高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律教案

库仑定律

【教学目标】

一、知识与技能

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、情感、态度与价值观

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。

【教学重难点】

重点：库仑定律和库仑力的教学。

难点：关于库仑定律的教学

【教学方法】

探究、讲授、讨论、练习

【教学过程】

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。

3．库仑定律表达式：

4．对库仑定律的理解：

（1）库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。

a：不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷。

b：点电荷是一种理想化模型。

c：介绍把带电体处理为点电荷的条件。

d：库仑定律给出的虽是点电荷间的静电力，但是任一带电体都可看成是由许多点电荷组成的，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大小和方向。

（2）K：静电力恒量。重要的物理常数K=9.0×109N·m²/C2，其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）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即可。

（4）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。若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。

（5）F是q1与q2之间的相互作用力，F是q1对q2的作用力，也是q2对q1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。

二、库仑的实验

研究方法：控制变量法

1．F与r的关系

2．F与q的关系

【演示】库仑扭秤介绍：物理简史及库仑的实验技巧。

1785年，法国物理学家。库仑，库仑扭秤实验

实验技巧：小量放大；电量的确定。

小结：

（1）电荷间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定

（2）电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。

（3）库仑定律适用条件：真空中静止点电荷间的相互作用力（均匀带电球体间、均匀带电球壳间也可）。

【例题】试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg｡电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C。

分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解。

可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力。其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计。

三、课堂训练

1．关于点电荷的下列说法中正确的是：(  )

A．真正的点电荷是不存在的。

B．点电荷是一种理想模型。

C．足够小的电荷就是点电荷。

D．一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计

2．三个相同的金属小球A、B和C，原来C不带电，而A和B带等量异种电荷，相隔一定距离放置，A、B之间的静电力为F。现将C球分别与A、B接触后拿开，则A、B之间的静电力将变为（     ）。

A．F/2                B．F/4           

C．F/8                   D．3F/8

3．两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×105 C的正电时，相互作用力为F1，当它们分别带+1.5×105 C和-1.5×105 C的电量时，相互作用力为F2，则(    )

A．F1 = F2      B．F1 ＜F2       C．F1 ＞ F2       D．无法判断