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第2节　探究静电力 学 习 目 标1.知道点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件，体会科学研究中的理想模型方法． 2.掌握库仑定律的适用条件、文字表述、公式表达及简单应用． 3.通过万有引力与库仑力的对比，体会自然规律的统一性与和谐美. 思 维 启 迪如图121所示，有一个同学用手去摸静电球，结果“怒发冲冠”，你能说清产生这种现象的原因吗？知道其中所包含的物理原理吗？竖立起来的头发之间的作用力有办法计算吗？  知识梳理 一、点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以 时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点 电荷． 特点：(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中 ． (2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其 确定． 二、库仑扭秤实验 1．用库仑扭秤做实验时，改变两个球之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找到力F与距离r的关系：力F与距离r的二次方成 ，即F∝eq \f(1,r2). 2．电荷间的作用力与电荷量的关系：力F与q1和q2的乘积成 ，即F∝q1q2. 三、库仑定律 1．库仑定律：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成 ，跟它们的距离的二次方成 ，作用力的方向在它们的 ，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 【特别提醒】 (1)电荷间的相互作用力称为静电力或库仑力． (2)库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷，在空气中也近似成立． (3)如果存在多个点电荷时，某点电荷受的静电力是其他所有点电荷单独对其作用的静电力的矢量和． 2．库仑定律的表达式F＝keq \f(q1q2,r2) . (1)在国际单位制中，电荷量的单位是库仑(C)，力的单位是 ，距离的单位是 ． (2)k是静电力常量，k＝ ，其意义是：两个电荷量为1 C的点电荷，在真空中相距1 m时，相互作用力是 . 【思考】 对于任意形状的带电体，库仑定律能否适用？此时带电体之???的静电力如何计算？ 基础自测 1．对点电荷的理解，你认为正确的是(　　) A．体积很大的带电体都不能看作点电荷 B．只有体积很小的带电体才能看作点电荷 C．只要是均匀的球形带电体，不管球的大小，都能被看作点电荷 D．当两个带电体的形状对它们的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体都能看作点电荷 答案：D 2．下列哪些物体可视为点电荷(　　) A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B．均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一定可视为点电荷 C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 D．带电的金属球一定不能视为点电荷 答案：C 3．两个放在绝缘架上的相同金属球，相距r，球的半径比r小得多，带电荷量大小分别为q和3q，相互斥力为3F.现将这两个金属球相接触，然后分开，仍放回原处，则它们之间的相互作用力将变为(　　) A．F B．4F/3 C．4F D．以上三个答案之外的一个值 解析：因两球的半径比r小得多，所以可将两球视为点电荷．根据库仑定律得两球接触前的相互作用力为3F＝keq \f(3q2,r2).又因作用力为斥力，所以两球带同种电荷，接触后各自带电荷量q′＝eq \f(q＋3q,2)＝2q. 作用力：F′＝keq \f(4q2,r2)＝4F.只有C正确． 答案：C 4．关于库仑定律的公式F＝keq \f(Q1Q2,r2)，下列说法中正确的是(　　) A．当真空中两个电荷间距离r→∞时，它们间的静电力F→0 B．当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力F→∞ C．当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了 D．当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了 答案：AD 2．点电荷是一个相对的概念，至于带电体的线度比相关的距离小多少时它才能当作点电荷，要看问题所要求的精确度而定．在宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时，完全可以把它们视为点电荷． 【特别提醒】 点电荷与力学中的质点类似，是在研究复杂物理问题时引入的一种理想模型．不少物理问题都与较多的因素有关，要研究其与所有因素的关系是很困难的，抓住主要因素构建物理模型，才可以简化研究过程． 【例1】 一个半径为10 cm的带电圆盘，要研究和它距离为10 m处的某个电子的作用力，可以应用库仑定律计算吗？如果这个电子离圆盘只有1 mm呢？ 解析：带电圆盘半径10 cm距离电子10 m，可以认为双方都是点电