摘 要：物理定律是物理理論賴以建立的基礎。透過庫侖定律的教學，要引導並幫助學生了解物理定律的討論、建立和發展，理解物理定律在揭示事物的本質、規律和內在規律中所發揮的重要作用，從而提高教學的思想性。
關鍵詞：庫侖定律 物理定律 教學
摘 要：物理定律是物理理論賴以建立的基礎。透過庫侖定律的教學，要引導並幫助學生了解物理定律的討論、建立和發展，理解物理定律在揭示事物的本質、規律和內在規律中所發揮的重要作用，從而提高教學的思想性。
關鍵詞：庫侖定律 物理定律 教學
物理定律是在觀察和實驗基礎上發現的實驗規律。各種物理定律從各自不同的角度和側面揭示了事物的本質、規律和內在聯繫。物理定律是物理理論賴以建立的基礎，也是檢驗各種物理理論是非真理的標準。因此，物理定律的建立是有關研究領域獲得重要進展的標誌。在物理教學中，物理定律的闡述理說當然得佔有重要的地位。
當然，在教學中，不可能也沒有必要凡遇到物理定律都作系統全面的考察，但結合各定律的特點，有選擇地作一些引申和發揮，注意把具體內容的講授與科學思維能力的培養結合起來，是有益的，這也應該成爲物理教學改革的一個重要方面。
下面以熟知的庫侖定律爲例進行討論。
1785年庫侖設計製作了一臺精巧的扭秤，它能測量10-8牛頓的弱力。透過扭秤實驗，庫侖得出：“兩個帶同種電荷的小球之間的相互排斥力和它們之間距離的平方成反比。”庫侖測出電引力單擺的振動週期與擺錘（點電荷）到電引力中心（另一異號點電荷）的距離成反比，從而證明兩異號點電荷之間的電引力也與距離的平方成反比，又一次顯示了類比的'威力。
庫侖定律包括三個內容，即F∝r-2,F∝Q1Q2,F的方向沿兩點電荷的連線。除F∝r-2已被上述實驗證實外，另兩者來自何處呢？由於庫侖力是電場力，與物體帶電狀況有關，在其表達式中需要引入定量描述物體帶電狀況的物理量——電量。應該指出，F∝Q1Q2正是電量的定義，而並非實驗結果，因爲在尚未定義電量之前，是無法用實驗來證明電場力與電量乘積成正比的。同樣，在萬有引力定律的表達式中也包含了引力質量的定義，諸如此類，俯拾皆是。藉此，比較電量之類的異同，指出電場力與引力都與距離的平方成反比，電量和質量都遵循各自的守恆律，但電量有正負（這使得電場力有吸引、排斥之區別，且可以屏蔽），電量無相對論效應，電量具有量子性等等，以開闊視野，使學生對電量這個物理量具有較爲廣泛的瞭解，是適宜的。
至於電場力的方向沿兩點電荷的連線，雖則包括庫侖定律在內的一些現象表明大抵如此，但並非嚴格證明。實際上這是空間各向同性的結果。由於電場力沿連線與點電荷Q在任一點P的場強沿徑向等價，將QP繞自身作任意旋轉，若P點的場強不沿徑向，則其方向將因旋轉改變，與空間各項同性矛盾。這一事例可以幫助學生理解物理學的規律是分層次、有聯繫的，具體規律要受最高層次普遍規律的制約。 庫侖定律的成立條件是真空和靜止。真空條件是爲了排除其他電荷的影響，使兩點電荷只受到對方的作用，別無其他。當真空條件被破壞，即除了兩點電荷外，還存在其他因感應或極化產生的電荷時，該兩點電荷之間的作用仍遵循庫侖定律，這正是力的獨立作用原理亦即場強疊加原理。所以真空條件並非必要，但爲了使問題單純，便於初學者理解，加上亦無不可。靜止條件是指兩點電荷相對靜止，且相對於觀察者靜止。靜止條件可推廣爲靜止源電荷對運動電荷的作用，但不能推廣爲運動源電荷對靜止或運動電荷的作用（因爲有推遲效應）。換言之，兩靜止電荷的相互作用遵循牛頓第三定律，而運動電荷的相互作用則違背牛頓第三定律。如何理解這一結果呢？衆所周知，牛頓第三定律的實質是動量守恆，若兩物體構成了封閉系統，則其一動量的減少應等於另一動量的增加，反之亦然，於是其間的相互作用力必定相等反向，接觸物體之間的摩擦力、張力、支援力與壓力等就是如此。由於兩電荷之間的電力是以電場爲媒介傳遞的，在兩電荷運動的條件下，作爲媒介物的電場是第三者，其動量在變化，因而兩運動電荷的相互作用必定不遵循牛頓第三定律；在兩電荷都靜止時，電場的動量恆定不變，其間的相互作用才遵循牛頓第三定律。所以關於庫侖定律靜止條件的討論，爲正確理解牛頓第三定律，爲證實電場的存在，提供了機會。另外，所謂靜止都是相對某一慣性系而言的，於是，不難設想，在該慣性系中單純的靜電作用，在另一慣性系中則成了複雜的電磁作用。這似乎很離奇，其實恰恰足以說明電磁現象的統一性。
庫侖定律的適用範圍是指電力平方反比率適用的空間尺度。庫侖以及卡文迪許——麥克斯韋等的實驗確保了它在距離r爲幾釐米到幾十釐米的尺度範圍內適用；盧瑟福的α離子散射實驗表明，在小到10-13釐米的尺度仍適用；地球物理的實驗表明，在大到109釐米的尺度仍適用。但有跡象表明，在10-14釐米的尺度範圍，電力似乎比預期的要弱。總之，從小到原子、大到地球甚至太陽的空間尺度，電力平方反比率可以放心使用，在原子核的空間尺度則需謹慎。
庫侖定律具有重要的電理論地位，它（與場強疊加原理）從原則上解決了帶電體相互作用的問題，決定了靜電場的性質，成爲研究各種電現象和電過程的基礎，它還是麥克斯韋電磁場理論賴以建立的根據之一。
本文從庫侖定律所做的討論只是希望爲此提供一些啓發。由於對象與問題的不同，各種物理定律的建立、發展以及相關的討論可謂千姿百態、各具特色，絕非某種模式可以概全。然而，科學的思維方法總是歷史地體現在前輩物理學家推動物理學發展的創造性工作之中，只要善於從中汲取營養，就有可能提高教學的思想性。