库仑定律教案(教师版)

1、库仑定律教案（教师版）库仑定律教学设计【教材分析】库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律,又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是 本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量 了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有 认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。库 仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本 章重点。展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的 过程，并强调该定律的条件和意义。教学重点：库仑定律及其理解与应用教学难点：库仑定律的实验探究【教学过程】引入新课一引入实验一库伦实验一库伦定律 对定律的解释一比较库伦定律与万有引力的 区别一拓展库仑力作用下力学问题的求解

2、方法 -V通过实验探究电荷间作用力的决定因素()定性实验探究探究一：影响电荷间轴互作用力的因素猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带 电体的形状等。如何做实验定性探究？(1)你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互 作用力与可能因素的关系？学生：控制变量法。 请阅读教材,如果要比较这种作用力的大小可以 通过什么方法直观的显示出来?学生：比较悬线偏角的大小实验前先思考:可用什么方法改变带电体的电荷 量？ 定性实验结论:电量夕一定，距离r越小，偏角越大，作用 力F越大.2距离 r 一定，电量q 增加，偏角变大，作用力 F 越大；实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气（二） 定量实验探究，

3、结合物理学史，得出库仑定律：提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢?根据我们的定性实验，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。这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比” 规律适用于电荷间的作用力。但是仅靠一些定性的实验，不能证明这样的结论。而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难： 带电体间作用力小，没有足够精密的测量仪器；怎样确定带电体间的作用力的数量关系？ 没有电量的单位，无法比较电荷的多少；怎样

4、确定电荷量的数量关系？ 带电体上电荷分布不清楚，难测电荷间距离。怎样测定电荷间的距离？同学们， 如果是你，你能想到怎样的方法来解决这些困难？引导学生用类比的方法得出三大困难的对策：卡文迪许扭称实验库仑扭称实验，对称性等分电荷法，质点点电荷、放大思想：力很小，但力的作用效果（使悬丝扭转）可以比较明显。、 转化思想：力的大小正比于悬丝扭转角，通过测定悬丝扭转角度倍数关系即 可得到力的倍数关系、均分思想：带电为Q的金属小球与完全相 同的不带电金属小球相碰分开）每小球带电 Q/2）同 理可得Q/4、Q/8、Q/16等等电量的倍数关系（电荷 在两个相同金属球之间等量分配）。课件演示电荷在 相同的两个金属

5、球间的辱量分配。理想化模型思想：把带电金属小球看作点电荷 （理想化模型）利用刻度尺间接测量距离。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，这样的带电体可以 看做带电的点，叫点电荷。它是一个理想化模型，实 际上点电荷不存在。（与“质点”进行比较）（例题 1）电荷间相互作用力与电荷间距离成平方反比关系， 与电荷电量乘枳成正比。二、库仑定律：内容：真空中两个点电荷间的作用力大小与两电 荷量的乘积成正比，与电荷间的距离平方成反比；方 向在它们的连线上。这个规律叫做库仑定律。电荷间这种相互作用的电力叫做静电力或库仑 力。（例

6、题2）公 F k QiQ2 式：说r明：k为静电力常量,k=9.0 M09N.m2/C2淇大小是 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。. 库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷 之间的相互作用。让学生回答实际带电体可以看成点电荷的条件。思考：当r趋向于0时，F趋向于无穷大吗？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。F是Qi与Q2之间的相互作用力，是Qi对Q2 的作用力，也是Q2对Q

7、i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。库仑力（静电力）是与重力，弹力，摩擦力并列I任意带电体可以看成是由许多点电荷组成的， 所 以，知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的 合成法则就可以求出带电体间的静电力的大小和方 向。三、库仑定律与万有引力定律的比较课本例题1小结：库仑定律在应用时，可以不代入电性符号，直接代入绝对值，最后判定方向；计算说明万有引力远远小于库仑力，以后在研 究微观带电粒子的相互作用力时,通常可以忽略 万有引力.库伦定律万有引力不同点方向库仑力是电荷间通过 电场来实现相互作用 的，并且它们的电性 共同决定了发生的库 仑力是引力还是斥力万有引力是两

8、个物体 （因为质量）通过引 力场来实现相互作用 的，并且只能是引力.适用 地国库伦定律适用于真空 中点电荷万有引力适用于质点 成质量分布面匀图或 体相同点（1）都是遵从平方反比的定律,而且都是跟 距离的平方成反比.（2）都是跟相互作用的 两个物体有关，前者跟它们的电荷量有关, 后者跟它们的质量有关，并且都不约而同的 成正比.（3）都是跟一个常数成正比，前者 是静电常数k,后者是万有引力常数G四、库仑力作用下的力学问题求解两个或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电荷的作用力的矢量和。(例题3)课本例题2 小结：选择研究对象，画出受力图，由库伦定律和平行四边形定则求解。(

9、例题4)三个自由电荷的平衡问题：三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大【考点】点电荷的理解例题 1下列关于点电荷的说法中，正确的是()A.体积大的带电体一定不是点电荷B.当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷C.点电荷就是体积足够小的电荷D.点电荷是电荷量和体积都很小的带电体答案 B解析 带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论，故A、 C、 D 错一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷故 B正确库伦定律的理解例题 2 关于库仑定律，以下说法中正确的是()A

10、.库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体B.库仑定律是实验定律C.库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用D.根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近 于零时，则库仑力趋近于无穷大答案.B解析 一个带电体能否看做点电荷不以它的体 积大小来确定，体积小的带电体不一定能视为点 电荷，A错；库仑定律是在大量的实验探究基础 上总结出来的，B对；库仑定律适用于真空中的 点电荷，电荷间的库仑力与电荷的运动状态无 关，C错；当两带电体很近时，它们已不能看做是点电荷，库仑定律不再适用，不能再用kqrqn来 计算电荷间的库仑力，D错.库伦定律的应用3.相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静 电力为F,现

11、使其中一个点电荷的电荷量变为原 来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的 2 倍，则它们之间的静电力变为（）A FCL八 CLA. 2B. 4FC. 2FF答案.A解析 F=kqrq2, * =k22T¥=2k学=2,选A.出合力求解4.如图所示）三个点电荷 qi、q2、q3固定在一直线上，q2与q3间距离为qi与q2间距离的2倍， 每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判 定，三个电荷的电荷量之比为()A .(9) ： 4 ： (36) I 一tB. 9 ： 4 ： 36C .(3) ： 2 ： (6)D. 3： 2 ： 6答案.A解析 本题可运用排除法解答.分别取三个电荷 为研

12、究对象，由于三个电荷只在静电力(库仑力) 作用下保持平衡，所以这三个电荷不可能是同种 电荷，这样可立即排除B、D选项，故正确选项 只可能在A、C中,若选q2为研究对象，由库 仑定律知：kqF=呼q3,因而得：qi = 1q3,即 r 2r4q3= 4qi.选项A恰好满足此关系，显然正确选项 % A.【巩固提升】1 .对于库仑定律，下列说法正确的是()力,A.只要是计算真空中两个点电荷间的相互作用 就可使用公式F = kQ耍rB.两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑 定律计算库仑力C.相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量10是否相同，它们受到的库仑力大小一定相等D 库仑定律中的静电力常量k

13、只是一个比例常数，只有数值，没有单位2 A、 B 两个点电荷之间的距离恒定，当其他电荷移到A、 B 附近时，A、 B 之间的库仑力将()A 可能变大B 可能变小C 一定不变D 不能确定3两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5 ： 1(皆可视为点电荷)，它们在相距一定距离时相互作用力为Fi,如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2,则Fi ： F2可能为()A5：2B5：4C,5：6D. 5 ： 94.两个带有同种电荷的小球 A、B,放在光滑绝缘水平面上，其中小球A 固定，小球B 只在库仑力作用下由静止开始沿水平面运动，在运动过程中，小球B 的加速度a 和速度 v

14、的变化是()A. a一直在增大B. a -直在减小C. v 一直在增大 直在减小D. v5.如图所示，两根细线挂着两个质量相 , 同的小球A、B,上、下两根细线的拉力 （ 分别为Fa、Fb,现使两球带同种电荷，!此时上、下细线受力分别为Fa' ,Fb'， L 则（）A. Fa=Fa' ） Fb>Fb'B. Fa=Fa' ） FbVFb'C. FavFa' , Fb>Fb'D. FaVFa' ） FbVFb'6.如图所示，两个带电小球 A、B的质 小 量分别为mi、m2）电荷量分别为qi、q2. J 静止

15、时两悬线与竖直方向的夹角分别为01、黑 且恰好处于同一水平面上.下列说法正 确的是（）A.若 qi = q2）则 d= 2.B.若 qiq2）则 0i> 色C.若 mi = m2,则 0i= 2D.若 mi< m2）则 0i> 27.如图所示，把质量为2.0X10-3 kg _ J 的带电小球B用细线悬挂起来.若将工 带电荷量为4.0X10-8 C的小球A靠近B,则平衡时细线与竖直方向成 45°角.已知A、iiB 在同一水平面上且相距0.3 m， B 球所带的电荷量为 C.(取 g = 10 m/s2) 8真空中光滑绝缘平面上，分别放置两个电荷量为一Q、+9Q的点电

16、荷A、B,如图6所示， 且A、B间的距离为60 cm.然后在另一位置放置 点电荷C， 这时三个点电荷都处于平衡状态，求C 的电荷量以及相对A 的位置9 两个完全相同的小球A 和 B， 只有 A 带有一定的电荷量，A、 B 接触后分开，相距1 m 时测得相互作用力等于1 N,求接触前A的电荷量是元电荷的多少倍？10 行星绕恒星运动由万有引力提供向心力，电子绕原子核运动由库仑力提供向心力，已知电子的质量为m,原子核与电子的带电荷量都为 e,电子绕原子核做圆周运动的半径为 J静电力常 量为k,求：(1)电子转动的线速度；(2)电子做圆周运动的周期.巩固提升1. AC解析 库仑定律的表达式 F= kq

17、q2的适用条件 r是真空中的点电荷，而不是任意情况下的带电 体，所以选项A正确，B错误；两个点电荷之 间受到的静电力互为作用力与反作用力， 所以选 项C正确；静电力常量k = 9.0X109 N m2/C2, 选项D错误.2. C解析 根据库仑定律，两个点电荷间的库仑力只 跟两个电荷的电荷量和它们间的距离有关， 因此 它们间的库仑力不会受到外界的影响.选项C正确.3. BD解析根据库仑定律，它们接触前的库仑力为Fi = k522.若带同号电荷，接触后的带电荷量相 等，都为3q,此时库仑力为F2=k,；若带异 号电荷，接触时电荷先中和后平分，接触后的带 电荷量也相等，都为2q,此时库仑力为F2&

18、#39; = k3.由以上计算可知选项 B、D正确.4. BC解析 本题考查的知识点是牛顿第二定律和库仑定律.B在A的静电斥力的作用下，向远离A 的方向做加速运动，C对，D错.A、B间隔越 来越远，由牛顿第二定律得kqAq=mBaB, r逐 渐变大，则aB逐渐减小，故A错，B对.5. B解析两个小球都不带电时，Fa = Ga + Fb? Fb = Gb；使两球带同种电荷后， Fa' +F斥=6八 + Fb' ) Fb =Gb+F 斥.Fa=Fa')故 FbV Fb' , B项正确.6. CD解析 A、B之间的静电力是作用力和反作用力 的关系，所以不论A、B哪个带的电荷量大，它 们受到的静电力大小相等、方向相反，由平衡条 .F电件得tan e= mg.可见质量相同，偏角相同；质量 越大，悬线与竖直线的偏角越小.故选项 C、D