教版高中物理必修3第2節(jié)庫(kù)侖定律教學(xué)設(shè)計(jì)

課題庫(kù)侖定律單元9學(xué)科物理年級(jí)高二

本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第9章第2節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容的核心是

庫(kù)侖定律，它不僅是電磁學(xué)的基本定律，也是物理學(xué)的基本定律之-。庫(kù)侖定律闡明了帶電

體相互作用的規(guī)律，為整個(gè)電磁學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

教材

教科書(shū)在庫(kù)侖定律教學(xué)的處理上，首先通過(guò)“演示”欄目中“探究影響電荷間相互作用

分析

力的因素”的定性實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入。在此基礎(chǔ)上，展示庫(kù)侖定律建立的歷史背景。一方面突現(xiàn)類比

的方法在該定律建立過(guò)程中所起的重要作用；另一方面，庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)是建立該定律的重要基

礎(chǔ)，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果有力地證實(shí)了多位科學(xué)家的猜想。所以，本節(jié)的教學(xué)要特別注意實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、教學(xué)目標(biāo)

1．掌握庫(kù)侖定律，知道點(diǎn)電荷的概念，并理解真空中的庫(kù)侖定律。

2．會(huì)用庫(kù)侖定律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。

3.知道庫(kù)侖定律的文字表述及其公式表達(dá)。通過(guò)靜電力與萬(wàn)有引力的對(duì)比，體會(huì)自然

規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。

教學(xué)

4.了解庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)。

目標(biāo)

與核二、核心素養(yǎng)

心素物理觀念：明確點(diǎn)電荷是個(gè)理想模型。知道帶電體簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷的條件，感悟科學(xué)研究

養(yǎng)

中建立理想模型的重要意義。。

科學(xué)思維：滲透理想化方法，培養(yǎng)學(xué)生由實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化抽象建立物理模型的能力

科學(xué)探究：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，定性了解電荷之間的作用力大小與電荷量的多少以及電荷之

間距離大小的關(guān)系。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)元電荷的教學(xué)，滲透物質(zhì)無(wú)限可分的辯證唯物主義觀點(diǎn)。

重點(diǎn)庫(kù)侖定律和庫(kù)侖力的教學(xué)。

難點(diǎn)關(guān)于庫(kù)侖定律的教學(xué)。

教學(xué)過(guò)程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

導(dǎo)入新課“同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引”這

句話是用來(lái)定性描述電荷間的相互作用的，直到18學(xué)生回憶電荷引起學(xué)生對(duì)電荷

世紀(jì)中葉人們才開(kāi)始對(duì)電荷間的相互作用進(jìn)行定間的相互作用間的相互作用進(jìn)

量的研究。今天就讓我們踏著科學(xué)家的足跡去定量行定量的研究的

研究電荷之間的相互力吧！興趣

講授新課一、電荷之間的作用力

演示實(shí)驗(yàn)：探究影響電荷間相互作用力的因素

實(shí)驗(yàn)器材：帶正電的帶電體A、絲線、帶正電

的小球、鐵架臺(tái)閱讀課文說(shuō)出為掌握本實(shí)驗(yàn)做

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）帶正電的帶電體A置于鐵架實(shí)驗(yàn)器材了解鋪墊

臺(tái)旁，把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1、實(shí)驗(yàn)步驟

P2、P3等位置。

（2）帶電體A與小球間的作用力會(huì)隨距離的

不同怎樣改變呢？

（3）在同一位置增大或減小小球所帶的電荷

量，作用力又會(huì)怎樣變化？電荷之間作用力的大

小與哪些因素有關(guān)？

出示圖片：庫(kù)侖定律的演示動(dòng)畫(huà)觀看庫(kù)侖定律鍛煉學(xué)生的觀察

的演示動(dòng)畫(huà)并和總結(jié)能力

在學(xué)生總結(jié)的基礎(chǔ)上教師總結(jié)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)可以看到，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。

思考：電荷之間的作用力會(huì)不會(huì)與萬(wàn)有引力

具有相似的形式呢？也就是說(shuō)，電荷之學(xué)生思考為下面的庫(kù)侖定

律的內(nèi)容理解記

間的相互作用力，會(huì)不會(huì)與它們電荷量的乘積成

憶打下基礎(chǔ)

正比，與它們之間距離的二次方成反比？

卡文迪許和普里斯特等人都確信“平方反比”

規(guī)律適用于電荷間的力。定量討論電荷間的相互作

用則是兩千年后的法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵?。他設(shè)計(jì)了一

個(gè)十分精妙的實(shí)驗(yàn)（扭秤實(shí)驗(yàn)），對(duì)電荷之間的作

用力開(kāi)展研究。庫(kù)侖做了大量實(shí)驗(yàn)，于1785年得

出了庫(kù)侖定律。

1.庫(kù)侖定律內(nèi)容

真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與

它們的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。這個(gè)規(guī)學(xué)生記憶庫(kù)侖加強(qiáng)學(xué)生對(duì)庫(kù)侖

律叫作庫(kù)侖定律。這種電荷之間的相互作用力叫作定律內(nèi)容并說(shuō)定律的理解

靜電力或庫(kù)侖力。出它的適用條

2.適用條件件

嚴(yán)格說(shuō)，這個(gè)定律只適用于真空中的兩個(gè)靜止

的點(diǎn)電荷。

說(shuō)明：實(shí)際上對(duì)空氣中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷，或運(yùn)

動(dòng)速度不大的兩個(gè)點(diǎn)電荷也可以用庫(kù)侖定律它們

的靜電力。

3.點(diǎn)電荷

(1)當(dāng)帶電體之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(duì)閱讀課文記憶鍛煉學(xué)生的自主

它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電了解點(diǎn)電荷學(xué)習(xí)能力

體可以看作帶電的點(diǎn)，叫作點(diǎn)電荷。

(2)點(diǎn)電荷是理想化的物理模型

點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的理想

化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在。

(3)點(diǎn)電荷只具有相對(duì)意義

點(diǎn)電荷是一個(gè)相對(duì)的概念，一個(gè)帶電體能否看

作點(diǎn)電荷，是相對(duì)于具體問(wèn)題而言的，不能單憑其

大小和形狀確定。

從宏觀意義上討論電子、質(zhì)子等帶電粒子時(shí)，

完全可以把它們視為點(diǎn)電荷。

二、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)

1.庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置

庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)裝置：庫(kù)侖扭秤

器材組成

細(xì)銀絲、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不

帶電的小球B

出示圖片：庫(kù)侖扭秤

實(shí)驗(yàn)原理：A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，

通過(guò)懸絲扭轉(zhuǎn)的角度來(lái)比較力的大小。閱讀課文觀察為理解庫(kù)侖的實(shí)

實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法庫(kù)侖扭秤的組驗(yàn)打下基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)步驟（1）探究F與r的關(guān)系成、原理、步

①裝置如圖：細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，驟，了解實(shí)驗(yàn)

棒的一端是一個(gè)小球A，另一端通過(guò)物體B使絕緣中應(yīng)用的控制

棒平衡，懸絲處于自然狀態(tài)。變量法

再次出示庫(kù)侖扭秤圖片

②把另一個(gè)帶電的金屬小球C插入容器并使它

接觸A，從而使A與C帶同種電荷。

③將C和A分開(kāi)，再使C靠近A，A和C之

間的作用力使A遠(yuǎn)離。扭轉(zhuǎn)懸絲，使A回到初始

位置并靜止，通過(guò)懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大

小。

④保持A、C的電量不變，改變A和C之間的

距離r，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，就可以找到力F

與距離r的關(guān)系。

（2）探究F與q的關(guān)系

①使一個(gè)帶電金屬小球與另一個(gè)不帶電的完

全相同的金屬小球接觸，前者的電荷量就會(huì)分給后

者一半。多次重復(fù)，可以把帶電小球的電荷量q分

為······

②保持A、C的距離不變，通過(guò)上述方法改變

A、C的電量q1、q2，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，

便可找出F與q1、q2的關(guān)系。

知識(shí)拓展

出示視頻：用微量天平做庫(kù)侖定律實(shí)驗(yàn)視頻

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1）保持A、C電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二

次方成反比F∝1/r2

（2）保持A、C之間距離不變時(shí)，F(xiàn)與q1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)掌握庫(kù)侖定律的

q2的乘積成正比F∝q1q2實(shí)驗(yàn)結(jié)論公式

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可以得到如下關(guān)系式：

2.庫(kù)侖定律的表達(dá)式：

（1）式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電常量。

（2）方向：在兩點(diǎn)電荷的連線上，同種電荷

相斥，異種電荷相吸。

（3）在國(guó)際單位制中，電荷量的單位是庫(kù)侖

（C），力的單位是牛頓（N），距離的單位是米（m）。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定k的數(shù)值是

k＝9.0×109N·m2/C

思考討論：有人根據(jù)推出當(dāng)r→0時(shí)，

F→∞，你認(rèn)為他的說(shuō)法正確嗎？

參考答案：從數(shù)學(xué)角度分析似乎正確，但從物學(xué)生思考討論加強(qiáng)對(duì)庫(kù)侖定律

理意義上分析，這種看法是錯(cuò)誤的。因?yàn)楫?dāng)r→0的理解

時(shí)，兩帶電體已不能看作點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律及其公

式也就不再適用了。

三、靜電力計(jì)算

庫(kù)侖是一個(gè)非常大的電荷量單位根據(jù)庫(kù)侖定

律，兩個(gè)電荷量為1C的點(diǎn)電荷在真空

中相距1m時(shí)，相互作用力是9.0×109N。差不多

相當(dāng)于一百萬(wàn)噸的物體所受的重力！

通常，一把梳子和衣袖摩擦后所帶的電荷量不

到百萬(wàn)分之一庫(kù)侖，但天空中發(fā)生閃電之前，巨大

的云層中積累的電荷量可達(dá)幾百庫(kù)侖。

1.庫(kù)侖定律的應(yīng)用

庫(kù)侖定律既可以計(jì)算庫(kù)侖力的大小，還可以判

斷庫(kù)侖力的方向。當(dāng)帶電體帶負(fù)電荷時(shí)，不必將負(fù)

號(hào)代人公式中，只將電荷量的絕對(duì)值代入公式算出

力的大小，再依據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相

互吸引來(lái)判斷方向。

【例題1】在氫原子內(nèi)，氫原子核與電子之間

的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子核與電子

之間的靜電力和萬(wàn)有引力。

分析氫原子核與質(zhì)子所帶的電荷量相同，是在老師的引導(dǎo)規(guī)范學(xué)生的計(jì)算

1.6×10-19C。電子帶負(fù)電，所帶的電荷量也是下學(xué)生分析計(jì)步驟

1.6×10-19C。質(zhì)子質(zhì)量為1.67×10-27kg，電子質(zhì)量算

為9.1×10-31kg。根據(jù)庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律就

可以求解。

解：根據(jù)庫(kù)侖定律，它們之間的靜電力

根據(jù)萬(wàn)有引力定律，它們之間的萬(wàn)有引力

氫原子核與電子之間的靜電力是萬(wàn)有引力的

2.3×1039倍?？梢?jiàn)，微觀粒子間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小

于庫(kù)侖力。因此，在研究微觀帶電粒子的相互作用

時(shí)，可以把萬(wàn)有引力忽略。

2.靜電力的疊加原理

（1）如果存在兩個(gè)以上點(diǎn)電荷，那么，每個(gè)

點(diǎn)電荷都要受到其他所有點(diǎn)電荷對(duì)它的作用力。兩

個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不會(huì)因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存

在而有所改變。閱讀課文了解理解掌握.靜電力

（2）兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷靜電力的疊加的疊加原理，為

的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用原理下面例題的完成

力的矢量和。打下基礎(chǔ)

說(shuō)明：庫(kù)侖定律是電磁學(xué)的基本定律之一。庫(kù)

侖定律給出的雖然是點(diǎn)電荷之間的靜電力，但是任

何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的。

所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫(kù)侖定

律就可以求出帶電體之間的靜電力的大小和方向。

例如：均勻帶電球、均勻帶電球殼：對(duì)球外空

間的點(diǎn)電荷作用，可以等效為電荷集中在球心的點(diǎn)

電荷，再用庫(kù)侖定律求力。

【例題2】真空中有三個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，它

們固定在邊長(zhǎng)為50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)

上，每個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量都是2.0×10-6C，求它

們各自所受的靜電力。

在老師的引導(dǎo)規(guī)范學(xué)生的計(jì)算

下學(xué)生分析計(jì)步驟

算

一個(gè)點(diǎn)電荷所受的靜電力

分析：根據(jù)題意作圖。每個(gè)點(diǎn)電荷都受到其他

兩個(gè)點(diǎn)電荷的斥力，因此，只要求出一個(gè)點(diǎn)電荷（例

如q3）所受的力即可。

解:根據(jù)庫(kù)侖定律，點(diǎn)電荷q3共受到F1和F2

兩個(gè)力的作用。其中

q1＝q2＝q3＝q

每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)電荷之間的距離r都相同，所以

根據(jù)平行四邊形定則可得

F＝2F1cos30°＝0.25N

點(diǎn)電荷q3所受的合力F的方向?yàn)閝1與q2

連線的垂直平分線向外。

每個(gè)點(diǎn)電荷所受的靜電力的大小相等，數(shù)值均

為0.25N，方向均沿另外兩個(gè)點(diǎn)電荷連線的垂直平

分線向外。

課堂練習(xí)

1.“點(diǎn)電荷”是指_________________________

是一種理想化模型。庫(kù)侖定律是電磁學(xué)的基本定律學(xué)生練習(xí)鞏固本節(jié)的知識(shí)

之一，可表述為：真空中兩個(gè)靜止________之間的

相互作用力，跟它們電荷量的乘積成____比，跟它

們距離的二次方成_____比，作用力的方向在它們

的________上。

答案：當(dāng)帶電體本身的大小和形狀對(duì)帶電體間

的作用力影響可忽略不計(jì)時(shí)；點(diǎn)電荷；正；反；連

線。

2.固定的A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷都帶負(fù)電，相距

10cm，今將第三個(gè)點(diǎn)電荷C放在A、B之間連線上

距A為2cm，C恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則A、B兩點(diǎn)

電荷電量之比QA:QB=______。

答案：1:16

3.真空中有兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷，若保持它們之

間的距離不變，而把它們的電荷量都變?yōu)樵瓉?lái)的3

倍，則兩電荷間的庫(kù)侖力將變?yōu)樵瓉?lái)的()

A．7倍B．8倍C．9倍D．10倍

答案：C

4．某同學(xué)為了探究影響電荷間相互作用力的

因素，進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn):M是一個(gè)帶正電的物體，

把系在絲線上的帶正電的輕質(zhì)小球先后掛在P1、

P2、P3位置，發(fā)現(xiàn)絲線偏離豎直方向的角度逐漸變

小，這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明電荷之間的作用力（）

A．隨著電荷量的增大而增大

B．與兩電荷量的乘積成正比

C．隨著電荷間距離的增大而減小

D．與電荷間距離的平方成反比

答案：C

5.如圖所示，O是一個(gè)放置在絕緣支架上的帶

電小球，P是用絕緣絲線懸掛的另一帶電小球。由

于它們之間存在相互作用，P靜止時(shí)懸線與豎直方

向成一夾角：現(xiàn)將帶電小球O向右移動(dòng)少許，使O、

P間距離減小，當(dāng)小球P再次靜止時(shí)，與原來(lái)狀態(tài)

比較，懸線與豎直方向的夾角（）

A．增大B．減小C．沒(méi)有變化

D．如何變化不能確定

答案：A

拓展提高

1.有兩個(gè)完全相同的金屬小球A和B(它們的大

小可忽略不計(jì))，分別帶電荷量q和5q，當(dāng)它們?cè)?/p>

真空中相距一定距離時(shí)，A球?qū)球的斥力為F，

若用絕緣手柄移動(dòng)這兩個(gè)小球，使它們相接觸后分

別再放回原處，則它們間的作用力變?yōu)椋ǎ?/p>

A．FB．1.8FC．3FD．6F

答案：B

2.如圖所示，絕緣輕桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，一端通過(guò)鉸鏈

固定在絕緣水平面，另一端與帶電量大小為Q的金

屬小球1連接，另一帶正電、帶電量也為Q的金屬

小球2固定在絕緣水平面上。平衡后，輕桿與水平

面夾角為30°，小球1、2間的連線與水平面間的

夾角也為30°．則關(guān)于小球1的說(shuō)法正確的是（已

知靜電力常量為k）（）

A．小球1帶正電，重力為Kq2/L2

B．小球1帶負(fù)電，重力為Kq2/L2

C．小球1帶正電，重力為Kq2/3L2

D．小球1帶負(fù)電，重力為Kq2/3L2

答案：A

3.兩個(gè)用相同材料制成的半徑相等的帶電金屬

小球（可看成點(diǎn)電荷），其中一個(gè)球的帶電量的絕

對(duì)值是另一個(gè)的5倍，當(dāng)它們靜止于空間某兩點(diǎn)時(shí)，

靜電力大小為F?，F(xiàn)將兩球接觸后再放回原處，則

它們間靜電力的大小可能為（）

A．7/5FB．4/5FC．11/5FD．9/5F

答案：BD

課堂小結(jié)梳理自己本節(jié)根據(jù)學(xué)生表述，

1.庫(kù)侖定律