2017_2018学年高中物理第一章静电场第2讲库仑定律学案新人教版选修3_120170915419高品质版.docx

库仑定律 [ 目标定位  ]  1. 明确点电荷是个理想化模型，知道带电体简化为点电荷的条件  .2.  理解库仑 定律的内容及公式，会用库仑定律进行有关的计算  .3.  了解库仑扭秤实验． 一、点电荷 1．定义：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分 布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷． 2．点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实 际不存在． ( 填“存在”或“不存在” ) 深度思考 只有体积很小或电荷量很小的带电体才可以看做点电荷吗？ 点电荷就是元电荷吗？ 答案 (1) 不是．一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，与体积大小和电 荷量大小无关． 不是．点电荷是一种理想化的物理模型，元电荷是最小电荷量． 例 1 关于点电荷，下列说法中正确的是 ( ) A．点电荷就是体积小的带电体 B．球形带电体一定可以视为点电荷 C．带电少的带电体一定可以视为点电荷 D．大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷 解析 点电荷不能理解为体积很小的带电体， 体，如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时，  也不能理解为电荷量很少的带电体． 同一带电 就不能看成点电荷， 而研究它与离它很远 的电荷间的作用力时，就可以看做点电荷．带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定， A、 B、 C 均错． 答案 D 一个带电体能否看做点电荷， 是相对于具体问题而言的， 不能单凭其大小和形状确定 . 点电荷的电荷量可能较大也可能较小，但一定是元电荷的整数倍 . 二、库仑定律和库仑的实验 1. 内容： 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 的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． q q 922 2．公式： ＝ 1 2 k ＝ 9.0 × 10 N·m/C ，叫做静电力常量． r 2 ，其中 F k 3．适用条件： (1) 在真空中； (2) 点电荷． 4．库仑的实验 (1) 库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的角度比较静电力 F 的大小．实验结果发现静电力 F 与距 离 r 的二次方成反比． 库仑在实验中为研究 F 与 q 的关系，采用的是用两个完全相同的金属小球接触后电荷量平分的方法，发现 F 与 q1 和 q2 的乘积成正比． 5．静电力的确定 (1) 大小计算：利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入 q1 和 q2 的绝对值即可． 方向判断：利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断．深度思考 q1q2 当电荷  q1、 q2 间的距离  r →0  时，由公式  F＝ k  r 2  可知，两电荷间的相互作用力  F→∞ . 这种 说法正确吗？为什么？ 答案 不正确．因为当电荷  q1、 q2 间的距离  r → 0  时，已不能将  q1、 q2 视为点电荷了，库仑 定律不再适用． 例 2 两个完全相同的金属小球 、 ( 均可视为点电荷 ) 带有相等的电荷量，相隔一定距离， A B 两小球之间相互吸引力的大小是 F. 今让第三个不带电的相同金属小球先后与 A、B 两小球接 触后移开．这时， A、 B 两小球之间的相互作用力的大小是 ( ) 3 3 F A. 8B. 4C. 8 D. 4 解析 设 A、B 两球间的距离为 r ，因为开始时 A、B 两球间的作用力是吸引力，所以设 A 所 Q× Q 带电荷量为 Q，B所带电荷量为－ Q，由库仑定律知， 开始时 A、B 两球之间的作用力 F＝k r 2 . 1 当第三个不带电的小球与 A 接触时，据电荷均分原理可知，两球均带电荷量为 2Q. 1 1 1 当第三个小球与 B 球接触时，两球均带电荷量为 2× ( 2Q－ Q) ＝－ 4Q. 1 1 2Q×4Q 1 故这时 A、B 两球间的作用力大小 F′＝ k r 2 ＝ 8F. 答案 A 库仑定律只适用于真空中点电荷之间的相互作用，一般没有特殊说明的情况下，都可按 真空来处理． 两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律，即不论电荷量大小如何，两点电荷间的库仑力大小总是相等的． 例 3 如图 1 所示，两个半径均为 r 的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为 r ，带等 量异种电荷，电荷量为 Q，两球之间的静电力为下列选项中的哪一个 ( ) 图 1 Q2 Q2 A．等于 k9 2 B．大于 k9 2 r r 2 2 Q Q C．小于 k9r 2 D．等于 kr 2 解析 由于两金属球带等量异种电荷， 电荷间相互吸引， 因此电荷在金属球上的分布向两球 2 靠近的一面集中，电荷间的