1.2 库伦定律 课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第三册

1.2《库伦定律》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 鲁科版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于鲁科版高中物理必修第一册第一章第二节，是静电学的开篇核心内容之一。库伦定律作为描述真空中两个静止点电荷之间相互作用力的基本规律，是整个电磁学体系的基石。教材通过实验探究引出定律表达式，强调科学建模与定量分析的过程，体现了“从实验到理论”的物理思想。内容承接初中对电荷的基本认识，为后续电场强度、电势能等概念的学习奠定基础，具有承上启下的关键作用。
学情分析
高二学生已具备一定的力学基础（如牛顿定律、矢量合成），并初步了解电荷的性质。但在抽象思维方面仍存在局限，对微观电荷间作用力缺乏直观感知。同时，学生刚接触平方反比关系和矢量叠加，容易在方向判断和多电荷系统受力分析中出错。此外，部分学生数学运算能力较弱，影响公式应用。因此，教学中需借助类比（如万有引力）、可视化模拟和分层任务设计，帮助学生突破认知障碍，提升建模与推理能力。
课时教学目标
物理观念
1. 理解库伦定律的内容、适用条件及其数学表达式，掌握静电力的大小计算与方向判断方法。
2. 能区分点电荷模型与实际带电体，理解理想化模型在物理研究中的意义。
科学思维
1. 经历从实验现象到物理规律的归纳过程，发展演绎推理与模型建构能力。
2. 能运用库伦定律解决两个及以上点电荷系统的静电力合成问题，提升矢量分析能力。
科学探究
1. 通过模拟“库伦扭秤实验”情境，体会控制变量法在探究物理规律中的应用。
2. 设计简单方案验证电荷间作用力与距离、电量的关系，增强实验设计与数据分析能力。
科学态度与责任
1. 感悟库伦在缺乏现代测量工具下精巧实验设计的科学精神，培养严谨求实的态度。
2. 认识静电现象在生活中的广泛应用（如静电除尘、复印机）与潜在危害（如加油站静电起火），增强社会责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 库伦定律的表达式、适用条件及静电力的计算方法。
2. 点电荷的理想化模型及其应用条件。
难点
1. 多个点电荷共存时静电力的矢量合成与方向判断。
2. 对库伦扭秤实验原理的理解及其科学思想的领悟。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验模拟法
教具准备
多媒体课件、库伦扭秤实验动画视频、静电小球演示装置、电子白板、学习任务单
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、生活现象激趣，引出探究主题 （一）、演示静电吸引现象，激发认知冲突。
教师手持一根经丝绸摩擦后的玻璃棒，靠近悬挂的轻质泡沫小球，小球被吸引并发生摆动。随后，用另一根带电橡胶棒靠近，观察排斥现象。提问：“我们已经知道同种电荷相斥、异种电荷相吸，但这种力到底有多大？它和哪些因素有关？比如两个电荷离得远一点，力会不会变小？电荷量多一点，力会不会变大？”引导学生回忆万有引力定律的形式，提出类比猜想：“会不会也像引力一样，与距离平方成反比？”
（二）、讲述库伦研究背景，营造历史情境。
教师讲述：“18世纪末，法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库伦就面临这样的问题。当时没有精密电子仪器，他如何测量微弱的静电力？他发明了一种极其灵敏的‘扭秤’装置——就像一根细线吊着横杆，两端各挂一个小球。当另一个带电体靠近时，静电力使横杆扭转，扭转角度就能反映力的大小。”播放一段30秒的库伦扭秤实验动画，展示其精巧结构。“今天，我们就化身‘小小库伦’，沿着他的足迹，揭开静电力的神秘面纱。” 1. 观察实验现象，描述所见。
2. 回忆电荷间相互作用规律。
3. 提出静电力可能与距离、电荷量有关的假设。
4. 对比万有引力，进行类比推理。
评价任务 现象描述：☆☆☆
提出假设：☆☆☆
类比迁移：☆☆☆
设计意图 通过真实可感的静电实验迅速吸引学生注意力，建立生活与物理的联系；以历史人物和经典实验为线索，构建探究情境，激发求知欲；引导学生从定性感知走向定量思考，为后续规律探究做好心理铺垫。
新知建构
【15分钟】 一、模拟实验探究，归纳库伦定律 （一）、控制变量法探究F与r的关系。
教师在电子白板上展示模拟实验界面：左侧为固定电荷Q，右侧为可移动电荷q，二者间距r可调，力的大小F由动态柱状图显示。引导：“我们先固定两个电荷的电量，只改变它们之间的距离。”设定Q=q=2×10 C，依次将r从0.2m调整至0.4m、0.6m、0.8m、1.0m，记录每组r与F的数据。组织学生分组讨论：“F随r如何变化？尝试绘制F-r图像。若画F-1/r 图像呢？”学生代表汇报结果，发现F与1/r 成正比关系。教师强调：“这说明静电力遵循平方反比律，与万有引力形式相似，但本质不同。”
（二）、探究F与q 、q 的关系。
继续使用模拟实验，固定r=0.5m，先保持q 不变，改变q （如1×10 C、2×10 C、3×10 C），观察F的变化趋势。再保持q 不变，改变q ，重复操作。引导学生总结：“当一个电荷量增大时，力如何变化？两个电荷量都增大呢？”学生得出F∝q q 的结论。教师补充：“库伦当年正是通过精确测量扭转角与电荷量、距离的关系，最终得出这个结论。”
（三）、整合规律，形成库伦定律表达式。
教师引导：“结合刚才的两个结论，F∝q q 且F∝1/r ，那么F应该等于什么？”学生尝试写出F=kq q /r 。教师介绍比例常数k=9.0×10 N·m /C ，说明其物理意义，并强调适用条件：真空中、静止的点电荷。提问：“什么是点电荷？是不是很小的带电体就是点电荷？”引导学生理解点电荷是理想模型，当带电体尺寸远小于它们之间的距离时，可忽略形状和大小，视为质点处理。 1. 观察模拟数据，记录实验结果。
2. 绘制F-r与F-1/r 图像，分析规律。
3. 归纳F与q 、q 的正比关系。
4. 参与公式推导，理解点电荷概念。
评价任务 数据记录：☆☆☆
图像分析：☆☆☆
规律归纳：☆☆☆
设计意图 利用数字化模拟实验突破传统实验难以定量测量的局限，让学生直观感受控制变量法的应用过程；通过自主绘图与分析，提升数据处理与科学推理能力；在师生互动中逐步构建库伦定律的完整表达式，强化对公式物理意义的理解；通过对点电荷的辨析，渗透理想化模型的科学思想。
深化应用
【15分钟】 一、典例剖析，掌握静电力计算 （一）、基础计算：两电荷间的静电力。
出示例题1：“真空中有两个静止的点电荷，q =+3.0×10 C，q =-4.0×10 C，相距r=0.3m。求它们之间的静电力大小，并判断是引力还是斥力。”教师引导学生分步解答：第一步，确认适用条件（真空、静止、点电荷）；第二步，代入公式F=k|q q |/r ；第三步，计算数值（F=9×10 ×(3×10 )×(4×10 )/(0.3) =1.2N）；第四步，根据电性判断为吸引力。强调绝对值代入与方向判断的分离处理。
（二）、矢量合成：三个点电荷的受力分析。
出示例题2：“在光滑绝缘水平面上，三个点电荷A、B、C位于同一直线上，AB=BC=0.2m。qA=+2×10 C，qB=-1×10 C，q C=+3×10 C。求电荷B所受的静电力。”教师引导：“B同时受到A和C的作用力，需进行矢量合成。先分别计算F{AB}和F{CB}的大小与方向。”计算得F{AB}=k(2×10 )(1×10 )/(0.2) =0.45N（A对B为吸引力，方向向左）；F{CB}=k(1×10 )(3×10 )/(0.2) =0.675N（C对B为排斥力，方向向左）。两者同向，合力FB=0.45+0.675=1.125N，方向水平向左。教师提醒：“注意电荷正负决定力的方向，距离取对应间距。”
（三）、小组合作，拓展空间构型。
布置合作任务：“若将上述三个电荷置于边长为0.2m的等边三角形三个顶点上，其他条件不变，求B所受合力。”发放任务单，要求画出受力示意图，分解力矢量，运用平行四边形定则或正交分解法求解。教师巡视指导，重点帮助学生建立坐标系，正确分解F_{AB}和F_{CB}。最后请一组展示解题过程，集体订正。 1. 独立完成例题1的计算与判断。
2. 分析例题2中B的受力情况。
3. 小组合作解决三角形构型问题。
4. 展示解题思路，接受同伴质疑。
评价任务 公式应用：☆☆☆
方向判断：☆☆☆
矢量合成：☆☆☆
设计意图 通过阶梯式例题设计，由浅入深帮助学生掌握库伦定律的应用技巧；在复杂情境中强化矢量思维，提升综合分析能力；小组合作促进思维碰撞，培养协作解决问题的能力；教师及时反馈纠正常见错误（如忘记绝对值、方向混淆），确保知识准确内化。
联系生活
【6分钟】 一、拓展视野，认识静电利与弊 （一）、介绍静电应用实例。
教师展示图片：静电复印机工作原理示意图、静电除尘器内部结构、静电喷涂生产线。讲解：“在复印机中，硒鼓通过静电吸附墨粉；工厂烟囱里的静电除尘器能高效去除烟尘颗粒；汽车喷漆采用静电喷涂，使油漆均匀附着。”引导学生思考：“这些应用共同利用了静电力的什么特性？”学生回答：“能远距离作用、可控制吸附。”
（二）、警示静电安全隐患。
播放短视频：加油站因静电火花引发火灾的模拟动画。教师严肃提醒：“在易燃环境中，微小的静电火花也可能酿成大祸。因此，加油站禁止使用手机、需触摸静电释放器。”提问：“生活中还有哪些防静电措施？”预设答案：穿棉质衣物、使用加湿器、电子元件包装用防静电袋等。强调科学知识对安全生活的指导意义。 1. 观察图片，理解静电应用原理。
2. 总结静电力在技术中的共性特征。
3. 观看安全警示视频，增强防范意识。
4. 举例生活中的防静电做法。
评价任务 应用理解：☆☆☆
安全意识：☆☆☆
生活联系：☆☆☆
设计意图 打破“物理即公式”的刻板印象，展现库伦定律在现代科技中的实际价值，增强学习意义感；通过真实安全事故案例，强化社会责任意识，体现“科学态度与责任”的核心素养目标；引导学生用物理眼光观察世界，实现知识的迁移与升华。
课堂总结
【4分钟】 一、结构化回顾，升华科学精神 （一）、梳理知识脉络。
教师在黑板上逐步构建思维导图：“今天我们从静电现象出发，通过模拟库伦的实验探究，得出了描述电荷间相互作用的——库伦定律（F=kq q /r ），它适用于真空中的静止点电荷。我们学会了计算静电力的大小，并掌握了多电荷系统中力的矢量合成方法。”同时板书关键公式与要点。
（二）、升华科学思想。
教师深情总结：“库伦用一根细线、一面镜子、一束光，测出了看不见摸不着的静电力，这不仅是公式的胜利，更是人类智慧的闪耀。正如爱因斯坦所说：‘想象力比知识更重要。’在科学探索的道路上，严谨的实验设计、巧妙的模型建构与不懈的求真精神，才是推动文明前行的真正力量。希望你们在未来的学习中，不仅能记住这个公式，更能传承这份对自然奥秘的好奇与敬畏。” 1. 跟随教师回顾本节知识框架。
2. 记录板书重点，完善笔记。
3. 感悟科学探究的本质与精神。
4. 思考物理学习的深层意义。
评价任务 知识梳理：☆☆☆
要点记忆：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 通过结构化总结帮助学生形成清晰的知识网络；引用爱因斯坦名言提升课堂格调，将知识学习上升至科学精神与人文情怀的层面，实现情感态度价值观的自然渗透；以富有诗意的语言收尾，留下深刻印象，激发持续探索的兴趣。
作业设计
一、基础巩固
1. 真空中有两个点电荷，q = +5.0×10 C，q = -2.0×10 C，相距 r = 0.1 m。求它们之间的静电力大小，并说明是引力还是斥力。
2. 若将上题中两电荷间的距离增大到原来的3倍，静电力变为原来的几分之几？若仅将q 增大为原来的2倍，静电力又如何变化？
二、能力提升
3. 在边长为 L = 0.1 m 的正方形ABCD的四个顶点上，分别固定四个点电荷：qA = +q，qB = -q，qC = +q，qD = -q（q = 1.0×10 C）。求置于中心O点的点电荷q = +2×10 C所受的静电力。（提示：利用对称性分析）
三、实践拓展
4. 查阅资料，写一段100字左右的文字，介绍“静电屏蔽”现象及其在生活中的一个应用实例（如法拉第笼、屏蔽服等）。
【答案解析】
一、基础巩固
1. F = k|q q |/r = 9×10 × (5×10 ) × (2×10 ) / (0.1) = 9 N，因电性相反，为引力。
2. 距离增大3倍，F变为1/9；q 增大2倍，F变为2倍。
二、能力提升
3. 由对称性可知，A与C对q 的斥力等大反向，合力为零；B与D对q 的引力也等大反向，合力为零。故q 所受合力为0。
板书设计
§1.2 库伦定律
一、实验基础：库伦扭秤 → 控制变量法
二、定律内容：
F = k q q / r
k = 9.0×10 N·m /C
条件：真空、静止、点电荷
三、点电荷：理想模型（r d）
四、静电力：矢量性 → 合成（平行四边形定则）
五、应用：
静电复印 除尘 喷涂
加油站防静电
→ 科学精神：严谨 · 创新 · 求真
教学反思
成功之处
1. 以“模拟库伦实验”为主线贯穿全课，情境真实，激发了学生探究兴趣，有效实现了知识的主动建构。
2. 数字化模拟实验弥补了传统教学的不足，使抽象的平方反比关系可视化，提升了教学效率。
3. 例题设计层次分明，从单一力到矢量合成，再到空间构型，符合认知规律，学生参与度高。
不足之处
1. 小组合作环节时间略显紧张，部分小组未能充分展开讨论，下次可适当压缩导入时间。
2. 对“点电荷”模型的哲学意义挖掘不够深入，可增加与质点、理想气体等模型的横向对比。
3. 作业第3题难度偏高，部分学生感到吃力，今后应提供更详细的分步提示或设置选做题。