庫(kù)侖定律教案(教師版)6頁(yè)

1、庫(kù)侖定律教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】庫(kù)侖定律既是電荷間相互作用的基本規(guī)律，又是庫(kù)侖定律是學(xué)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差概念的基礎(chǔ)，也是本章重點(diǎn)，不僅要求學(xué)生定性知道，而且還要求定量了解和應(yīng)用。對(duì)庫(kù)侖定律的講述，教材是從學(xué)生已有認(rèn)識(shí)出發(fā)，采用了一個(gè)定性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而得出結(jié)論。庫(kù)侖定律是學(xué)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差概念的基礎(chǔ)，也是本章重點(diǎn)。展示庫(kù)侖定律的內(nèi)容和庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)這一定律的過(guò)程，并強(qiáng)調(diào)該定律的條件和意義。教學(xué)重點(diǎn)：庫(kù)侖定律及其理解與應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：庫(kù)侖定律的實(shí)驗(yàn)探究【教學(xué)過(guò)程】引入新課 引入實(shí)驗(yàn)庫(kù)倫實(shí)驗(yàn)庫(kù)倫定律對(duì)定律的解釋比較庫(kù)倫定律與萬(wàn)有引力的區(qū)別拓展庫(kù)侖力作用下力學(xué)問(wèn)題的求解方法一、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電荷間作用力的決定因素（一

2、）定性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)定性探究？(1) 你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)應(yīng)采取什么方法來(lái)研究電荷間相互作用力與可能因素的關(guān)系？學(xué)生：控制變量法。(2) 請(qǐng)閱讀教材，如果要比較這種作用力的大小可以通過(guò)什么方法直觀的顯示出來(lái)？學(xué)生：比較懸線偏角的大小(3)實(shí)驗(yàn)前先思考:可用什么方法改變帶電體的電荷量?定性實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)條件：保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的干燥和無(wú)流動(dòng)的空氣（二） 定量實(shí)驗(yàn)探究，結(jié)合物理學(xué)史，得出庫(kù)侖定律：提出問(wèn)題：帶電體間的作

3、用力與距離及電荷量有怎樣的定量關(guān)系呢?根據(jù)我們的定性實(shí)驗(yàn)，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(wàn)有引力具有相似的形式呢？事實(shí)上，在很早以前，一些學(xué)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(guī)律適用于電荷間的作用力。但是僅靠一些定性的實(shí)驗(yàn)，不能證明這樣的結(jié)論。而這一猜想被庫(kù)倫所證實(shí)，庫(kù)侖在探究三者之間的定量關(guān)系時(shí)，定量實(shí)驗(yàn)在當(dāng)時(shí)遇到的三大困難： 帶電體間作用力小，沒(méi)有足夠精密的測(cè)量?jī)x器；怎樣確定帶電體間的作用力的數(shù)量關(guān)系？ 沒(méi)有電量的單位，無(wú)法比較電荷的多少；怎樣確定電荷量的數(shù)量關(guān)系？ 帶電體上電荷分布不清楚，難測(cè)

4、電荷間距離。怎樣測(cè)定電荷間的距離？同學(xué)們，如果是你，你能想到怎樣的方法來(lái)解決這些困難？引導(dǎo)學(xué)生用類比的方法得出三大困難的對(duì)策：卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)庫(kù)侖扭稱實(shí)驗(yàn)， 對(duì)稱性等分電荷法， 質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)電荷、放大思想：力很小，但力的作用效果（使懸絲扭轉(zhuǎn)）可以比較明顯。、轉(zhuǎn)化思想：力的大小正比于懸絲扭轉(zhuǎn)角，通過(guò)測(cè)定懸絲扭轉(zhuǎn)角度倍數(shù)關(guān)系即可得到力的倍數(shù)關(guān)系、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(kāi)，每小球帶電Q/2，同理可得Q/4、Q/8、Q/16等等電量的倍數(shù)關(guān)系（電荷在兩個(gè)相同金屬球之間等量分配）。課件演示電荷在相同的兩個(gè)金屬球間的等量分配。理想化模型思想：把帶電金屬小球看作點(diǎn)電荷（理想化

5、模型）利用刻度尺間接測(cè)量距離。點(diǎn)電荷：當(dāng)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(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電體可以看做帶電的點(diǎn)，叫點(diǎn)電荷。它是一個(gè)理想化模型，實(shí)際上點(diǎn)電荷不存在。 (與“質(zhì)點(diǎn)”進(jìn)行比較)（例題1）電荷間相互作用力與電荷間距離成平方反比關(guān)系，與電荷電量乘積成正比。二、 庫(kù)侖定律：內(nèi)容：真空中兩個(gè)點(diǎn)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(gè)規(guī)律叫做庫(kù)侖定律。電荷間這種相互作用的電力叫做靜電力或庫(kù)侖力。（例題2）公式: 說(shuō)明:k為靜電力常量, k=9.0×109N.m2/C2

6、,其大小是用實(shí)驗(yàn)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(kù)侖定律計(jì)算時(shí)，各物理量的單位必須是：F：N，Q：C，r：m。. 庫(kù)侖定律的適用條件：真空中，兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用。讓學(xué)生回答實(shí)際帶電體可以看成點(diǎn)電荷的條件。思考：當(dāng)r趨向于0時(shí)，F(xiàn)趨向于無(wú)窮大嗎？關(guān)于點(diǎn)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(jì)算時(shí)，點(diǎn)電荷電量用絕對(duì)值代入公式進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向。F是Q1與Q2之間的相互作用力，是Q1對(duì)Q2的作用力，也是Q2對(duì)Q1的作用力的大小，是一對(duì)作用力和反作用力，即大小相等方向相反。庫(kù)侖力(靜電力)是與重力，彈力，摩擦力并列的。 任意

7、帶電體可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的，所以，知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫(kù)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(kù)侖定律與萬(wàn)有引力定律的比較課本例題1小結(jié)： 庫(kù)侖定律在應(yīng)用時(shí)，可以不代入電性符號(hào)，直接代入絕對(duì)值，最后判定方向； 計(jì)算說(shuō)明萬(wàn)有引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力，以后在研究微觀帶電粒子的相互作用力時(shí),通?？梢院雎匀f(wàn)有引力.庫(kù)倫定律萬(wàn)有引力不同點(diǎn)方向庫(kù)侖力是電荷間通過(guò)電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)相互作用的,并且它們的電性共同決定了發(fā)生的庫(kù)侖力是引力還是斥力萬(wàn)有引力是兩個(gè)物體（因?yàn)橘|(zhì)量）通過(guò)引力場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)相互作用的,并且只能是引力.適用范圍庫(kù)倫定律適用于真空中點(diǎn)電荷萬(wàn)有引力適用于質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)量分布均

8、勻的球體相同點(diǎn)（1）都是遵從平方反比的定律,而且都是跟距離的平方成反比.（2）都是跟相互作用的兩個(gè)物體有關(guān),前者跟它們的電荷量有關(guān),后者跟它們的質(zhì)量有關(guān),并且都不約而同的成正比.（3）都是跟一個(gè)常數(shù)成正比,前者是靜電常數(shù)k,后者是萬(wàn)有引力常數(shù)G四、 庫(kù)侖力作用下的力學(xué)問(wèn)題求解兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)電荷的作用力的矢量和。（例題3）課本例題2 小結(jié)：選擇研究對(duì)象，畫(huà)出受力圖，由庫(kù)倫定律和平行四邊形定則求解。（例題4）三個(gè)自由電荷的平衡問(wèn)題：三點(diǎn)共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠(yuǎn)大【考點(diǎn)】點(diǎn)電荷的理解例題1下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)法中，正確的是()A體積大的帶電體

9、一定不是點(diǎn)電荷B當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體可看做點(diǎn)電荷C點(diǎn)電荷就是體積足夠小的電荷D點(diǎn)電荷是電荷量和體積都很小的帶電體答案 B解析帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不能以體積大小、電荷量多少而論，故A、C、D錯(cuò)一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，要依具體情況而定，只要在測(cè)量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略，即可視為點(diǎn)電荷故B正確庫(kù)倫定律的理解例題2 關(guān)于庫(kù)侖定律，以下說(shuō)法中正確的是()A庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的帶電體B庫(kù)侖定律是實(shí)驗(yàn)定律C庫(kù)侖定律僅適用于靜止電荷間的相互作用D根據(jù)庫(kù)侖定律，當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離趨近于零時(shí)，則庫(kù)侖力趨近

10、于無(wú)窮大答案 B解析一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷不以它的體積大小來(lái)確定，體積小的帶電體不一定能視為點(diǎn)電荷，A錯(cuò)；庫(kù)侖定律是在大量的實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的，B對(duì)；庫(kù)侖定律適用于真空中的點(diǎn)電荷，電荷間的庫(kù)侖力與電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；當(dāng)兩帶電體很近時(shí)，它們已不能看做是點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律不再適用，不能再用k來(lái)計(jì)算電荷間的庫(kù)侖力，D錯(cuò)庫(kù)倫定律的應(yīng)用3相隔一段距離的兩個(gè)點(diǎn)電荷，它們之間的靜電力為F，現(xiàn)使其中一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，同時(shí)將它們間的距離也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則它們之間的靜電力變?yōu)?)A. B4F C2F D.答案 A解析Fk，F(xiàn)kk，選A.合力求解4如圖所示，三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3固

11、定在一直線上，q2與q3間距離為q1與q2間距離的2倍，每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零，由此可以判定，三個(gè)電荷的電荷量之比為()A(9)4(36) B9436C(3)2(6) D326答案 A解析本題可運(yùn)用排除法解答分別取三個(gè)電荷為研究對(duì)象，由于三個(gè)電荷只在靜電力(庫(kù)侖力)作用下保持平衡，所以這三個(gè)電荷不可能是同種電荷，這樣可立即排除B、D選項(xiàng)，故正確選項(xiàng)只可能在A、C中若選q2為研究對(duì)象，由庫(kù)侖定律知：，因而得：q1q3，即q34q1.選項(xiàng)A恰好滿足此關(guān)系，顯然正確選項(xiàng)為A.【鞏固提升】1對(duì)于庫(kù)侖定律，下列說(shuō)法正確的是()A只要是計(jì)算真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力，就可使用公式FkB兩個(gè)帶電

12、小球即使相距非常近，也能用庫(kù)侖定律計(jì)算庫(kù)侖力C相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們受到的庫(kù)侖力大小一定相等D庫(kù)侖定律中的靜電力常量k只是一個(gè)比例常數(shù)，只有數(shù)值，沒(méi)有單位2A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離恒定，當(dāng)其他電荷移到A、B附近時(shí)，A、B之間的庫(kù)侖力將()A可能變大 B可能變小C一定不變 D不能確定3兩個(gè)完全相同的小金屬球，它們的帶電荷量之比為51(皆可視為點(diǎn)電荷)，它們?cè)谙嗑嘁欢ň嚯x時(shí)相互作用力為F1，如果讓它們接觸后再放回各自原來(lái)的位置上，此時(shí)相互作用力變?yōu)镕2，則F1F2可能為()A52 B54 C56 D594兩個(gè)帶有同種電荷的小球A、B，放在光滑絕緣水平面上，其中小球A

13、固定，小球B只在庫(kù)侖力作用下由靜止開(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球B的加速度a和速度v的變化是()Aa一直在增大 Ba一直在減小Cv一直在增大 Dv一直在減小5如圖所示，兩根細(xì)線掛著兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A、B，上、下兩根細(xì)線的拉力分別為FA、FB，現(xiàn)使兩球帶同種電荷，此時(shí)上、下細(xì)線受力分別為FA，F(xiàn)B，則()AFAFA，F(xiàn)BFBBFAFA，F(xiàn)BFBCFAFA，F(xiàn)BFBDFAFA，F(xiàn)BFB6如圖所示，兩個(gè)帶電小球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，電荷量分別為q1、q2.靜止時(shí)兩懸線與豎直方向的夾角分別為1、2，且恰好處于同一水平面上下列說(shuō)法正確的是()A若q1q2，則12B若q1q2，則12C若m

14、1m2，則12D若m1m2，則127如圖所示，把質(zhì)量為2.0×103 kg的帶電小球B用細(xì)線懸掛起來(lái)若將帶電荷量為4.0×108 C的小球A靠近B，則平衡時(shí)細(xì)線與豎直方向成45°角已知A、B在同一水平面上且相距0.3 m，B球所帶的電荷量為_(kāi) C(取g10 m/s2)8真空中光滑絕緣平面上，分別放置兩個(gè)電荷量為Q、9Q的點(diǎn)電荷A、B，如圖6所示，且A、B間的距離為60 cm.然后在另一位置放置點(diǎn)電荷C，這時(shí)三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)，求C的電荷量以及相對(duì)A的位置9兩個(gè)完全相同的小球A和B，只有A帶有一定的電荷量，A、B接觸后分開(kāi)，相距1 m時(shí)測(cè)得相互作用力等于1 N

15、，求接觸前A的電荷量是元電荷的多少倍？10行星繞恒星運(yùn)動(dòng)由萬(wàn)有引力提供向心力，電子繞原子核運(yùn)動(dòng)由庫(kù)侖力提供向心力，已知電子的質(zhì)量為m，原子核與電子的帶電荷量都為e，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，靜電力常量為k，求：(1)電子轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度；(2)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期鞏固提升1 AC解析庫(kù)侖定律的表達(dá)式Fk的適用條件是真空中的點(diǎn)電荷，而不是任意情況下的帶電體，所以選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；兩個(gè)點(diǎn)電荷之間受到的靜電力互為作用力與反作用力，所以選項(xiàng)C正確；靜電力常量k9.0×109 N·m2/C2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2 C解析根據(jù)庫(kù)侖定律，兩個(gè)點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力只跟兩個(gè)電荷的電荷量和它們間的距

16、離有關(guān)，因此它們間的庫(kù)侖力不會(huì)受到外界的影響選項(xiàng)C正確3 BD解析根據(jù)庫(kù)侖定律，它們接觸前的庫(kù)侖力為F1k.若帶同號(hào)電荷，接觸后的帶電荷量相等，都為3q，此時(shí)庫(kù)侖力為F2k；若帶異號(hào)電荷，接觸時(shí)電荷先中和后平分，接觸后的帶電荷量也相等，都為2q，此時(shí)庫(kù)侖力為F2k.由以上計(jì)算可知選項(xiàng)B、D正確4 BC解析本題考查的知識(shí)點(diǎn)是牛頓第二定律和庫(kù)侖定律B在A的靜電斥力的作用下，向遠(yuǎn)離A的方向做加速運(yùn)動(dòng)，C對(duì)，D錯(cuò)A、B間隔越來(lái)越遠(yuǎn)，由牛頓第二定律得kmBaB，r逐漸變大，則aB逐漸減小，故A錯(cuò)，B對(duì)5 B解析兩個(gè)小球都不帶電時(shí)，F(xiàn)AGAFB，F(xiàn)BGB；使兩球帶同種電荷后，F(xiàn)AF斥GAFB，F(xiàn)BGBF斥

17、FAFA，故FBFB，B項(xiàng)正確6 CD解析A、B之間的靜電力是作用力和反作用力的關(guān)系，所以不論A、B哪個(gè)帶的電荷量大，它們受到的靜電力大小相等、方向相反，由平衡條件得tan .可見(jiàn)質(zhì)量相同，偏角相同；質(zhì)量越大，懸線與豎直線的偏角越小故選項(xiàng)C、D正確7 5×106解析以小球B為研究對(duì)象，其受力分析如圖所示，設(shè)小球B所帶的電荷量為qB，由平衡條件可知：kmgtan 45°代入數(shù)據(jù)解得：qB5×106 C.8Q在A點(diǎn)左側(cè)距A 30 cm處解析由于三個(gè)點(diǎn)電荷中每個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)，三個(gè)點(diǎn)電荷應(yīng)位于同一條直線上設(shè)Q、9Q如圖所示放置，根據(jù)“三點(diǎn)共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠(yuǎn)大” 原則，C應(yīng)放在A、B連線A點(diǎn)左側(cè)，