】B【解析】带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时，带电体才可以看成点电荷．故A错，B对；当带电小球靠得很近时，库仑定律不适用，故C错；综合以上可知D错．故选B.2、下列关于点电荷的说法，正确的是( )A. 点电荷一定是电量很小的电荷B. 点电荷是一种理想化模型，实际不存在C. 只有体积很小的带电体，才能作为点电荷D. 体积很大的带电体一定不能看成点电荷【答案】B【解析】当带电体的体积和电荷量对电场的分布没有影响或者是影响可以忽略时，带电体就可以看成是点电荷，与电荷的种类无关，点电荷和质点类似，都是一种理想化的模型，所以B正确，ACD错误.故选B.3、关于物理学思想方法，下列叙述错误的是（）A. 演示微小形变时，运用了放大法B. 将带电体看成点电荷，运用了理想模型法C. 平均速度体现了极限思想D. 加速度是采取比值法定义的物理量【答案】C【解析】演示微小形变时，运用了放大法，选项A正确；将带电体看成点电荷，运用了理想模型法，选项B正确；平均速度体现了等效的思想，选项C错误；加速度是采取比值法定义的物理量，选项D正确；此题选择错误的选项，故选C.4、（2020学年四川省南充高中高一下期末）下列关于点电荷和元电荷的说法中，不正确的是（）A．只有体积很小的带电体才可以看成点电荷B．带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对它们间的相互作用力的影响可忽略不计时，带电体就可以视为点电荷C．把1.6×10﹣19 C的电荷量叫元电荷D．任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍【答案】A5、（山西省朔州一中2020学年高二8月月考）如图所示,两个半径均为的金属球放在绝缘支架上,两球面最近距离为3r,带等量同种电荷,电荷量为Q,两球间的静电力为下列选项中的哪一个( )A. 等于229QkrB. 大于229QkrC. 小于229QkrD. 等于22Qkr【答案】C【解析】由于两球心间的距离l为球半径的3倍，它们之间的距离并不是很大，所以此时的电荷不能看【点拨】本题是对库仑定律的条件的考查，掌握住库仑定律的使用的条件是点电荷之间的作用力，只有是点电荷的时候，库仑定律才可以使用，当电荷之间的距离不够大的时候，就不能看成是点电荷，库仑定律就不能使用，注意由于同种电荷相互排斥，电荷间距离大于两球心间的距离．_______________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ _____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。