2024版新教材高中物理第九章静电场及其应用2.库仑定律课件新人教版必修第三册

2．库仑定律核心素养定位科学思维(1)知道点电荷的定义，以及带电体可以简化成点电荷的条件，体会物理模型在自然规律中的作用．(2)理解库仑定律的内容、公式，会用库仑定律进行相关的计算．科学探究了解库仑扭秤，领会研究电荷间相互作用的物理思想方法．科学态度与责任通过库仑定律与万有引力定律对比，体会物理学和谐统一之美，提高探索自然的兴趣．导学·掌握必备知识共研·突破关键能力精练·落实学科素养导学·掌握必备知识1.实验探究：利用如图所示的装置探究影响电荷之间相互作用力的因素．实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而________，随着距离的增大而________．增大减小2．库仑定律

可类比万有引力定律电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力(1)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_____，与它们的距离的________成反比，作用力的方向在____________．(2)公式：F＝________，其中k＝________N·m2/C2，叫作静电力常量．(3)库仑定律的适用条件：①在真空中；②静止的________．(4)当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的________、________及________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作带电的点，叫作点电荷．(类比质点，是一个理想化模型)正比二次方它们的连线上

9.0×109点电荷形状大小电荷分布3．库仑的实验(1)库仑利用扭秤实验研究电荷间的相互作用，该装置通过悬丝____________来比较力的大小．(2)库仑时代无法测量物体所带的电荷量，库仑利用“两个相同的金属小球，一个带电、一个不带电，互相接触后，两小球所带的电荷量

必须是完全相同的金属小球________．”解决了无法测量电荷量的问题．扭转的角度相等【情境思考】如图所示，一带正电的物体位于M处，用绝缘丝线系上带正电的相同的小球，分别依次挂在P1、P2、P3的位置，当小球静止时发现丝线与竖直方向的夹角θ1>θ2>θ3.判断以下问题．(1)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷．(

)(2)探究电荷之间的作用力与某一因素的关系时，可以采用控制变量法.(

)(3)两点电荷所带的电荷量越大，它们间的静电力就越大．(

)(4)两点电荷所带的电荷量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大．(

)√√×√拓展

1

(1)带正电的小球在P1、P2、P3不同位置所受带电体C的作用力是不同的．由F＝mgtanθ可以知道作用力的变化情况，可以得出电荷间的相互作用力的大小与它们之间的距离有关，在电荷量一定时，距离越大，相互作用力越小．(2)同理，还可以得出在距离一定时，电荷量越大，相互作用力越大的结论．总结：两个电荷之间的作用力与两个电荷的电荷量和距离都有关，电荷量越大，距离越小，作用力越大．拓展2

如图所示，两个完全相同、形状规则的金属球带电荷量分别是q1和q2，两球心之间的距离为r.两球能不能被看作点电荷？为什么？什么情况下可以把两球看作点电荷？提示：若两球心间的距离较小，两球的大小、形状不能忽略时，两球不能被看作点电荷，因为此时两带电球体之间的距离会影响电荷的分布；若两球心之间的距离远远大于自身线度时，两球可看成点电荷．拓展3

注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是电子或质子所带电荷量的绝对值，是最小的电荷量．(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状及电荷分布状况，仍是带电体，其带电荷量可以很大，也可以很小，且一定是元电荷的整数倍．共研·突破关键能力目标一对点电荷的理解【导思】我国航天事业快速发展，到目前已成功发射了二百多颗国产卫星，如图，在航天系统升空过程中，由于与大气摩擦产生了大量的静电．(1)在研究“航天系统”与地球的静电力时，能否把“航天系统”看成点电荷？(2)研究点电荷有什么意义？能点电荷是理想化模型，实际中并不存在，是我们抓住主要因素、忽略次要因素抽象出的物理模型．【归纳】——————————————————○1．特点：点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际上并不存在．2．条件：带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论．如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷

.【典例】——————————————————○例1.下列关于点电荷的说法正确的是(

)A．任何带电球体，都可看成电荷全部集中于球心的点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案：C解析：能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑，就可以将其看成点电荷，若带电球体电荷分布不均匀，则球形带电体的电荷不能看成全部集中于球心的点电荷，故C正确．[训练1]关于元电荷和点电荷的说法正确的是(

)A．元电荷就是点电荷B．质子就是元电荷C．点电荷一定是电荷量很小的电荷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的点电荷处理答案：D解析：元电荷是最小的电荷量，而点电荷是一种理想化的物理模型，二者不是同一物理概念，故A错误．元电荷是最小的电荷量，不是质子，故B错误．点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，带电体能不能看作点电荷，不是看带电体的体积大小和电荷量大小，而是看带电体的大小相对于带电体间的距离能不能忽略不计，即两个带电体的大小和形状对它们之间相互作用力的影响能不能忽略不计．所以即使是体积很大的带电体也可能看作点电荷，电荷量很小的电荷不一定能看作点电荷．两个带电的金属小球，不一定能将它们当作电荷集中在球心的点电荷处理，故C错误，D正确．目标二库仑定律的理解和应用【归纳】——————————————————○1．库仑定律的适用条件(1)真空．(2)静止点电荷．这两个条件都是理想化的，在空气中库仑定律也近似成立．2．静电力的大小计算和方向判断(1)大小计算：利用库仑定律计算大小时，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)方向判断：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸．

答案：D

答案：C[训练2]

(1)若【例3】中甲、乙两金属球带电荷量为＋Q和＋3Q，则两球间库仑力变为多大？

答案：C

目标三静电力的叠加【归纳】——————————————————○1．两点电荷间的库仑力与周围是否存在其他电荷无关．2．两个或两个以上点电荷对某一点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和．3．静电力的合成与分解满足平行四边形定则，如图所示．【典例】——————————————————○

例4.如图所示，直角三角形ABC中∠B＝30°，点电荷A、B所带电荷量分别为QA、QB，测得在C处的某正点电荷所受静电力方向平行于AB向左．则下列说法正确的是(

)A．A带正电，QA∶QB＝1∶8B．A带负电，QA∶QB＝1∶8C．A带正电，QA∶QB＝1∶4D．A带负电，QA∶QB＝1∶4答案：B

答案：A

[训练5]

如图所示，三个完全相同的绝缘金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，c球在xOy坐标系原点O上，a和c带正电，b带负电，a所带电荷量比b所带电荷量少．关于c受到a和b的静电力的合力方向，下列选项中正确的是(

)A．从原点指向第Ⅰ象限

B．从原点指向第Ⅱ象限C．从原点指向第Ⅲ象限

D．从原点指向第Ⅳ象限

答案：D解析：如图所示，a对c的静电力为斥力F1，沿ac方向；b对c的静电力为引力F2，沿cb方向．由于F1＜F2，可知c所受到合力的方向为从原点指向第Ⅳ象限．精练·落实学科素养1．物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说是属于(

)A．观察实验的方法B．控制变量的方法C．等效替代的方法D．建立物理模型的方法解析：点电荷是为了研究物理问题方便而引入的物理模型，是由实际物体抽象所得，D正确．答案：D

答案：AC

3．如图所示的实验装置为库仑扭秤．细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡．当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量的关系．这一实验中用到了下列哪些方法(

)①微小量放大法②极限法③控制变量法④逐差法A．①②B．①③C．③④D．②④答案：B解析：把微弱的库仑力转换放大成可以观测得到的扭转角度，并通过扭转角度的大小找出力和距离的关系，用到了微小量放大法；保持A、C所带电荷量不变