库仑定律导学案1

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，并理解真空中库仑定律的含义及公式表达，静电力常量．2．会用库仑定律进行有关的计算．3．知道库仑扭秤的实验原理（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．渗透控制变量的科学研究方法（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．教学重点：库仑定律和库仑力的教学．教学难点：库仑定律的教学【自主预习】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。2．课本实验说明电荷之间的相互作用力和什么因素有关？两个因素有关：一是与有关，二是与有关。4．库仑定律：真空中两个间相互作用的静电力跟它们的成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在上。公式：F=，式中k叫做。如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用，力的单位用，距离的单位用，由实验得出k=9×109则使用上述公式时，电荷量Q1、Q2一般用绝对值代入计算，力的方向另行判断。如果其它条件不变，让两点电荷在介质中，其作用力将比它们在真空中的作用力小。3．当带电体之间的比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作。5．库仑的实验，库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。其巧妙处体现在何处？6.静电力恒量的数值与静电力概念静电力也是一种“性质力”，同样具有力的共性（相互性、矢量性、物质性）。7．库仑力与万有引力的相似和不同点？【互动交流】提出问题1：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关？演示：带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向．使同学通过观察分析出结论(参见课本图－1)．影响两电荷之间相互作用力的因素：1．距离．2．电量．一．库仑定律1．内容：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上公式：静电力常量k=×109N·m2/C2适用条件：真空中，点电荷——理想化模型提出问题2：根据可知，当两个点电荷间的距离r趋近于0时，其库仑力趋近于无穷大，这种说法对吗？例1．两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=2C正电荷，q2=4C负电荷，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。（1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？（2）只改变q1电性，相互作用力如何变？（3）只将r增大4倍，相互作用力如何变？ （4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？提出问题3：什么是点电荷？只要体积小就能当点电荷吗？2．点电荷a.当带电体的大小、形状比起相互作用的距离小很多时，（以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时），带电体可视为点电荷。b.点电荷是一个理想化的模型，实际生活中并不存在。3、库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家．库仑）演示：库仑扭秤(模型或挂图)介绍：物理简史及库仑的实验技巧．实验技巧：（1）小量放大（2）电量的确定（电荷均分原理）例题2：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=×10-31kg，质子的质量m2=×10-27kg．电子和质子的电荷量都是×10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．解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是可以看出，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．例题3：详见课本P9思考：真空中若有两个以上的点电荷存在时，电荷所受静电力的怎么求？利用什么方法？例题4如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。a和c带正电，b带负电，a所带电量的大小比b的小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是：（）

A、F1B、F2C、F3D、例题5如图所示，质量、电量分别为m1、m2、q1、q2的两球，用绝缘丝线悬于同一点，静止后它们恰好位于同一水平面上，细线与竖直方向夹角分别为α、β，则：（）

A、若m1=m2，q1<q2，则α<β

B、若m1=m2，q1<q2，则α>β

C、若q1=q2，m1>m2，则α>β

D、q1、q2是否相等与α、β大小无关，且m1>m2，则α<β【小结】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．②K：静电力恒量。重要的物理常数K=×109Nm2/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。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。不能理解为Q1Q2，受的力也不等。【随堂检测】【例1】两个金属球半径均为r，起初分别均匀带电Q，现将两球放到相距3r的地方，则两球的库仑力（）=kB.F>kC.F<kD.无法确定【例2】两个放在绝缘架上的相同金属球，相距为d，球的半径比d小得多，分别带有电荷q和3q，相互斥力为3F。现将这两个金属球接触，然后仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（）A、0B、FC、3FD、4F【例3】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/2B．F/4C．F/8D．3F【例4】A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷⑴如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷q，才能使此电荷处于平衡状态？⑵如果A和B是自由的，又应如何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态，且求第三个点电荷的电量q的大小及电性。【针对训练】1、下列说法中正确的是：（）A.点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是不存在的．B.点电荷就是体积和带电量都很小的带电体C.根据可知，当r趋近于0时,F趋近于∞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．2.两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带×10−5C的正电时，相互作用力为F1，当它们分别带+×10−5C和−×10−5CA．F1=F2B．F1＜F2C．F1＞F23.两个放在绝缘架上的相同金属球，相距为d，球的半径比d小得多，分别带有电荷q和3q，相互作用力为3F。现将这两个金属球接触，然后仍放回原处，则它们的相互作用力将变为（）A、0B、FC、3FD、4F4.若将前面“【例3】”中的“a和b带等量异种电荷”改为“a和b带等量同种电荷”，选()A．F/2B．F/4C．F/8D．3F/85.若将前面“【例4】”中的B的电荷量改为－4Q，其余不变。说明：1．点电荷是一种理想化的物理模型，这一点应该使学生有明确的认识．2．通过本书的例题，应该使学生明确地知道，在研究微观带电粒子的相互作用时为什么可以忽略万有引力不计．3．在用库仑定律进行计算时，要用电荷量的绝对值代入公式进行计算，然后根据是同种电荷，还是异种电荷来判断电荷间的相互作用是引力还是斥力．4．库仑扭秤的实验原理是选学内容，但考虑到库仑定律是基本物理定律，库仑扭秤的实验对检验库仑定律具有重要意义，所以希望教师介绍给学生，可利用模型或挂图来介绍．教后记：学生对点电荷的认识不够明确，没有判断意识。对库仑扭秤的实验很感兴趣，还能在生活中寻找将微小形变放大的例子。参考题Co例1．下列说法中正确的是（）A．点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是不存在的B．点电荷就是体积和带电量都很小的带电体C．根据F=κQ1Q2/r2可知，当r→0时，F→∞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例2．两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=2C正电荷，q2=4C负电荷，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。（1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？（2）只改变q1电性，相互作用力如何变？（3）只将r增大4倍，相互作用力如何变？ （4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？例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×10-5C的正电时，相互作用力为F1，当它们分别带+×10-5C和×10-5C的电量时，相A．F1=F2B．F1＜F2C．F1＞F例4．真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电量分别为q和2q，它们之间相互作用的引力大小为F．有一个不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C跟A、B小球各接触一次后拿开，再将A、B间距离变为2r，那么A、B间的作用力的大小可为（）A．3F/64B．0C．3F/82 D．例5.如图所示，把质量为2g的带负电小球Ａ用绝缘细线悬起，若将带电量为Q=×10-6CBBA例6A、B两个点电荷，相距为0.4m，A带有Q的正电荷，B带有9Q的负电荷，A和B是自由的，现引入第三个点电荷C，恰好使系统处于平衡状态，问：C应带什么性质的电？应放于何处？所带电量为多少？巩固练习1．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看作点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷C．当两个带电体的大小及形状对它们之间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D．一切带电体都可以看成是点电荷2．真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F。若甲的电量变为原来的2倍，乙的电量变为原来的1/3，距离变为2r，则它们之间的静电力变为

A.

3F/8

6

C.8F/3

D.2F/33．两个相同的金属小球（可看作点电荷），带电量之比为1:7，在真空中相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能是原来的（）①4/7②3/7③9/7④16/7A．①②B．②③C．③④D．①④4．如图所示，两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，A处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且Q2=4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则（）。A．Q3为负电荷，且放于A左方B．Q3为负电荷，且放于B右方C．Q3为正电荷，且放于A、B之间D．Q3为正电荷，且放于B右方5．如图1-7所示，质量、电量分别为m1、m2、q1、q2的两球，用绝缘丝线悬于同一点，静止后它们恰好位于同一水平面上，细线与竖直方向夹角分别为α、β，则

A．若m1=m2，q1<q2，则α<βB．若m1=m2，q1<q2，则α>β

C．若q1=q2，m1>m2，则α>βD．若m1>m2，则α<β,与q1、q2是否相等无关6．如图所示，质量分别是m1和m2带电量分别为q1和q2的小球，用长度不等的轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别是α和β（α＞β），两小球恰在同一水平线上，那么（）A．两球一定带异种电荷B．q1一定大于q2C．m1一定小于m2D．m1所受库仑力一定大于m2所受的库仑力7．如图所示，两根细线拴着两个质量相同的小球A．B，上．下两根细线中的拉力分别是TA．TB，现在使A．B带同种电荷，此时上．下细线受力分别为TA′．TB′，则（）A．TA′=TA，TB′>TB B．TA′=TA，TB′<TBC．TA′<TA，TB′>TB D．TA′>TA，TB′<TB⊿8.如图所示,已知带电小球A、B的电荷分别为QA、QB,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点.静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为d/2,可采用以下哪些方法A.将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B.将小球B的质量增加到原来的8倍C.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍9．如图所示，A．B是带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10cm