一、学习目标
1. 理解库仑定律的基本内容及其物理意义。
2. 掌握库仑力的计算公式，能够运用公式进行简单计算。
3. 了解电荷之间的相互作用规律，理解电场与电荷之间关系。
4. 培养科学探究精神，提升分析和解决实际问题的能力。
二、重点与难点
- 重点：库仑定律的表达式及应用。
- 难点：库仑定律在不同情境下的灵活运用。
三、知识回顾
1. 电荷的种类有哪些？它们之间如何相互作用？
- 正电荷与正电荷相斥，负电荷与负电荷相斥，正电荷与负电荷相吸。
2. 什么是电场？电场对电荷有什么影响？
- 电场是电荷周围存在的一种特殊物质，能对放入其中的电荷施加力的作用。
四、新课导入
在日常生活中，我们经常看到静电现象，如冬天脱毛衣时会听到“噼啪”声，或者梳头时头发被吸引。这些现象背后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？今天我们将一起走进“库仑定律”的世界。
五、核心内容
1. 库仑定律的发现
法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑（Charles-Augustin de Coulomb）通过实验发现了电荷之间的作用力遵循一定的规律。他提出：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，与它们之间距离的平方成反比，方向沿着两点电荷的连线。
2. 库仑定律的数学表达式
$$
F = k \cdot \frac{q_1 q_2}{r^2}
$$
其中：
- $ F $ 表示电荷之间的相互作用力（单位：牛顿，N）；
- $ q_1 $、$ 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. 方向判断
- 若两电荷同号（均为正或均为负），则力为排斥力；
- 若两电荷异号（一个正，一个负），则力为吸引力。
六、典型例题解析
例题1：
两个点电荷，电量分别为 $ +2 \, \mu C $ 和 $ -3 \, \mu C $，相距 $ 0.1 \, m $，求它们之间的静电力大小和方向。
解析：
已知：
$ q_1 = 2 \times 10^{-6} \, C $
$ q_2 = -3 \times 10^{-6} \, C $
$ r = 0.1 \, m $
$ k = 8.988 \times 10^9 \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{C}^2 $
代入公式：
$$
F = 8.988 \times 10^9 \cdot \frac{(2 \times 10^{-6})(3 \times 10^{-6})}{(0.1)^2} = 5.3928 \, N
$$
由于电荷异号，所以是吸引力。
七、课堂小结
- 库仑定律描述了点电荷之间的相互作用力。
- 公式为 $ F = k \cdot \frac{q_1 q_2}{r^2} $，适用于真空中的点电荷。
- 力的方向由电荷的正负决定，同性相斥，异性相吸。
八、课后练习
1. 两个电荷分别带 $ +1 \, \mu C $ 和 $ +4 \, \mu C $，相距 $ 0.2 \, m $，求它们之间的静电力。
2. 若将上述两电荷的距离变为原来的两倍，静电力会变成多少？
3. 请画出两个异种电荷之间的力方向示意图。
九、拓展思考
- 如果电荷不是点电荷，而是分布在一个物体上，是否还能用库仑定律来计算它们之间的力？
- 在非真空环境中，库仑定律是否仍然适用？
十、参考答案（供教师使用）
1. $ F = 8.988 \times 10^9 \cdot \frac{(1 \times 10^{-6})(4 \times 10^{-6})}{(0.2)^2} = 898.8 \, N $（排斥力）
2. 距离变为两倍，则力变为原来的 1/4，即 $ 224.7 \, N $
3. 图略（应画出两个电荷之间互相排斥的箭头）
备注：
本导学案旨在帮助学生掌握库仑定律的基本概念和应用方法，建议结合实验操作加深理解。
