高二物理人教版导学案9.2库仑定律（原卷版）

第2节库仑定律导学案【学习目标】1、通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。2、通过与质点模型类比，知道点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件，进一步体会科学研究中的理想模型方法。3、理解库仑定律的内涵和适用条件，能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力，会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题。4、体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法。5、对比库定律和万有引力定律的形式，体会物理学的和谐统一之美，提高物理学习兴趣。【学习重难点】学习重点：理解库仑定律及其适用条件。学习难点：理解库仑定律及其适用条件。【知识回顾】1、电荷间的相互作用是：同种电荷__________，异种电荷__________。2、最小的电荷叫做__________，任何带电体所带的电荷量都是__________的__________。3、研究多个变量对一个变量的影响时，应采取__________。4、两个完全相同的导体，接触后再分开，二者将原来所带电量的总和__________。5、在国际单位制中，电荷量的单位是__________（符号：__________），力的单位是__________（符号：__________），距离的单位是__________（符号：__________）。6、万有引力的表达式为：__________。7、矢量的合成与分解遵循__________。8、一对平衡力的特点：大小__________，方向__________，作用在__________物体、__________直线上。一对相互作用力的特点：大小__________，方向__________，作用在____________________之间、__________直线上。【自主预习】1、电荷间的相互作用力：带电体C与小球间的作用力会随距离的减小而__________；在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力也会__________或__________。2、库仑定律的内容：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。→电荷间的这种作用力叫做__________或__________。3、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__________。4、库仑定律的数学表达式是：__________。其中，比例系数k叫__________，在国际单位制中，k＝__________。5、库仑定律的适用条件包括：①__________，②__________，③__________。【课堂探究】新课导入：【视频】电荷间的相互作用。第一部分问题探究如图，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。【视频】探究实验。思考：①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？③电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？第二部分库仑定律库仑定律的内容是：→电荷间的这种作用力叫做__________或__________。第三部分点电荷思考1：库仑定律内容中的点电荷应该怎样理解？思考2：点电荷就是元电荷吗？第四部分库仑的实验【视频】库仑扭秤实验。思考1：怎样探究电荷间的库仑力与小球之间距离及小球所带电荷量两个变量之间的关系？思考2：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？【视频】探究电荷间的库仑力与小球之间距离及小球所带电荷量之间的关系。思考3：实验的定量结论是什么？数学表达式怎样写？思考4：在库仑定律的数学表达式中，比例系数k叫静电力常量。在国际单位制中，静电力常量k的单位应该是什么？思考5：库仑定律的适用条件有哪些？思考6：电荷间的相互作用力的方向是怎样的？在应用库仑定律时，需要注意的是：①计算库仑力的大小时，只代电荷量的__________；②需通过______________________________来判断库仑力的方向。思考7：两个靠近的带电球体，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？第五部分静电力计算思考1：物体间的静电力大吗？思考2：静电力与力学部分所学的各种力有何联系？思考3：静电力的计算式与万有引力的计算式形式相似，这两种力有何相同和不同点？万有引力定律库仑定律不同点都是场力公式条件【例题1】已知氢核（质子）质量为1.67×1027kg。电子的质量是9.1×1031kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×1011m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。【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，每个点电荷的带电量都是2×106C，求它们各自所受的库仑力。思考4：三球平衡，C球带正电还是负电？思考5：A和B、C电荷量的大小关系？思考6：r1、r2与B、C的电量关系？【自我测评】1．（2022·湖南·怀化市湖天中学高二学业考试）关于库仑定律，下列说法正确的是（）A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积最小的带电体B．根据F=kqC．带电荷量分别为3Q和Q的点电荷A、B相互作用时，A受到的静电力是B受到的静电力的3倍D．库仑定律的适用条件是：在真空中静止的点电荷2．（2022·河北省唐县第一中学高一阶段练习）如图所示，用绝缘细线悬挂的两个带电小球A、B（可视为点电荷）处于静止状态，电荷量分别为qA、qB，间距为L。则B对A．FBA=kqAqBL2，方向由A指向C．FBA=kqAqBL2，方向由B指向3．（2021·全国·高二期中）如图所示，真空中两个半径为a的金属球固定在绝缘支架上，两球心之间的距离r=4a，将它们分别带上电荷量为q的异种电荷，静电力常量为k。则关于两球之间库仑力大小的说法，正确的是（）A．等于kq216a2B．等于kq24a24．（2022·河北石家庄·高一期末）如图所示，A、B、C是光滑绝缘水平桌面上位于同一圆周且等间距的三点，现在这三点分别放置完全相同的带电量为q的金属小球，同时在圆心O处放置一个带电量为+Q的小球，已知所有小球均可看作点电荷且均处于静止状态，则Q与q的比值为（）A．13 B．33 C．3 D5．（2021·云南·昭通市昭阳区第三中学高二期中）在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的减小而增大，随其所带电荷量的增大而增大。（1）此同学在探究中应用的科学方法是__________（选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”）。（2）若A、B带电荷量分别为+Q和﹣3Q，开始相距为r时，它们间库仑力的大小为F，将两小球相互接触