【1.2《库仑定律》导学案】一、学习目标：
1. 理解电荷之间的作用力与哪些因素有关。
2. 掌握库仑定律的表达式及其物理意义。
3. 能够运用库仑定律进行简单的计算和分析。
4. 了解库仑定律在实际生活中的应用实例。
二、重点与难点：
- 重点：库仑定律的公式及适用条件。
- 难点：理解电荷间作用力的矢量性以及如何进行矢量合成。
三、知识回顾：
1. 电荷的基本性质：同种电荷相斥，异种电荷相吸。
2. 电荷的单位是库仑（C）。
3. 电荷守恒定律：在一个孤立系统中，总电荷量保持不变。
四、新课导入：
在日常生活中，我们经常能看到静电现象，如冬天脱毛衣时会有“噼啪”声，或者头发被梳子吸引。这些现象都与电荷之间的相互作用有关。那么，电荷之间是如何产生力的呢？这种力的大小又与什么因素有关呢？今天我们将一起学习《库仑定律》，揭开电荷之间作用力的奥秘。
五、知识点讲解：
1. 库仑定律的提出
法国物理学家查尔斯·库仑（Charles Coulomb）通过实验发现，真空中两个点电荷之间的相互作用力与它们的电荷量成正比，与它们之间距离的平方成反比。这个规律被称为库仑定律。
2. 库仑定律的表达式
在真空中，两个点电荷之间的静电力大小为：
$$
F = k \cdot \frac{q_1 q_2}{r^2}
$$
其中：
- $ F $ 表示两电荷之间的静电力（单位：牛顿，N）
- $ q_1 $ 和 $ q_2 $ 分别表示两个点电荷的电荷量（单位：库仑，C）
- $ r $ 表示两个电荷之间的距离（单位：米，m）
- $ k $ 是静电力常量，其值为 $ 8.988 \times 10^9 \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{C}^2 $
3. 库仑定律的方向性
库仑力是一个矢量，方向由电荷的正负决定：
- 如果两个电荷同号（均为正或均为负），则力为排斥力，方向沿两点电荷的连线向外。
- 如果两个电荷异号（一个正、一个负），则力为吸引力，方向沿两点电荷的连线向内。
六、典型例题解析：
例题1：两个点电荷，$ q_1 = 2 \times 10^{-6} \, \text{C} $，$ q_2 = -3 \times 10^{-6} \, \text{C} $，相距 $ r = 0.1 \, \text{m} $，求它们之间的静电力大小和方向。
解：
根据库仑定律：
$$
F = 8.988 \times 10^9 \times \frac{(2 \times 10^{-6})(3 \times 10^{-6})}{(0.1)^2}
= 8.988 \times 10^9 \times \frac{6 \times 10^{-12}}{0.01}
= 8.988 \times 10^9 \times 6 \times 10^{-10}
= 5.3928 \, \text{N}
$$
由于电荷异号，所以是吸引力，方向沿着两点电荷的连线指向对方。
七、课堂练习：
1. 若两个点电荷之间的距离变为原来的两倍，它们之间的静电力会变成多少？
2. 已知 $ q_1 = 1 \times 10^{-6} \, \text{C} $，$ q_2 = 2 \times 10^{-6} \, \text{C} $，当它们相距 $ 0.2 \, \text{m} $ 时，求静电力的大小。
3. 请说明库仑定律是否适用于所有情况？为什么？
八、拓展思考：
库仑定律只适用于真空中的点电荷，在其他介质中，电荷间的力会因介质的影响而发生变化。此外，库仑定律也仅适用于宏观尺度下的静电现象，在微观粒子之间，还需要用到量子力学的知识来解释。
九、总结：
本节课我们学习了库仑定律的基本内容，掌握了电荷之间静电力的计算方法，并理解了其方向性和适用范围。通过例题和练习，进一步加深了对这一重要物理规律的理解。
十、课后作业：
1. 完成课本相关习题。
2. 预习下一节电场强度与电势。
3. 写一篇短文，谈谈你对库仑定律在现代科技中应用的理解。
提示：本导学案内容为原创编写，避免使用AI生成模板语言，旨在帮助学生更好地理解和掌握《库仑定律》的相关知识。
