2024_2025学年新教材高中物理第9章静电场及其应用2库仑定律学案新人教版必修第三册.docVIP

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库仑定律

[核心素养·明目标]

核心素养

学习目标

物理观念

(1)知道点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件。

(2)理解库仑定律的内涵。

科学思维

(1)知道库仑定律的适用条件。

(2)能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力。

(3)会利用力的合成学问解决多个电荷间的相互作用问题。

科学探究

通过库仑定律的探究过程，体会试验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。

科学看法与责任

(1)体会库仑扭秤试验的设计思路与试验方法。

(2)体会物理学的和谐统一之美，提高学习物理的爱好。

学问点一电荷之间的作用力

1．库仑定律

(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。

(2)公式：F＝keq\f(q1q2,r2)，其中k＝9.0×109N·m2/C2，叫作静电力常量。

(3)适用条件：①真空；

②静止点电荷。

2．点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形态、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽视时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。

点电荷是一种志向化模型，是特别的带电体，实际中并不存在。

1：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)计算真空中两个点电荷间的相互作用力时，均可以运用公式F＝keq\f(q1q2,r2)。 (×)

(2)当r趋向于0时，库仑力趋向于无穷大。 (×)

(3)点电荷是一个带有电荷的点，它是实际带电体的抽象，是一种志向化模型。 (√)

(4)球形带电体肯定可以看成点电荷。 (×)

学问点二库仑的试验

1．试验装置：库仑扭秤(如图所示)。

2．试验技巧

(1)将微小量放大——通过悬丝扭转的角度比较库仑力的大小。

(2)电荷量的确定——库仑运用把一个带电小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半的方法，把带电小球的电荷量q分为eq\f(q,2)、eq\f(q,4)、eq\f(q,8)、…，奇妙地解决了当时小球带电荷量不能测量的问题。

3．试验方法：限制变量法、微小量放大法。

4．试验步骤

(1)保持A和C的电荷量不变，变更A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与距离r之间的关系。

(2)保持A和C之间的距离不变，变更A和C的电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与电荷量q之间的关系。

5．试验结论

(1)两小球上的电荷量不变时，力F与距离r的二次方成反比，F∝eq\f(1,r2)。

(2)两小球间的距离不变时，力F与电荷量q1和q2的乘积成正比，F∝q1q2。

(3)综合结论：F∝eq\f(q1q2,r2)或F＝keq\f(q1q2,r2)。

学问点三静电力计算

1．两个点电荷间的作用力不因第三个点电荷的存在而变更。

2．两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。

2：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)试验表明电荷之间的作用力肯定和电荷间的距离成反比。 (×)

(2)试验表明两个带电体的距离越大，作用力就越小。 (√)

(3)静电力具有力的一切性质，静电力之间可以叠加，也可以与其他力叠加。 (√)

考点1对点电荷的理解

有人说“点电荷是指电荷量很小的带电体”，这种说法对吗？为什么？

提示：不对。一个带电体能否看成点电荷，要看所探讨的详细问题，而不是由物体的大小或带电量大小而定。

1．点电荷是物理模型

只有电荷量，没有大小、形态的志向化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。

2．带电体看成点电荷的条件

假如带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形态和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽视形态、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。

3．留意区分点电荷与元电荷

(1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的肯定值。

(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形态，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它肯定是元电荷的整数倍。

【典例1】(多选)下列关于点电荷的说法正确的是()

A．两个带电体无论多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看作点电荷

B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何状况下，都可以看作点电荷

C．一个体积很大的带电体，在任何状况下，都不能看作点电荷

D．两个带电的金属小球，不肯定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理

AD[无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所探讨的问题影响很小，可把带电体看作点电荷，选项A正确，C错误；尽管带电