庫侖定律教案9篇

庫侖定律教案9篇

庫侖定律教案(1)

庫侖定律

庫侖定律（Coulomb"s law），法國物理學家查爾斯·庫侖于1785年發現，因而命名的一條物理學定律。庫侖定律是電學發展史上的第一個定量規律。因此，電學的研究從定性進入定量階段，是電學史中的一塊重要的里程碑。庫侖定律闡明，在真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力與距離平方成反比，與電量乘積成正比，作用力的方向在它們的連線上，同號電荷相斥，異號電荷相吸。

發現過程及地位

1767年，英格蘭化學家約瑟夫·普利斯特里猜測電荷之間的相互作用力具有類似于萬有引力的平方反比形式。[1][2]

1769年，蘇格蘭物理學家約翰·羅比遜首次通過實驗發現兩個帶電球體之間的作用力與它們之間距離的2.06次方成反比。[3]

1770年代早期，著名英國物理學家亨利·卡文迪什通過巧妙的實驗，得出了帶電體之間的作用力依賴于帶電量與距離，并得出靜電力與距離的 次方成反比，只是卡文迪什沒有公布這個結果。[4]

后來，麥克斯韋利用與卡文迪什類似的方法，得出靜電力與距離的 次方成反比的結果。[4]

庫侖定律是電學的基本定律，其中平方反比關系是否精確成立尤其重要，而根據現代量子場論，靜電力的平方反比關系是與光子的靜質量是否精確為零相關 的，所以，對靜電力的平方反比關系的精確驗證，關系著現代物理學基本理論的基礎。當前對庫侖定律平方反比關系的驗證越來越精確，如1971年進行的一次實 驗，給出庫侖定律與平方反比關系的偏差小于。[5]

純量形式

庫侖扭秤 (torsion balance) 示意圖。庫侖使用扭秤來測量兩個點電荷彼此互相作用的靜電力，從而創立了庫侖定律。

該圖描述了庫侖定律的基本原理：同號電荷相互吸引，異號電荷相互排斥。

庫侖定律的標量形式只描述兩個點電荷彼此相互作用的靜電力的大小。一個電量為 的點電荷作用于另一個電量為 的點電荷，其靜電力 的大小，可以用方程表達為

，

其中， 是兩個點電荷之間的距離， 是庫侖常數[6]。

庫侖常數與真空電容率的關系方程為

。

正值的 表示排斥力；而負值則表示牽引力[6]。

采用國際單位制，真空電容率 的值是 F·m?1[7]。采用厘米-克-秒制，單位電荷 (esu) ，又稱為靜庫侖 (statcoulomb) ，定義為使庫侖常數 為 1 的數值。

庫侖定律的標量公式表明，力量的大小直接地與兩個點電荷的電量成正比，又與兩個點電荷之間距離的平方成反比。根據實驗數據，距離的指數，與 的偏差，低于十億分之一[8]！

矢量形式

給予兩個電量分別為 、 ，位置分別為 、 的點電荷。為了要得到點電荷 作用于點電荷 的力量 的大小與方向，必須使用庫侖定律的矢量形式：

。

假若兩個點電荷同性（電荷的正負號相同），則其電量的乘積 是正值，兩個點電荷互相排斥。反之，假若兩個點電荷異性（電荷的正負號相反），則其電量的乘積 是負值，兩個點電荷互相吸引。

電場

主條目：電場

根據洛倫茲力定律，

。

其中， 是洛倫茲力， 是電場， 是電荷的運動速度， 是磁場。

假設，電荷靜止不動：

，

則 。

所以，一個電量為 ，位置為 的點電荷，所產生的電場 在位置 為

。

假若電荷是正值，電場的方向是從點電荷以徑向朝外指出；假若是負值，則電場的方向是反方向。電場的單位是 V/m 或 N/C 。

離散電荷系統

由 個點電荷所組成的一個系統，其作用于一個電量為 ，位置為 的檢驗電荷的靜電力，可以用疊加原理來計算：

；

其中， 和 分別是第 個點電荷的電量和位置。

連續電荷分布

對于一個連續電荷分布，我們可以將每一個無窮小的空間元素視為一個電量為 的點電荷，做無限求和。這程序等價于連續電荷分布的區域積分。

線電荷分布（例如，一根帶電的直線）的電量為

；

其中， 是位于 的線電荷密度（每單位長度所帶的電量）， 是一個無窮小線元素。

表面電荷分布（例如，兩平行金屬板電容器的一片帶電的金屬板）的電量為

；

其中， 是位于 的面電荷密度（每單位面積所帶的電量）， 是一個無窮小面積元素。

體積電荷分布（例如，一個帶電的圓球）的電量為

；

其中， 是位于 的體電荷密度（每單位體積所帶的電量）， 是一個無窮小體積元素。

作用于一個電量為 的檢驗電荷的靜電力 ，可以表達為

。

其中， 是檢驗電荷的位置， 是位于 的無窮小電荷元素。

靜電近似

在上述兩種表述里，只有當點電荷是處于固定狀態的時候，庫侖定律才是完全正確的；假若點電荷處于緩慢的運動狀態，則只能說庫侖定律是大概正確。這條件稱為靜電近似。當幾個點電荷處于相對運動狀態的時候，根據愛因斯坦的相對論，會有磁場產生，這連帶地改變了作用于點電荷的力量。

物理量表格

庫侖定律教案(2)

§1.2庫侖定律

【學習目標】

1、知道點電荷，體會科學研究中的理想模型方法。

2、了解兩種電荷間的作用規律，掌握庫侖定律的內容及其應用。

3、體會類比法在科學研究中的作用。

【學習重難點】

重點：庫侖定律的內容及其應用

難點：庫侖定律的內容及其應用

【課 前 預 習 案】

1、什么叫做點電荷？它有什么特點？之前有學習過類似的概念嗎？

2、影響點電荷之間相互作用的因素有哪些？如果讓你設計實驗，你會運用什么實驗法？

3、庫侖定律的內容是什么？它有適用條件嗎？有學過相似的定律嗎？

【課 中 探 究 案】

【探究一】影響點電荷之間的相互作用的因素

問題1：影響點電荷之間的相互作用的因素有哪些？

問題2：你想用什么實驗方法去驗證猜想？

問題3：實驗裝置如教材圖1-2-1，通過什么實驗現象說明相互作用的強弱？

從右圖中得到的結論是：當兩球帶電量不變時，它們之間的電斥力隨 而減小，隨 而增大。

從右圖看出，a,b,c三位置，球在 位置的電量最大。得到的結論是：小球懸掛位置不變時，懸掛小球帶電量越大，球受的電斥力 。

結論：實驗表明，電荷之間的作用力 而增大，隨

而減小。

【探究二】庫侖定律及其運用

內容：

公式：

問題1：庫侖定律是否有適用范圍？學過類似的定律嗎？

問題2：表達式中的K是什么物理意義？

思考：結合教材“小資料”你能說說庫倫扭稱實驗有什么巧妙之處嗎？

1、已知氫核（質子）質量1.67×kg．電子的質量是9.1×kg，在氫原子內它們之間的最短距離為5.3×word/media/image5.gifm。試比較氫核與核外電子之間的庫侖力和萬有引力。

word/media/image6.gif2、真空中有三個點電荷，它們固定在邊長l的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是q,求它們各自所受的庫侖力。

3、兩個半徑為R的金屬球所帶電荷量分別為Q1和Q2，當兩球心相距為r時，相互作用的庫侖力大小為（ ）

A. word/media/image7_1.png B. word/media/image8_1.png C. word/media/image9_1.png D. 無法確定

4、兩個相同的金屬小球，帶電荷量分別為+Q和-3Q，相距為d（d遠大于小球半徑）時，它們之間的庫侖力大小為F．現讓兩小球接觸后再放回原處，則它們之間的庫侖力大小將變為（　　）

5、有兩個帶電輕質小球，電荷量分別為＋Q和＋9Q，在真空中相距0.4m。如果引進第3個帶電小球，正好使三個小球都處于平衡狀態。

（1）求第3個小球帶電性質如何？應放在什么位置？電荷量是Q的多少倍？

（2）若要使三個電荷均處于平衡狀態，求第三個帶電小球的位置、電性、電量。

【課堂小結】

庫侖定律教案(3)

庫侖定律的教學設計與反思

關嶺民中 葉紅艷

教材分析：本單元教材的核心是庫侖定律，它既是電荷間相互作用的基本規律，又是學習電場強度的基礎。因此，在本單元教學中對電荷間的相互作，不僅要求學生定性知道，而且通過庫侖定律的教學還要求定量了解，但對庫侖定律的解題應用。

教學目標
（一）知識目標：
1．知道在什么情況下帶電體可看成是點電荷；
2．了解電荷的相互作用，并能應用庫侖定律解決一些簡單的實際問題；
3．知道元電荷是實驗得出的最小電量，元電荷e=1.60×10-19c。
（二）能力目標：
1、使學生獲得處理信息、思考和解決問題的方法和能力；
2、使學生獲得將書本知識用于實際生活的能力。
（三）德育目標：
1、介紹元電荷時適當擴展，滲透物質無限可分的辯證唯物主義觀點；
2、通過小組協作學習培養學生的合作精神；
3、通過開展模擬實驗室，培養學生進行科學觀察、時間的意識和能力。

重點難點:

重點:庫侖定律的內容.

難點:?庫侖定律的應用.

教學過程：

教師提問：自然界中存在哪幾種形式的電荷？初中我們已學過摩擦起電，請問：跟絲綢摩擦過的玻璃棒帶什么電？跟毛皮摩擦過的橡膠棒又帶什么電？?
學生回答：正負兩種電荷，玻璃棒帶正電，橡膠棒帶負電。?
教師提問：起電方式？?
學生回答：摩擦起電、接觸起電。?
教師用驗電器演示驗證摩擦起電和接觸起電。?
教師用實驗演示感應起電，并用實驗驗證一端帶正電，一端帶負電。
(感應起電后,用帶正電的玻璃棒靠近兩端絲帶,一端絲帶與棒吸引,一端排斥,從而說明感應起電后,銅殼一端帶正電,一端帶負電)?
教師提問：摩擦起電、接觸起電、感應起電三種起電方式的微觀機理是否相同？起電實質是什么？?
學生回答：相同?,都是電荷轉移和得失。?
教師提出電荷守恒定律，同時簡單介紹密立根油滴實驗，提出元電荷量的概念。?
教師提問：這是一個包有鋁箔的不帶電的小球，現在把它懸掛起來。當我們用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近小球時，請大家猜想會發生什么現象？?
學生回答：小球被吸引，小球被排斥，先吸引后排斥……?
教師：大家的猜想對不對，我們用實驗來驗證一下。（做實驗）?
教師提問：為什么會產生這樣的現象呢？?
學生回答：帶電物體會吸引輕小物體，小球與棒碰后，同種電荷相互排斥。?
教師提問：下面請同學們猜想一下：電荷間的相互作用力跟什么因素有關呢？前后四位同學一起討論一下。?
學生回答：?f與q1、q2、r等因素有關。?
教師：大家的猜想對不對，我們用實驗來驗證一下。（做實驗）?
教師提問：當橡膠棒逐漸接近小球時大家看到了什么現象？說明了什么問題？為什么說小球偏過去了就能說明電荷間的作用力變了呢？?
學生回答：這里需要對帶電小球進行受力分析。當小球平衡時，?f=mg.tanα，所以夾角變大，說明作用力就變大。?
實驗：（?1）q1、q2不變時，r減小，α增大，f增大。?
（?2）q1、r不變時，q2減小，α減小，f減小。?
教師：現在我們已經知道?f與r、q1、q2有關，但這只是定性的，那么，f與q1、q2、r之間有沒有定量關系呢？下面我們來具體研究這個問題。?
教師提問：我們在研究它們之間的關系時可采用什么研究方法呢？是?q1、q2、r三個變量都變來研究f與它們的關系好呢？還是先假定三個變量中兩個變量不變，研究f與變量的關系，最后進行綜合的方法好呢？?
學生回答：后一種好。?
教師：這種研究問題的方法叫控制變量法，它是我們在科學研究中一種很重要的研究方法。現在我們可以分成三種情況來研究?f與三種變量的關系。
教師提問：下面大家猜想一下這三種情況下，?f與q1、q2、r的關系如何？（在黑板上寫出學生的猜想）?
教師提問：大家能大膽猜想很好！下面我們要做的工作是設計實驗來驗證猜想。那么，剛才的演示裝置能不能來驗證猜想呢？?
教師提問：作用力?f如何測量？（看夾角α）兩帶電體間距r如何測量？（用刻度尺）?
教師提問：兩帶電體的電量?q1、q2如何測量？……（若學生說用電流計，指出電流計的偏轉需要有電荷流過電流計，小球上的電量太少了可能不會使指針偏轉，即使偏轉了，小球上的電量也馬上為零了。）?
教師提問：能不能使用驗電器？不能。原因是：（?1）帶電體的電量太少，不能使驗電器的指針偏轉；（2）即使能偏轉，帶電小球的所帶電量也變化了。?
教師提問：怎么辦？?
教師：這里我們看到，要測量出帶電體的電量確實有一定的難度。實際上，在?200多年前，有一個叫庫侖的法國物理學家用一個簡單的辦法巧妙地解決了這個困難。他為了改變帶電小球的電量，將這個帶電小球跟與它同樣的但不帶電的小球相撞，由于兩個小球完全相同，它們帶的電量也一定相等，從而使帶電小球的電量減少到原來的1/2，再用同樣的方法可以使帶電小球的電量減少到原來的1/4、1/8等。?
教師提問：那么，我們現在的實驗裝置能不能很好地來驗證?f、q1、q2、r之間的定量關系呢？為什么？?
學生回答：不能，橡膠棒所帶電量的多少無法知道。?
教師：對。橡膠棒和小球之間的作用力是比較復雜的，而我們在研究問題時總是從最簡單的研究做起。?
教師提問：那么如何來改進實驗裝置呢？?
學生回答：把橡膠棒換成小球。?
教師：剛才大家的想法很好。現在老師給大家介紹一套更好的實驗裝置，其實驗原理和剛才的實驗裝置與我們通過討論不斷完善的設計類似（庫侖扭秤）。然后啟發引導學生通過扭秤裝置來探究?f、q1、q2、r之間的定量關系.?
庫侖定律：在真空中兩個點電荷間相互作用的電力跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。表達式：，式中為靜電力常量，其大小為=9.0×109n.m 2 /c 2?。?
然后引導同學對庫侖定律的內涵外延進行詳細的分析?.

庫侖定律教案(4)

第2節庫侖定律練習題

1．下列關于點電荷的說法，正確的是(　　)

A．點電荷一定是電量很小的電荷 B．點電荷是一種理想化模型，實際不存在

C．只有體積很小的帶電體，才能作為點電荷

D．體積很大的帶電體一定不能看成點電荷

2．關于庫侖定律的公式F＝k，下列說法中正確的是(　　)

A．當真空中的兩個點電荷間的距離r→∞時，它們之間的靜電力F→0

B．當真空中的兩個點電荷間的距離r→0時，它們之間的靜電力F→∞

C．當兩個點電荷之間的距離r→∞時，庫侖定律的公式就不適用了

D．當兩個點電荷之間的距離r→0時，電荷不能看成是點電荷，庫侖定律的公式就不適用

3．真空中兩個點電荷Q1、Q2，距離為R，當Q1增大到原來的3倍，Q2增大到原來的3倍，距離R增大到原來的3倍時，電荷間的庫侖力變為原來的(　　)

A．1倍 B．3倍 C．6倍 D．9倍 k b 1 . c o m

4.如圖所示，兩個質量均為 m 的完全相同的金屬球殼 a和b，其殼層的厚度和質量分布均勻，將它們固定于絕緣支座上，兩球心間的距離 l 為球半徑的3倍．若使它們帶上等量異種電荷，使其電荷量的絕對值均為Q，那么關于a、b兩球之間的庫侖力F庫的表達式正確的是(　　)

A．F庫＝k　　B．F庫>k新 課 標 第 一 網

C．F庫m2，則θ1>θ2 B．若m1＝m2，則θ1＝θ2

C．若m1θ2 D．若q1＝q2，則θ1＝θ2xkb1.com

9．要使真空中的兩個點電荷間的庫侖力增大到原來的4倍，下列方法可行的是(　　)

A．每個點電荷的電荷量都增大到原來的2倍，電荷間的距離不變

B．保持點電荷的電荷量不變，使兩個點電荷的距離增大到原來的2倍

C．使一個點電荷的電荷量增加1倍，另一個點電荷的電荷量保持不變，同時使兩點電荷間的距離減小為原來的

D．保持點電荷的電荷量不變，將兩點電荷間的距離減小為原來的

10．半徑相同的兩個金屬小球A和B帶有電量相等的電荷，相隔一定距離，兩球之間的相互吸引力的大小是F，今讓第三個半徑相同的不帶電的金屬小球C先后與A、B兩球接觸后移開．這時，A、B兩球之間的相互作用力的大小是(　　)

A. F B. F C. F D. F

11．兩個完全相同的小金屬球，它們的帶電荷量之比為5∶1(皆可視為點電荷)，它們在相距一定距離時相互作用力為F1，如果讓它們接觸后再放回各自原來的位置上，此時相互作用力變為F2，則F1∶F2可能為(　　)

A．5∶2 B．5∶4 C．5∶6 D．5∶9新 課 標 第 一 網

12．如圖1－2－13所示，在光滑且絕緣的水平面上有兩個金屬小球A和B，它們用一絕緣輕彈簧相連，帶同種電荷．彈簧伸長x0時小球平衡，如果A、B帶電荷量加倍，當它們重新平衡時，彈簧伸長為x，則x和x0的關系為(　　)

A．x＝2x0 B．x＝4x0

C．x4x0

13. 光滑絕緣導軌，與水平面成45°角，兩個質量均為m，帶等量同種電荷的小球A、B，帶電量均為q，靜止于導軌的同一水平高度處，如圖所示．求：兩球之間的距離．

14.質量均為m的三個帶電小球A、B、C放置在光滑絕緣的水平面上，相鄰球間的距離均為L，A球帶電量qA＝＋10q；B球帶電量qB＝＋q.若在C球上加一個水平向右的恒力F，如圖所示，要使三球能始終保持L的間距向右運動，問外力F為多大？C球帶電性質是什么？

1-4：B AD A B

5解析：小球A受力如圖，受四個力，重力mg、庫侖力F、絲線兩個拉力FT相等．

則FTsin60°＝mg

FTcos60°＋FT＝k

解得q＝ .

答案：均為

6-10：D A BC AD A

11解析：選BD.由庫侖定律，它們接觸前的庫侖力為F1＝k

若帶同種電荷，接觸后的帶電荷量相等，為3q，此時庫侖力為F2＝k

若帶異種電荷，接觸后的帶電荷量相等，為2q，此時庫侖力為F′2＝k

12解析：選C.設彈簧原長為l，勁度系數為K，根據庫侖定律和平衡條件列式得

k＝Kx0，k＝Kx

兩式相除：＝，得：x＝·4x0，

因l＋x>l＋x0，由此推斷選項C正確．

13.解析：設兩球之間的距離為x，相互作用的庫侖力為F，則：F＝k

由平衡條件得：Fcos45°＝mgsin45°

由以上兩式解得：x＝q.

答案：q

14解析：由于A、B兩球都帶正電，它們互相排斥，C球必須對A、B都吸引，才能保證系統向右加速運動，故C球帶負電荷．w w w .x k b 1.c o m

以三球為整體，設系統加速度為a，則F＝3ma①

隔離A、B，由牛頓第二定律可知：

對A：－＝ma②

對B：＋＝ma③

聯立①、②、③得F＝70k. 答案：70k　負電荷

庫侖定律教案(5)

《電荷、電荷守恒定律、庫侖定律》基礎導學

姓名 班級 組別 使用時間

【學習目標】

1、知道兩種起電方式不是創造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開；

2、知道電荷守恒定律，知道什么是元電荷，什么是點電荷；

3、會用庫侖定律公式進行計算，牢記各個物理量的含義，知道靜電力常量。

【重點、難點分析】

重點：庫倫定律，靜電感應 難點：電荷的守恒定律，物體帶點的實質

【自主學習】

1、絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷叫做 電荷，毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷叫做 電荷。

2、在課文中提及的帶電方式有: 。

區別是：摩擦起電的實質是 ，感應起電的實質是

。

3、電荷守恒定律： 。

4、元電荷的含義是： 。

點電荷的含義是： 。

5、庫倫定律的表述是： 。

表達式為 ，在計算量個電荷之間的庫倫力的時候，可以將二者之間的的 忽略。

6、庫侖定律適用條件 。庫侖做實驗用的裝置叫做 。庫倫做實驗的研究方法是 。靜電力常量為 。

【合作探究】

1、（C層）實驗：取有絕緣支柱的兩個不帶電枕形導體A、B，使它們彼此接觸。

1）把帶正電荷的球C移近彼此接觸的異體A，B，判斷A，B上的金屬箔有什么變化？說明什么？

2）如果先把C移走，A和B上的金屬箔有什么變化？說明什么？

3）如果先把A和B分開，然后移開C，判斷A和B有什么變化？說明什么？

4）如果再讓A和B接觸，A和B上的金屬箔有什么變化？說明什么？，重新接觸后A和B上的金屬箔有什么變化？說明什么？

2、（B層）兩個完全相同的金屬球，一個帶+6×10-8C的電量，另一個帶－2×10-8C的電量。把兩球接觸后再分開，兩球分別帶電多少？規律是什么？

3、（B層）兩個完全相同的均勻帶電小球，分別帶電量q1=2C正電荷，q2=4C負電荷，在真空中相距為r且靜止，相互作用的靜電力為F。

（1）今將q1、q2、r都加倍，相互作用力如何變？

（2）只改變兩電荷電性，相互作用力如何變？

（3）只將r 增大4倍，相互作用力如何變？

（4）將兩個小球接觸一下后，仍放回原處，相互作用力如何變？

（5）接上題，為使接觸后，靜電力大小不變應如何放置兩球

4、（A層）如圖真空中有三個點電荷，它們固定在邊長50cm的等邊三角形的三個頂點上，每個電荷都是＋2×10-6C,求他們各自所受的庫侖力，并在圖中標明各自的受力方向。

5、（A層）如圖所示，q1、q2、q3分別表示在一條直線上的三個點電荷，已知q1與q2之間的距離為l1，

q2與q3之間的距離為l2，且每個電荷都處于平衡狀態。l2=2 l1

（1）如q2為正電荷，則q1為 電荷，q3為 電荷。

（2）q1、q2、q3三者電量大小之比是 ： ： 。

庫侖定律教案(6)

《庫侖定律》教學設計

夏煜明

（一） 教材分析：

庫侖定律既是電荷間相互作用的基本規律，又是庫侖定律是學習電場強度和電勢差概念的基礎，也是本章重點，不僅要求學生定性知道，而且還要求定量了解和應用。對庫侖定律的講述，教材是從學生已有認識出發，采用了一個定性實驗，進而得出結論。庫侖定律是學習電場強度和電勢差概念的基礎，也是本章重點。展示庫侖定律的內容和庫侖發現這一定律的過程，并強調該定律的條件和意義。

（二） 學情分析：

兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、起電的知識，萬有引力定律和卡文迪許扭秤實驗這些內容學生都已學過，本節重點是做好定性實驗，使學生清楚知道實驗探究過程。

（三） 教學目標：

1、知識與技能：

(1)了解定性實驗探究與理論探究庫倫定律建立的過程。

(2)庫倫定律的內容及公式及適用條件，掌握庫侖定律。

2、過程與方法

(1)通過定性實驗,培養學生觀察、總結的能力,了解庫倫扭秤實驗。

(2)通過點電荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

3、情感態度與價值觀

(1)培養與他人交流合作的能力，提高理論與實踐相結合的意識。

(2)了解人類對電荷間相互作用認識的歷史過程,培養學生對科學的好奇心,體驗探索自然規律的艱辛和喜悅。

（四） 教學重點、難點：

教學重點：庫侖定律及其理解與應用

教學難點：庫侖定律的實驗探究

教學難點的突破措施：定性實驗探究與定量實驗視頻及理論探究相結合。

（五） 教學用具：

多媒體課件,毛皮，橡膠棒，氣球，玻璃棒，絲綢，易拉罐，泡沫小球，鐵架臺。

（六） 教學過程：

引入新課

演示實驗：讓橡膠棒、玻璃棒摩擦起電，靠近易拉罐，會發生什么現象？

（易拉罐被橡膠棒、玻璃棒吸引滾動起來了。）既然電荷之間存在相互作用，那么電荷之間相互作用力的大小與什么因素有關呢？

新課教學：

一、通過實驗探究電荷間作用力的決定因素

（一）定性實驗探究：

探究一：影響電荷間相互作用力的因素

猜想：電荷間相互作用力可能與距離、 電荷量、帶電體的形狀等。

如何做實驗定性探究？

(1) 你認為實驗應采取什么方法來研究電荷間相互作用力與可能因素的關系？

學生：控制變量法。

(2) 請閱讀教材，如果要比較這種作用力的大小可以通過什么方法直觀的顯示出來？

　　學生：比較懸線偏角的大小

組織學生根據現有器材，設計出可能的實驗方案。

(3) 你想選取哪些實驗器材？

球形導體，兩個自制的帶細線泡沫小球，鐵架臺，橡膠棒，毛皮，氣球。

(4)實驗前先思考:可用什么方法改變帶電體的電荷量?

(5) 實驗探究步驟：

引導學生得出實驗的具體步驟：

細線兩個泡沫小球A、B，用摩擦起電的橡膠棒接觸其中一個小球A，然后把A小球與B小球接觸，細線偏離豎直方向一個角度θ。

①保持電量q一定，研究相互作用力F與距離r的關系。

將泡沫小球B逐漸遠離A，觀察偏角。

②保持距離r一定，研究相互作用力F與電荷量Q的關系。

再把橡膠棒與小球A接觸，增加小球A電量，觀察偏角；

（6）學生實驗、觀察記錄并得出結論：

先畫受力圖，如果B對A的力是水平的，則F電=mgtanθ，如果θ越大，則F電越大，這樣可以通過θ的變化來判斷F電的變化。

定性實驗結論：

　 電量q一定，距離r越小，偏角越大，作用力F越大。

　　距離r一定，電量q增加，偏角變大，作用力F越大；

實驗條件：保持實驗環境的干燥和無流動的空氣

（二） 定量實驗探究，結合物理學史，得出庫侖定律：

提出問題：帶電體間的作用力與距離及電荷量有怎樣的定量關系呢?

根據我們的定性實驗，電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。這隱約使我們猜想，電荷之間的作用力是否與萬有引力具有相似的形式呢？事實上，在很早以前，一些學者也是這樣猜想的，卡文迪許和普利斯特等人都確信“平方反比”規律適用于電荷間的作用力。但是僅靠一些定性的實驗，不能證明這樣的結論。

而這一猜想被庫倫所證實，庫侖在探究三者之間的定量關系時，定量實驗在當時遇到的三大困難：

　① 帶電體間作用力小，沒有足夠精密的測量儀器；怎樣確定帶電體間的作用力的數量關系？

　② 沒有電量的單位，無法比較電荷的多少；怎樣確定電荷量的數量關系？

　③ 帶電體上電荷分布不清楚，難測電荷間距離。怎樣測定電荷間的距離？

同學們，如果是你，你能想到怎樣的方法來解決這些困難？

　　引導學生用類比的方法得出三大困難的對策：

　　卡文迪許扭稱實驗——庫侖扭稱實驗，

對稱性——等分電荷法，

質點——點電荷

①、放大思想：力很小，但力的作用效果（使懸絲扭轉）可以比較明顯。

②、轉化思想：力的大小正比于懸絲扭轉角，通過測定懸絲扭轉角度倍數關系即可得到力的倍數關系

③、均分思想：帶電為Q的金屬小球與完全相同的不帶電金屬小球相碰分開，每小球帶電Q/2，同理可得Q/4、Q/8、Q/16等等電量的倍數關系（電荷在兩個相同金屬球之間等量分配）。課件演示電荷在相同的兩個金屬球間的等量分配。

④理想化模型思想：把帶電金屬小球看作點電荷（理想化模型）利用刻度尺間接測量距離。

點電荷：當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體可以看做帶電的點，叫點電荷。它是一個理想化模型，實際上點電荷不存在。 (與“質點”進行比較)

接下來引導學生觀看庫侖扭秤的實驗視頻與庫侖當時的數據，總結規律。（觀看視頻）。

庫倫在艱苦的條件下，聯想到萬有引力定律和卡文地許扭稱實驗，利用巧妙的庫倫扭秤裝置和方法，發現了庫倫規律。通過剛才的展示過程讓學生了解庫侖探究的過程、思路、方法。你能用自己的語言總結出規律嗎？

　電荷間相互作用力與電荷間距離成平方反比關系，與電荷電量乘積成正比。

介紹：庫侖扭稱實驗只能定量測出同種電荷間相互作用力，庫侖還利用電單擺實驗定量測出異種電荷間作用力大小。讓學生體會庫侖定律的完美。

二、 庫侖定律：

內容：真空中兩個點電荷間的作用力大小與兩電荷量的乘積成正比，與電荷間的距離平方成反比；方向在它們的連線上。這個規律叫做庫侖定律。

電荷間這種相互作用的電力叫做靜電力或庫侖力。

公式:

說明:

①k為靜電力常量, k=9.0×109N.m2/C2,其大小是用實驗方法確定的。其單位是由公式中的F、Q、r的單位確定的，使用庫侖定律計算時，各物理量的單位必須是：F：N，Q：C，r：m。.

② 庫侖定律的適用條件：真空中，兩個點電荷之間的相互作用。

讓學生回答實際帶電體可以看成點電荷的條件。

思考：當r趨向于0時，F趨向于無窮大嗎？

③關于點電荷之間相互作用是引力還是斥力的表示方法，使用公式計算時，點電荷電量用絕對值代入公式進行計算，然后根據同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向。

④F是Q1與Q2之間的相互作用力，是Q1對Q2的作用力，也是Q2對Q1的作用力的大小，是一對作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

⑤庫侖力(靜電力)是與重力，彈力，摩擦力并列的。

任意帶電體可以看成是由許多點電荷組成的，所以，知道帶電體上的電荷分布，根據庫侖定律和力的合成法則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向。

三、 庫侖定律與萬有引力定律的比較

例題1已知氫核（質子）的質量m2=1.67×10-27 kg，電子的質量m1=9.1×10-31kg，電子和質子的電荷量都是1.60×10-19C，在氫原子內電子與質子間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子中氫核和電子之間的庫倫力和萬有引力。(課件播放解題過程)

小結：

1 庫侖定律在應用時，可以不代入電性符號，直接代入絕對值，最后判定方向；

2 計算說明萬有引力遠遠小于庫侖力，以后在研究微觀帶電粒子的相互作用力時,通常可以忽略萬有引力.

討論:比較庫侖定律和萬有引力定律（相似點與不同點）,你會有什么樣的感想？如何認識自然規律的多樣性與統一性?

兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個電荷的作用力的矢量和。

例題2 真空中有三個點電荷，它們固定在邊長50cm的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是+2×10-6C，求他們各自所受的庫侖力。

小結：選擇研究對象，畫出受力圖，由庫倫定律和平行四邊形定則求解。

鞏固練習：

兩個相同的均勻帶電小球，分別帶Q1=1 C，Q2=－2C，在真空中相距r且靜止，相互作用的庫倫力為F。

（1）今將Q1、Q2、r都加倍，問作用力變化？

（2）只改變兩電荷的電性，作用力如何？

（3）只將r增大兩倍，作用力如何？.

（4）將兩個球接觸一下后，仍放回原處，作用力如何？

（5）使兩球接觸后，如果庫倫力的大小不變，應如何放置兩球？

課堂小結：

今天你學到了什么？讓學生總結本節的內容。.

作業:課本練習2、3題.?

（七） 板書設計：

第二節　庫倫定律

1． 庫侖定律

2． 公式

3． 適用條件：真空中點電荷之間的相互作用

（1）點電荷

（2）k的物理意義

庫侖定律教案(7)

1庫侖定律

活動內容

1了解定性實驗探究與理論探究庫倫定律建立的過程。

2庫倫定律的內容及公式及適用條件，掌握庫侖定律。

3通過定性實驗,培養學生觀察、總結的能力,了解庫倫扭秤實驗。

4通過點電荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

教學反思

1為突破重難點應講清庫侖定律及適用條件，說明庫侖力符合力的特征，遵守牛頓第三定律。

?2為定性演示庫侖定律，應使帶電小球表面光滑，防止尖端放電，支架應選絕緣性能好的，空氣要干燥。?

3說清K的單位由公式中各量單位確定，其數值則由實驗確定。

2電場強度

活動內容

經歷“探究描述電場強弱的物理量”的過程，獲得探究活動的體驗。?

．領略通過電荷在電場中所受靜電力研究電場、理想模型法、比值法、類比法等物理學研究方法。

體驗探究物理規律的艱辛與喜悅。

學習科學家嚴謹科學的態度

教學反思

探究描述電場強弱的物理量是本節課的重難點內容之一，應給學生充分的思考時間，并讓學生相互交流討論，教師還可進行適當啟發引導。另外，探究時間很難控制，在內容處理上應做到詳略得當，發揮學生的主動性，如對電場及練習題的處理，盡可能由學生完成

3串聯電路和并聯電路

活動內容

1觀察串、并聯電路，描述其主要特征。?

2通過對串、并聯電路的連接、設計和畫電路圖，培養學生動手能力。?

3經歷探究串、并聯電路的連接特點的過程，培養學生實驗操作能力和分析歸納能力。

4連接串聯和并聯電路，畫簡單的串、并聯電路圖

教學反思

在解決問題的過程中，能與同學交流與合作，有克服困難的信心和決心，能體驗戰勝困難解決物理問題的喜悅，體會科學知識在實際生活中的應用。

4電勢差

活動內容

1通過類比法教學，使學生理解電勢差的概念；

2應用所學知識推導靜電力做功與電勢差的關系式。

3應用所學知識推導靜電力做功與電勢差的關系式。

4應用電勢差的概念求解靜電力對電荷所做的功

教學反思

.1培養對比學習的學習方法，使學生能從類似的事物中找出共性，培養邏輯思維能力?

2.激發學生對知識運用的渴望?

帶單粒子在電場中的運動

5歐姆定律

活動內容

1理解歐姆定律，能進行簡單的計算。

2通過實驗探究，自己找出電流與電壓、電阻的關系，學習科學探究方法。??

3通過圖象處理實驗數據，培養學生利用圖象分析，研究物理問題的能力?

教學反思

1讓學生體驗和經歷科學探究的過程，形成尊重事實、探究真理的科學態度。

2結合歐姆的故事，培養學生嚴謹的科學態度和堅持不懈的科學精神。?

6焦耳定律

活動內容

1．理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進行有關的計算。?

2．理解電功率的概念和公式，能進行有關的計算。?3．知道電功率和熱功率的區別和聯系。?

4．通過推導電功的計算公式和焦耳定律，培養分析、推理能力。?

5．通過電能與其他形式能量的轉化和守恒，進一步培養辯證唯物主義的觀點。

教學反思

學生在初中已經接觸過焦耳定律的內容，為本節課的學習打下了一定的基礎，但高中階段將從電場力做功及能量轉化和守恒等角度來研究焦耳定律，這對學生的學習提出了更高的要求。本節課所涉及的能量觀點，是研究電學問題和其他物理問題的重要方法。

7電阻定律

活動內容

1、?知道導體的電阻與影響電阻的因素之間的定量關系；

?2、?理解電阻定律的內容；?

3、理解電阻率的意義；并了解電阻率與材料、溫度等因素有關。?

4、能根據實驗的要求,選擇合適的器材，設計電路及實驗方案，能夠連接電路，進行必要的測量，培養和提高學生的設計和實驗操作能力。?

5、會根據數據分析得出相應的結論。?

教學反思

通過探究和演示實驗，培養學生科學思維的能力和合作交流的能力，激發求知欲望，增強學習興趣，體會物理學研究的科學性和嚴謹性以及科學實踐的重要性

8簡單的邏輯電路

活動內容

1使學生了解“與”“或”“非”邏輯的意義；

2理解這些邏輯條件和結果間的關系；?

3會根據邏輯關系給出它的真值表；

4了解集成電路的簡單原理?

教學反思

能綜合運用本節所學知識設計邏輯電路并在電路中填寫恰當的電路符號。

9磁場對通電導線的作用力

活動內容

1通過實驗演示，培養學生總結歸納的能力。??

2經歷探究學習的過程，學習了類比分析的思維方法。

3通過探究學習使學生體驗到探究自然規律的艱辛與喜悅。

?4了解科學的發現需要勤奮努力，還需要嚴謹的科學態度。

5培養學生用物理原理和研究方法解決實際問題的意識。

教學反思

整個教學過程符合新課程的三維目標，體現新課程的理念，注意培養學生的自主、合作、探究能力，注意從生活走向物理，從物理走向社會，以此增進學生的學習能力和科學素養

10電源和電流

活動內容

1．讓學生明確電源在直流電路中的作用，理解導線中的恒定電場的建立?

2．知道恒定電流的概念和描述電流強弱程度的物理量---電流

?3．從微觀意義上看電流的強弱與自由電子平均速率的關系。

4通過類比和分析使學生對電源的的概念、導線中的電場和恒定電流等方面的理解。

教學反思

通過例題分析讓學生把電流與導線內自由電子的定向移動的速率聯系起來，同時說明定向移動的速率和在導線中建立電場的速率是兩個不同的概念。

庫侖定律教案(8)

1．電荷 庫侖定律

學習目標

1．認識電荷,了解點電荷、元電荷、感應起電，

2．知道電荷守恒定律，

3．探究點電荷的相互作用規律,知道庫侖定律，

自主學習

【問題1】自然界存在幾種電荷,它們之間的相互作用如何？

【問題2】摩擦可以產生靜電,你能找出一兩件通過摩擦帶上電的物體嗎？說說它們分別帶的是正電還是負電？

【問題3】電荷的多少叫做電荷量,用 表示，

在國際單位制中,電荷量的單位是 ,簡稱 ,用符號 表示，

元電荷e=

【問題4】甲、乙兩同學各拿一帶電小球做實驗,不小心兩小球接觸了一下,結果兩小球都沒電了！電荷哪里去了呢？消失了？你能幫他們解釋一下原因嗎？

【問題5】想一想,在什么情況下帶電體可以看成點電荷呢？

【問題6】如圖1.1-1,長為L的絕緣輕質桿兩端分別固定一個帶電小球A和B（可看作點電荷）,A球帶電量為+Q,B球帶電量為-Q，試畫出B球受到的庫侖力示意圖，并求該力的大小，

合作探究

【問題1】①請你自制一個簡易驗電器，器材準備：一小段金屬絲,兩條長約2cm、寬約4mm的金屬箔,一個帶有塑料瓶蓋的透明玻璃瓶，

②摩擦過的物體一定會帶電嗎？摩擦身邊的物體,并用做好的驗電器判定它們在摩擦后是否都帶上了電，

【問題2】①如圖所示,兩個互相接觸的導體A和B不帶電,

現將帶正電的導體C靠近A端放置,三者均有絕緣支架，請

判斷A、B帶電情況如何？

若先將A、B分開再移走C,則A ,B ；

若先將C移走再把A、B分開,則A ,B ，

②討論交流：接觸起電、摩擦起電、感應起電的實質是什么？總的電荷量滿足什么樣的規律？

③電荷守恒定律的內容？

【問題3】點電荷之間的相互作用力與哪些因素有關？（控制變量）

① 相互作用力F與兩點電荷間的距離r

②相互作用力F與兩點電荷的電量Q1、Q2

③演示實驗

【問題4】認識庫侖定律(類比萬有引力定律)

①內容：

②庫侖力（靜電力）的大小和方向

③條件：

④靜電力常量k=

【問題5】真空中有兩個靜止的點電荷,它們之間的相互作用力為F，若它們的帶電量都增加為原來的2倍,它們之間的相互作用力變為（ ）

A．F/4 B．F/2 C．2F D．4F

【問題6】A、B兩個點電荷間距離恒定,當其它電荷移到A、B附近時,A、B之間的庫侖力將（ ）

A．可能變大 B．可能變小 C．一定不變 D．不能確定

【問題7】真空中有兩個靜止的點電荷電量相等,它們之間的相互作用力為F=1.0×10-3N，它們之間的距離為r =10cm,求其中一個電荷的電荷量，

課堂檢測

A

1．關于對元電荷的理解,下列說法正確的是 ( )

A．元電荷就是電子； B．元電荷是表示跟電子所帶電荷量數值相等的電荷量；

C．元電荷就是質子； D．元電荷是帶電荷量最小的帶電粒子，

2．真空中有兩個靜止的點電荷,它們之間的相互作用力為F，若它們之間的距離變為原來的3倍,則它們之間的相互作用力變為 （ ）

A．F/9 B．F/3 C．3F D．9F

3．關于點電荷的說法,正確的是 （ ）

A．只有體積很小的帶電體,才能看作點電荷；

B．體積很大的帶電體一定不能看作點電荷；

C．點電荷一定是電荷量很小的電荷；

D．當兩個帶電體的大小及形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時,兩個帶電體才可看成點電荷，

4．保護知識產權,抵制盜版是我們每個公民的責任與義務，盜版書籍影響我們的學習效率甚至會給我們的學習帶來隱患，小華有一次不小心購買了盜版的物理參考書,做練習時,他發現有一個關鍵數字看不清,拿來問老師,如果你是老師,你認為可能是下列幾個數字中的哪一個？ （ ）

A．6.2×10-19C B．6.4×10-19C C．6.6×10-19C D．6.8×10-19C

B

5．A、B、C三個小球,A和B、B和C、C和A間都相互吸引,如果A帶正電,則（ ）

A．B、C兩球均帶負電； B．B球帶負電,C球帶正電；

C．B、C球中必有一個帶負電,而另一個不帶電； D．B、C都不帶電，

6．已知氫核質量mH= 1.67×10-27kg,電子質量me=9.1×10-31kg,氫原子中氫核與電子之間的最短距離為r =5.3×10-11m,試求

（1）它們之間的庫侖力，

（2）它們之間的萬有引力，

（3）庫侖力是萬有引力的多小倍？

學有所得

庫侖定律教案(9)

庫侖定律

【教材分析】

本節內容的核心是庫侖定律，它是靜電學的第一個實驗定律，是學習電場強度的基礎。本節的教學內容的主線有兩條，第一條為知識層面上的，掌握真空中點電荷之間相互作用的規律即庫侖定律；第二條為方法層面上的，即研究多個變量之間關系的方法，間接測量一些不易測量的物理量的方法，及研究物理問題的其他基本方法。

【學情分析】

兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、起電的知識，萬有引力定律和卡文迪許扭秤實驗這些內容學生都已學過，本節重點是做好定性實驗，使學生清楚知道實驗探究過程。

【教學流程】

【教學目標】

一、知識與技能

1.了解定性實驗探究與理論探究庫倫定律建立的過程。

2.庫倫定律的內容及公式及適用條件，掌握庫侖定律。

二、過程與方法

1.通過定性實驗,培養學生觀察、總結的能力,了解庫倫扭秤實驗。

2.通過點電荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

三、情感態度與價值觀

1.培養與他人交流合作的能力，提高理論與實踐相結合的意識。

2.了解人類對電荷間相互作用認識的歷史過程,培養學生對科學的好奇心,體驗探索自然規律的艱辛和喜悅。

【教學重點】

1．電荷間相互作用力與距離、電荷量的關系。

2．庫侖定律的內容、適用條件及應用。

【教學難點】

真空中點電荷間作用力為一對相互作用力，遵從牛頓第三定律

【教學媒體】

1．J2367庫侖扭秤(投影式)、感應起電機、通草球、絕緣細繩、鐵架臺、金屬導電棒、庫侖扭秤掛圖等。

2．多媒體課件、實物投影儀、視頻片斷。

【教學方法】

探究、講授、討論、實驗歸納

【教學過程】

一、復習提問，導入新課

從上節課我們學習到同種電荷相吸引，異種電荷相排斥，這種靜電荷之間的相互作用叫做靜電力。力有大小、方向和作用點三要素，我們今天就來具體學習一下靜電力的特點。

word/media/image2_1.png二、新課教學

（一）師生活動：《三國志·吳書》中寫道“琥珀不取腐芥”，意思是腐爛潮濕的草不被琥珀吸引。但是，由于當時社會還沒有對電力的需求，加上當時也沒有測量電力的精密儀器，因此，人們對電的認識一直停留在定性的水平上。直到18世紀中葉人們才開始對電進行定量的研究。現在就讓我們踏著科學家的足跡去研究電荷之間的相互力。

演示實驗：

首先轉動感應起電機起電，然后利用帶電的物體吸引輕小物體的性質使通草球與感應起電機的一端相接觸，通草球帶同種電荷后彈開，最后改變二者之間的距離觀察有什么現象產生？(注意：觀察細線的偏角)

猜想：電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關？

可能因素：距離、電荷量及其他因素。

word/media/image3_1.png（二）教學任務：設計方案　定性探究

師生活動：

Ⅰ：定性探究一：探究F與r之間的定性關系　(學生討論設計實驗方案)

為了探究F與r之間的定性關系，對其他因素(如：電荷量、帶電體的形狀)我們應該如何處理？

只改變r的大小，保持其他條件不變。(讓學生回憶起控制變量法)

[實驗設計方案]

實驗器材：如圖所示。其中A、B是兩個直徑為1.5 cm泡沫小球，小球的外層均勻涂有墨水，使之可以通過接觸帶電，A球用長為60 cm左右的絕緣棉線懸掛于鐵架臺上。

實驗操作：使A、B兩球帶上同種電荷，發現B球離A球越近，A球偏離豎直方向就越大(實驗中最好保持兩球在同一水平面上)。

現象說明：

大家是如何判斷小球A所受的庫侖力F大小的變化的？

(通過偏離豎直方向的角度θ的大小，角度θ越大A所受的庫侖力就越大。)

偏轉角θ與小球A所受的庫侖力F的大小關系如何？(F＝mgtanθ)

特別提醒：由于在這里我們沒法直接測量出力F的大小，而是通過偏轉角θ的變化來判斷F的變化這種方法就是測量變換法(間接測量法)。

實驗結論：電荷量不變時，改變帶電體間距離r，兩電荷間的作用力F隨距離r的減小而增大。

Ⅱ：定性探究二：F與q之間的定性關系　(學生討論設計實驗方案)

只改變q的大小，保持其他條件不變。

[實驗設計方案]

實驗器材：將兩個直徑為1.5 cm、外層均勻涂有墨水的泡沫小球，用長為60 cm左右的細導線連起來，然后用絕緣棉線懸掛于鐵架臺上。再將導線接到手搖靜電感應器的一個小球上。

實驗操作：搖動手柄，使A、B兩球帶上等量的同種電荷，發現手搖得越快，兩球間的距離越大，即偏角越大。

特別提醒：由于要保持距離不變，通過改變電荷量的大小比較困難，而前面已經得出了F與R的定性關系，這里學生一般能夠看出q越大，F就越大。

現象說明：

1．轉得越快說明什么？(轉得越快，說明兩小球的帶電荷量越多。)

2．兩球距離(偏角)越大說明什么？(兩球距離(偏角)越大說明兩球間的相互作用力越大。)

實驗結論：若距離不變，改變電荷量，兩電荷間的作用力F隨電荷量q的增大而增大。

（三）教學任務：簡要介紹物理學史，初步感受平方反比規律的得出

師生活動：

電荷間的作用力與它們帶的電荷量以及距離有關，那么電荷之間相互作用力的大小會不會與萬有引力的大小具有相似的形式呢？

簡要介紹物理學史：類比法的成功

1．普利斯特利(1733～1804)：德國人，氧氣的發現者，化學家。

2．富蘭克林的空罐實驗

用絲線將一小塊軟木懸掛在帶電金屬罐外的附近，軟木受到吸引。但把它懸掛在罐內時，不論在罐內何處，它都不受電力。當富蘭克林寫信將這一現象告之普利斯特利后，普氏想到：1687年牛頓曾證明：萬有引力若服從平方反比定律，則均勻的物質球殼對殼內物體應無作用。普利斯特利將空罐實驗與牛頓推理類比，聯想到電力也表現了這種特性，所以也應遵從平方反比定律。

（四）教學任務：庫侖定律的內容

師生活動：

1．定律內容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

2．公式：F＝k，其中k為靜電力常量，k＝9.0×10－9 N·m2/C2。

3．特別說明：

(1)關于“點電荷”，應讓學生理解這是相對而言的，只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略，帶電體就可以看做點電荷。嚴格地說點電荷是一個理想模型，實際上是不存在的。

這里可以引導學生回顧力學中的質點的概念。容易出現的錯誤是：只要體積小就能當點電荷，這一點在教學中應結合實例予以糾正。

(2)要強調說明課本中表述的庫侖定律只適用于真空，也可近似地用于氣體介質，對其他介質對電荷間庫侖力的影響不便向學生多作解釋，只能簡單地指出：為了排除其他介質的影響，將實驗和定律約束在真空的條件下。

(3)擴展：任何一個帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的。任意兩點電荷之間的作用力都遵守庫侖定律。用矢量求和法求合力。利用微積分計算得：帶電小球可等效看成電荷量都集中在球心上的點電荷。靜電力同樣具有力的共性，遵循牛頓第三定律，遵循力的平行四邊形定則。

（五）教學任務：介紹庫侖扭秤實驗

word/media/image5_1.png師生活動：利用圖片加文字說明的形式展現人類對靜電力的探究過程。

片段一：1767年，英國物理學家普利斯特利通過實驗發現靜電力與萬有引力的情況非常相似，為此他首先提出了靜電力平方成反比定律猜測。

片段二：1772年，英國物理學家卡文迪許遵循普利斯特利的思想以實驗驗證了電力平方反比定律。

片段三：1785年法國物理學家庫侖設計制作了一臺精確的扭秤，用扭秤實驗證明了同號電荷的斥力遵從平方反比律，用振蕩法證明異號電荷的吸引力也遵從平方反比定律。

庫侖扭秤實驗的驗證過程(投影加解說)

(1)結構簡介(利用投影顯示)。

(2)如何解決力的準確測量？

①操作方法，力矩平衡：靜電力力矩＝金屬細絲扭轉力矩，F∶θ

②思想方法：放大、轉化

(3)F與r2關系的驗證。

①設計思想：控制變量法——控制Q不變

②結果：庫侖精確地用他的扭秤實驗測量了兩個帶電小球在不同距離下的靜電力，證實了自己的猜測。基本上驗證了F與r之間的平方反比關系。

(4)如何解決電荷量測量問題，驗證F與Q的關系？

①庫侖將兩個完全相同的金屬小球，一個帶電、一個不帶電，兩者相互接觸后電荷量被兩球等分，各自帶有原有總電荷量的一半。這樣庫侖就巧妙地解決了這個問題，用這個方法依次得到了原來電荷量的1/2、1/4、1/16等的電荷，從而順利地驗證得出F∝Q1Q2

②思想方法：守恒、對稱。

（六）教學任務：庫侖定律的應用

例題試比較電子和質子間的靜電引力和萬有引力。已知電子的質量m1＝9.10×10－31 kg，質子的質量m2＝1.67×10－27 kg。電子和質子的電荷量都是1.60×10－19 C。

分析：這個問題不用分別計算電子和質子間的靜電引力和萬有引力，而是列公式，化簡之后，再求解。

解：電子和質子間的靜電引力和萬有引力分別是

F1＝k，F2＝G，＝

＝＝2.3×1039

可以看出，萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似，表述的都是力，這是相同之處；它們的實質區別是：首先萬有引力公式計算出的力只能是相互吸引的力，絕沒有相排斥的力。其次，由計算結果看出，電子和質子間的萬有引力比它們之間的靜電引力小很多，因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時，主要考慮靜電力，萬有引力雖然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不計。

三、鞏固練習

1．真空中有兩個相同的帶電金屬小球A和B，相距為r，帶電荷量分別為q和2q，它們之間相互作用力的大小為F。有一個不帶電的金屬球C，大小跟A、B相同，當C跟A、B小球各接觸一次后拿開，再將A、B間距離變為2r，那么A、B間的作用力的大小可為…(　　)

A．3F/64　　　　　B．0　　　　　　C．3F/82　　　　　　　D．3F/16

2．如圖所示，A、B、C三點在一條直線上，各點都有一個點電荷，它們所帶電荷量相等。A、B兩處為正電荷，C處為負電荷，且BC＝2AB。那么A、B、C三個點電荷所受庫侖力的大小之比為______。

3．真空中有兩個點電荷，分別帶電q1＝5×10－3C，q2＝－2×10－2 C，它們相距15 cm，現引入第三個點電荷，它應帶電荷量為______，放在______位置才能使三個點電荷都處于靜止狀態。

4．把一電荷Q分為電荷量為q和(Q－q)的兩部分，使它們相距一定距離，若想使它們有最大的斥力，則q和Q的關系是______。

四、課堂小結

一、點電荷?

1、定義??

2、理解：理想模型，視情況而定?

二、庫侖定律?

1、探?究實驗?

2、庫侖定律?

1）內容，?

2）公式?

3）理解?：對r的理解，②K的理解k=9.0×109N·m2/C2?4）

適用范圍?：?①??真空（空氣中近似成立）?②?點電荷

五、布置作業

1．交送作業：教材 “問題與練習” T1、T2、T3。

【板書設計】

第二節　庫倫定律

庫侖定律真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

公式

適用條件：真空中點電荷之間的相互作用

（1）點電荷

（2）k的物理意義