2022-2023学年高二物理讲义（人教版必修第三册)9.2 库仑定律（教师版）.pdfVIP

9.2库仑定律

学习目标

1．知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。

2．掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解有关问题。

3．通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。

重点：库仑定律及其应用。

难点：库仑定律及其应用。

知识点一、探究影响电荷间相互作用力的因素

1．实验原理：如图所示，F＝mgtanθ，θ变大，F变大；θ变小，F变小。

2．方法：控制变量法

3．实验操作：（1）保持电荷量不变，改变悬点位置，从而改变小球间距r，观察夹角θ变化情况，探究

电荷间作用力与距离的关系。

（2）保持悬点位置不变，改变小球带电量q，观察夹角θ变化情况，探究电荷间作用力与电荷量的关系。

4．实验现象：r变大，θ变小，r变小，θ变大。q变大，θ变大，q变小，变小。

5．实验结论：电荷间的作用力与距离有关，与电荷量有关。

知识点二、库仑守恒定律

1．库仑力：电荷间的相互作用力，也叫做静电力。

2．点电荷

（1）点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际并不存在。

（2）特点：①带电体间的距离比它们自身的大小大得多；

②带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷间的作用的影响可以忽略。

（3）对点电荷的理解：①点电荷是理想化的物理模型。

②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，实际中并不存在。

（4）带电体看成点电荷的条件

①一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多。即使是比较大的带

电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。

②带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关。在测量精度要

求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。

【特别提醒】（1）从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。

（2）带电的物体能否看成点电荷，有时还要考虑带电体的电荷分布情况。

【题】关于点电荷，下列说法正确的是

1

A．只有体积很小的带电体才可以看做点电荷

B．只有球形带电体才可以看做点电荷C．一切带电体都可以看做点电荷

D．带电体能否被看做点电荷既不取决于带电体大小，也不取决于带电体的形状

【答案】D

【解析】当带电体的大小和形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，带

电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系，D正确。

3．库仑定律

（1）内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大小，与它们的电荷量q、q的乘积成正比，与

12

它们的距离r的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上上。

qq

（2）表达式：F＝k12，其中k叫静电力常量。

2

r

方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。

（3）库仑定律的适用条件

①真空中；②点电荷。以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立。

（4）k值的确定：库仑定律中的静电力常量k，只有在公式中的各量都采用国际单位时，才可以取k＝

922

9.0×10N·m/C。

4．静电力的确定方法：静电力的大小计算和方向判断一般分开进行。

（1）大小计算：利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q、q的绝

12

对值即可。

（2）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。

5．多个点电荷的静电力叠加：对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力等于其他

点电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量和。