库仑定律+课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第九章

静电场及其应用第2节

库仑定律1.理解并熟记库仑定律的内容，知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量2.会用库仑定律的公式进行有关的计算3.知道库伦扭秤的实验原理小实验：看谁能赢气球充气后，在头发上摩擦。将气球靠近空易拉罐，即使气球未接触空易拉罐，空易拉罐也会朝气球方向滚动。再用另一只气球摩擦头发，从相反方向靠近空易拉罐，观察空易拉罐的运动情况。和同学比赛，看看谁的气球力量大，能够在不接触空易拉罐的情况下将其拉动，如果气球没有在头发上摩擦，空易拉罐会动吗？这是为什么？

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。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）电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？（1）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？一、电荷之间的作用力实验演示演示实验1（1）距离r不变，改变电荷量演示实验2（2）电荷量q不变，改变距离实验现象

电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式呢？是否也满足“平方反比”的规律呢？最终解决这一问题的是法国科学家库仑。（1）距离保持不变，电荷量增大，作用力F增大。（2）电荷量保持不变，距离增大，作用力F减小。

法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。1.实验装置：B球的作用是使A球在水平面内平衡平衡小球B细银丝带电小球C带电小球A刻度盘与指针二、库仑的实验2.实验原理A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系。3.实验方法：控制变量法探究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。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？探究F与Q的关系：电量均分QCA使一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。多次重复，可以把带电小球的电荷量q分为······

结论：①当电量不变时，F与距离r的二次方成反比

F∝②当小球之间距离不变时，F与

的乘积成正比F∝库仑定律实验视频4.实验结论：比例系数k

叫静电力常量，国际单位制中，k=9.0×109N·m2/C25.适用条件：（1）真空中（2）静止的（3）点电荷当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，带电体的形状、大小以及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可视为点电荷。6.点电荷（1）理想化的模型，实际上是不存在的。

（2）均匀带电的球体，由于球所具有对称性,即使它们之间的距离不是很大，一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。7.点电荷和元电荷（1）元电荷是电荷量，点电荷是带电体的理想模型

；（2）电子的带电量等于元电荷，研究宏观问题时，电子、质子可看做点电荷。点电荷的带电量可能较大也可能较小，但一定是元电荷的整数倍。8.相互作用力的方向

：在它们的连线上（如图）。++q1q2r——F斥F斥F斥F斥+—F引F引9.注意：（1）计算时只代电荷量的绝对值；（2）需通过同种电荷相斥、异种电荷相吸来判断库仑力的方向。同种电荷电荷分布在金属球外侧异种电荷电荷分布在金属球内侧思考：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适用于r=0的情况?+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++（1）库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。（2）对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。（3）库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。（4）库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。1.对静电力（库仑力）的理解：三、静电力计算【例题1】已知氢核（质子）质量为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5.3×10-11m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。分析氢原子核与质子所带的电荷量相同，是1.6×10-19C。电子带负电，所带的电荷量也是1.6×10-19C。质子质量为1.67×10-27kg，电子质量为9.1×10-31kg。根据库仑定律和万有引力定律就可以求解。

万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式条件两质点之间两点电荷之间2.库仑力和万有引力的比较（1）库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受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。3.静电力的叠加库仑定律描述的是两个点电荷之间的作用力。如果存在两个以上点电荷，那么要对这个点电荷的作用力进行的矢量求和。【例题2】真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10─6C,求它们所受的库仑力。F1F2F3q1q2q3+++分析根据题意作图（如右图）。每个点电荷受到其他两个点电荷的斥力，因此，只要求出一个点电荷（例如q3）所受的力即可。

拓展：三个自由点电荷的平衡问题CAB问题1：三球平衡，C球带正电还是负电？CABCAB若C带正电，A、B不能平衡两侧是同种电荷，中间是异种电荷结论1：两同夹异问题2：A和B、C电荷量的大小关系？CABr1r2qcqAqBCFBCFACFABFCBB两侧电荷量大，中间电荷量小结论2：两大夹小CABr1r2qcqAqB问题3：r1、r2与B、C的电量关系？FCAFBAA中间电荷靠近两侧电荷量较小的那个结论3：近小远大三个自由电荷平衡的规律:三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大。电荷库仑定律理想

模型点电荷表达式k为静电力常量大小方向判断扭秤实验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。内容真空中、静止的、点电荷条件1.（多选）下列关于点电荷的说法中正确的是（）A.无论两个带电体多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看作是点电荷B.一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷C.一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷D.两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心处理AD

C3.如图所示，在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、