9.2+库仑定律+课件+-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第2节库仑定律第九章静电场及其应用1.知道点电荷的概念,体会物理中的理想模型建立。2.了解库仑扭秤实验。3.掌握库仑定律的内容、公式及适用条件,知道静电力常量,并会求点电荷间的作用力。学习目标目

录CONTENTS知识点01随堂对点自测02课后巩固训练03知识点1知识点二库仑的实验知识点一电荷之间的作用力知识点三静电力计算知识点一电荷之间的作用力

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。(1)改变悬点位置,即改变带电体C与带电小球之间的距离,作用力会如何改变?(2)在同一位置增大小球所带的电荷量,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?提示

(1)电荷之间的作用力随着距离的增大而减小。(2)作用力随着电荷量的增大而增大。(3)电荷之间作用力的大小与电荷量和电荷间的距离有关。1.静电力:电荷间的相互作用力叫静电力,也叫_________。2.点电荷 (1)定义:当带电体之间的距离比它们自身的大小_________,以致带电体的______、______及__________________对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可以看作带电的点,叫作_________。 (2)带电体看成点电荷的条件:带电体本身的大小_________它们之间的距离。 (3)点电荷类似于力学中的质点,也是一种_______________。库仑力大得多形状大小电荷分布状况点电荷远小于理想化模型3.库仑定律(1)内容:真空中两个______点电荷之间的相互作用力,与它们的______________成正比,与它们的__________________成反比,作用力的方向_________________。(2)条件:①真空中,②静止,③点电荷。静止电荷量的乘积距离的二次方在它们的连线上【思考】1.点电荷与元电荷有何不同?

提示

点电荷不同于元电荷,元电荷是最小的电荷量,而点电荷是实际带电体的理想化模型,现实中并不存在。2.判断正误(1)两电荷的电荷量越大,它们之间的静电力就越大。()(2)两点电荷之间的作用力是相互的,其方向相反,但电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大。(

)××角度1

对点电荷的理解例1下列对点电荷的理解正确的是(

) A.体积很大的带电体都不能看作点电荷 B.只有体积很小的带电体才能看作点电荷 C.只要是球形带电体,无论球多大,都能看作点电荷 D.当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体都能看作点电荷D解析

带电体能否看作点电荷是由所研究问题的性质决定的,与其自身大小、形状无直接关系,故A、B、C错误;当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体均可看作点电荷,故D正确。总结提升把带电体看成点电荷的条件(1)一个带电体能否看作点电荷,是对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定。(2)一个带电体能否看作点电荷,取决于它本身的大小是否比与它相互作用的带电体和它之间的距离小得多。角度2

探究点电荷间的相互作用力例2用控制变量法,可以研究影响电荷间相互作用力的因素。如图所示,C是一个带电的物体,若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置,可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小。这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来。若物体C的电荷量用Q表示,小球的电荷量用q表示,物体与小球间的距离用d表示,物体和小球之间的作用力大小用F表示。则以下对该实验现象的判断正确的是(

)CA.保持Q、q不变,增大d,则θ变大,说明F与d有关B.保持Q、q不变,减小d,则θ变大,说明F与d成反比C.保持Q、d不变,减小q,则θ变小,说明F与q有关D.保持q、d不变,减小Q,则θ变小,说明F与Q成正比解析

保持Q、q不变,增大d,则θ变小,减小d,则θ变大,只能说明F与d有关,A、B错误;保持Q、d不变,减小q,θ变小,说明F与q有关,C正确;保持q、d不变,减小Q,θ变小,只能说明F与Q有关,D错误。知识点二库仑的实验1.库仑做实验用的装置叫作____________(如图所示)。库仑扭秤

扭转的角度二次方

完全相同互相接触平均分配乘积(3)如何测r?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。(4)实验结论①静电力F=_______,k叫作静电力常量。②当两个点电荷所带电荷为同种时,它们之间的作用力为______;为异种时,它们之间的作用力为______。③在国际单位制中,静电力常量k=_________________________。

斥力引力9.0×109N·m2/C2

D

B

总结提升1.利用库仑定律计算库仑力大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。2.利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断方向。例5

(2026·安徽合肥一中期中)如图所示为某电子秤示意图。一绝缘支架放在电子秤上，上端固定一带电小球a，稳定后，电子秤示数为F。现将另一固定于绝缘手柄一端的不带电小球b与a球充分接触后，再移至小球a正上方L处，待系统稳定后，电子秤示数为F1；用手摸小球b使其再次不带电，后将该不带电小球b与a球再次充分接触并重新移至a球正上方L处，电子秤示数为F2。若两小球完全相同，则(

)A.F1<F2B.F1=4F2C.若小球a带负电，L增大，则F1增大D.若小球a带正电，L减小，则F2增大D

知识点三静电力计算

原子结构模型示意图如图所示。该模型中，电子绕原子核做匀速圆周运动，就像地球的卫星一样。原子核对电子的引力提供电子做圆周运动的向心力，电子到原子核的距离约为原子核直径的十万倍。

1.微观带电粒子间的万有引力_________库仑力。在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。2.两点电荷间的库仑力与周围是否存在其他电荷______(选填“有关”或“无关”)。3.两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点电荷的作用力的_________。4.任何一个带电体都可以看成是由许多_________组成的，如果知道带电体上的电荷分布，根据____________就可以求出带电体之间的静电力的大小和方向。远小于矢量和无关点电荷库仑定律例6如图所示，分别在A、B两点放置两个点电荷，带电荷量分别为Q1=+2×10-14C和Q2=-2×10-14C。在AB的垂直平分线上有一点C，且AB=AC=BC=6×10-2m。如果有一电子静止放在C点处，静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，求电子所受的静电力的大小和方向。解析

电子带负电荷，在C点同时受A、B两点电荷的静电力FA、FB，方向如图所示。

总结提升静电力的叠加问题静电力的合成与分解满足平行四边形定则，如图所示。(1)当一个点电荷同时受到另外两个点电荷的作用力时，这两个力的叠加遵循力的合成法则，根据平行四边形定则，可求出这个点电荷受到的合力。(2)当题中没有交代电荷的电性时，应根据题意判断其电性，若不能判断电性，则需分情况讨论。(3)求静电力时，不仅要计算大小，还要判断方向。随堂对点自测2AB1.(电荷之间的作用力)(多选)在探究影响电荷之间相互作用力大小因素的过程中，老师做了如图所示的实验。A是一个带正电的导体球，将同一带电小球用绝缘细丝线分别挂在P1、P2、P3位置，调节丝线长度，使小球与带电导体球A的球心保持在同一水平线上，发现小球静止时细丝线与竖直方向的夹角不同，且θ1>θ2>θ3。关于这个实验，下列说法正确的是(

)A.通过该实验现象可知，小球带正电B.该实验可以研究电荷间相互作用力大小与它们之间距离是否有关C.该实验中细丝线与竖直方向的夹角越大，表示电荷之间的相互作用力越弱D.通过该实验现象可知，电荷之间的相互作用力大小与电荷之间的距离的平方成反比解析

依据同种电荷相斥，异种电荷相吸，可判定小球带正电，故A正确；从题图可看出，距离带电导体球A越远，细丝线与竖直方向的夹角越小，通过对小球的受力分析可知，小球受到的库仑力越小，则该实验可以研究电荷间相互作用力大小与它们之间距离是否有关，但不能得出电荷之间的相互作用力大小与电荷之间距离的平方成反比的结论，故B正确，C、D错误。A2.(库仑的实验)(2026·江西临川一中月考)如图是库仑扭秤实验装置，关于库仑定律下列说法正确的是(

)

解析

库仑扭秤能研究微小的库仑力，它在设计时最主要的物理思想方法是微小放大法，故A正确；库仑定律的适用条件是真空中静止的点电荷，当带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计时，可以将带电体看成点电荷，故B错误；当r→0时，两个带电体不能看成是点电荷，库仑定律不再适用，故C错误；电荷量分别为Q和2Q的点电荷A、B相互作用时，A受到的库仑力和B受到的库仑力是一对作用力和反作用力，所以大小相等，故D错误。C

A

课后巩固训练3基础对点练B

D2.如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l，为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，两球电荷量的绝对值均为Q，那么a、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为(

)

解析

万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离l只有半径的3倍，但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集中于球心的质点，因此，可以应用万有引力定律计算。对于a、b两带电球壳，由于两球心间的距离l只有半径的3倍，不能看成点电荷，不满足库仑定律的适用条件，故D正确。D3.如图是库仑扭秤实验装置，绝缘棒两端分别是A、B小球，在A的不远处放一个跟A相同的金属小球C，下列说法正确的是(

)A.B球起平衡作用，带电荷量与A球相同B.库仑准确测出了每一个带电小球的电荷量C.A球与C球之间的作用力与它们之间的距离成反比D.库仑扭秤能研究微小的库仑力，最主要的物理思想方法是微小量放大法解析

B球使绝缘棒平衡，其本身不带电，A错误；本实验是为了找到库仑力与距离和电荷量的关系，并不需要测量每一个带电小球的电荷量，通过旋钮转过的角度判断库仑力，A与C电性相同，从而得出库仑力与距离和电荷量的关系，而且库仑时代并没有电荷量的单位，也无法求出具体的电荷量，B错误；根据库仑定律知，A球与C球之间的作用力与它们之间距离的二次方成反比，C错误；本实验将库仑力导致的悬丝扭转放大出来，主要的物理思想方法是微小量放大法，D正确。BCD

D5.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电荷量为+q，球2的带电荷量为+nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变。由此可知(

)A.n=3 B.n=4C.n=5 D.n=6

B6.两个完全相同的小金属球(皆可视为点电荷)，所带电荷量之比为5∶1，它们在相距一定距离时相互作用的吸引力为F1，如果让它们充分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F1∶F2为(

)A.5∶2 B.5∶4C.5∶6 D.5∶9

A题组三

静电力计算7.如图所示，在一条直线上的三点分别放置QA=+3×

10-9C、QB=-4×10-9C、QC=+3×10-9C的A、B、C

三个点电荷，静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，则作

用在点电荷A上的库仑力的大小为(

)A.9.9×10-4N B.9.9×10-3NC.1.17×10-4N D.2.7×10-4N

则点电荷A受到的合力大小为FA=FBA-FCA=(1.08×10-3-9×10-5)

N=9.9×10-4

N，故A正确。C8.如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形

的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个

电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的

是(

) A.C带正电，且QC<QB

B.C带正电，且QC>QB C.C带负电，且QC<QB

D.C带负电，且QC>QB解析

因A、B都带正电，所以静电力表现为斥力，即B对A的作用力沿BA的延长线方向，A和C的作用力方向必须在AC连线上且指向C，则知A和C之间必为引力，且FCA<FBA，所以C带负电，