1.2库伦定律(教案)

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1、1.2库伦定律（教案）（两课时）【教学目标】1、定性认识库仑力（静电力）与什么有关2、知道库伦扭秤实验3、理解理想模型：点电荷，感悟科学研究中建立理想模型的重要意义4、理解库伦定律的文字表述及其公式表达5、通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性【教材分析】本节内容的核心是库伦定律，它阐明了带电体相互作用的规律，为整个电磁学奠定了基础。因此整节课的教学围绕库伦定律展开。从定性探究到定量探究。由于中学阶段完成库伦定律的实验探究比较有难度，在教学中采用视频和实物定性研究向结合的方式，尽量让学生了解和经历实验的过程，使得到的结果更具有说服力。【教学过程】复习引入：用三种起电方式和电荷

2、间的相互作用解释静电铃的原理。人们对电荷的认识是通过研究并认识电荷间的相互作用而获得的。沿袭牛顿对力的定义，将电荷间的相互作用力成为库仑力或静电力。这个力就是我们这节课要研究的核心问题。一、库仑力q1q2静止电荷之间的相互作用，称为静电力或库仑力。二、探究影响电荷间相互作用的因素1、猜想：库伦力可能与带电体的电荷量和两者之间的距离有关2、实验验证①实验装置（如右图所示）：引导学生从研究目的出发，设计实验装置，使实验装置能实现预期的作用。②观察现象：（结合视频演示）改变小球电量和两小球间距离，观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应于两球间静电力的大小。③实验结果：电荷之间的作用力随电荷量增大而增大

3、，随距离的增大而减小（定性）。三、库伦定律1、库伦定律：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正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上2、表达式3、库伦定律的说明：①适用范围：A．点电荷（理想模型）当带电体间距离比它们自身的大小大很多，当带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们间作用力的影响可忽略不计时，可将其看做有电荷量的点（R《r）B．均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，r是两球心间的距离C．公式不适用于r→0的情况②k：比例系数，称为静电力常量。A．国际单位：B．静电力常量是一个与带电体周围介质有关的量A．真空中（空气中近似相等）B．物理意义：两

4、个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N。课堂练习：估算一下，这么大的库仑力相当于多重的物体相距1米时的万有引力？G=6.67×10-11Nm2/kg2（1010kg）③使用库伦定律计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，谈后根据同性相斥、异性相吸判断方向ABC④库仑力（静电力）具有自己独特的大小和方向，同时它也具有力的一切性质（独立性、合成和分解时遵守平行四边形定则，相互作用力）一、库伦扭秤实验实验装置和实验原理如右图所示。当带同种电的C球与A球靠近时，A球受到库伦力的作用带动金属丝扭转。转动上方的旋钮使AB回到原位置，根据两次刻度值差反求出AC间的作用力的

5、大小。库伦扭秤测量出了静电力常量的值。二、库伦定律与万有引力定律问题：分析库伦扭秤实验中小球在水平面内受力状况问题：两球AC间的万有引力是否影响扭秤扭转？例题：已知氢核的质量是1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力在一般尺度下，带电体间的库伦力远远大于万有引力，万有引力的影响可以忽略。有奖征集：如何在库伦扭秤实验中尽量减小万有引力对静电力的影响？练习1、两个半径相同的金属小球其球心间距r远远大于球半径R，带电荷量之比为1：7，两者相互接触后再放回原来位置上，则相互作用力可能

6、为原来的（CD）A.4/7B.3/7C.9/7D.16/7思维严密，考虑多种情况q1q3q2F1F2F练习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，每个点电荷都是+2×10-6C，求它们各自所受的库仑力三个点电荷的受力情况都相同，以q3为例，q3受到大小相同的库仑力F1和F2，，合力方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外（库仑力的合成）练习3、若上题中将点电荷q1与q2变成一根均匀带电直棒，带电量为（q1+q2），此棒对q3的作用力方向如何？任何带电体都可以看做是由点电荷组成。根据对称性可知杆上的各个点电荷对q3的合力方向沿着杆中垂线的方向。AB练习4、在一条直线上

7、有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电荷量为+Q，B带电荷量为-9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态。则C应带什么性质的电荷，电荷量为多少？[解析]①从相互作用力的方向上分析，每个电荷受另外两个电荷的作用力的方向应该相反——“同夹异”②从作用力的大小上来说，引入的第三个点电荷应该离大电荷远、离小电荷近——“远大近小”、或“大夹小”[解]根据力的平衡条件可知，C必须带负电，且在