1、2庫侖定律學習目標1.物理觀念知道點電荷的概念，明確實際帶電體看作點電荷的條件。(難點)2.科學思維理解庫侖定律的內容及公式，并說明庫侖定律描述的客觀規律和適用條件。(重點)3.科學探究了解庫侖扭秤實驗，知道靜電力常量。一、探究影響電荷間相互作用力的因素實驗現象(1)小球帶電荷量不變時，距離帶電物體越遠，絲線偏離豎直方向的角度越小(2)小球處于同一位置時，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向的角度越大實驗結論電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小二、庫侖定律1靜電力：電荷間的相互作用力叫靜電力，也叫庫侖力。2點電荷的特點(1)帶電體間的距離比它們自身的大小大很多；(2)

2、帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對電荷之間的作用力的影響可以忽略。3內容適用條件真空中兩個靜止的點電荷庫侖力大小與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比庫侖力方向在它們的連線上，吸引或排斥4.表達式：fk，式中k叫作靜電力常量，k9.0×109 n·m2/c2。5靜電力的疊加(1)兩個點電荷間的作用力不會因第三個點電荷的存在而有所改變。(2)兩個或者兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的矢量和。1思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“×”)(1)實驗表明電荷之間的作用力一定和電荷間的距離成反比。(×)(2)實

3、驗表明兩個帶電體的距離越大，作用力就越小。()(3)點電荷是一個帶有電荷的點，它是實際帶電體的抽象，是一種理想化模型。()(4)球形帶電體一定可以看成點電荷。(×)(5)很大的帶電體也有可能看作點電荷。()2.(多選)如圖所示，o是一個帶電的物體，若把系在絲線上的帶電小球先后掛在橫桿上的p1、p2、p3位置，可以比較小球在不同位置所受帶電物體的作用力的大小，這個力的大小可以通過絲線偏離豎直方向的角度顯示出來(小球與物體o在同一水平線上)。若物體o的電荷量用q表示，小球的電荷量用q表示，物體與小球間距離用d表示，物體和小球之間的作用力大小用f表示。則下列對該實驗的判斷正確的是()a可用

4、控制變量法，探究f與q、q、d的關系b保持q、q不變，減小d，則變大，說明f與d成反比c保持q、d不變，減小q，則變小，說明f與q有關d保持q、d不變，減小q，則變小，說明f與q成正比ac保持q、q不變，減小d，則變大，說明f與d有關，但不能確定成反比關系，選項b錯誤；保持q、d不變，減小q，則變小，說明f與q有關，選項c正確；保持q、d不變，減小q，則變小，說明f隨q的減小而減小，但不能確定成正比關系，選項d錯誤；由上述可知選項a正確。3關于庫侖定律，下列說法正確的是()a庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積最小的帶電體b根據fk，當兩個帶電體間的距離趨近于零時，庫侖力將趨向于無窮大c所

5、帶電荷量分別為q和3q的點電荷a、b相互作用時，b受到的靜電力是a受到的靜電力的3倍d庫侖定律的適用條件是真空和靜止點電荷d如果在研究的問題中，帶電體的形狀、大小以及電荷分布可以忽略不計，即可將它看成是一個幾何點，則這樣的帶電體就是點電荷，故a錯誤；兩個帶電體間的距離趨近于零時，帶電體已經不能看成點電荷了，fk已經不能適用，故b錯誤；根據牛頓第三定律得，b受到的靜電力和a受到的靜電力大小相等，故c錯誤；庫侖定律的適用條件是真空和靜止點電荷，故d正確。對點電荷的理解1.點電荷是物理模型只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學中的質點，實際中并不存在。2帶電體看成點電荷的條件如果帶電體間

6、的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響很小，就可以忽略形狀、大小等次要因素，只保留對問題有關鍵作用的電荷量，帶電體就能看成點電荷。3注意區分點電荷與元電荷(1)元電荷是最小的電荷量，其數值等于一個電子或一個質子所帶電荷量的絕對值。(2)點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，是帶電個體，其帶電荷量可以很大也可以很小，但它一定是元電荷的整數倍?！纠?】(多選)下列關于點電荷的說法中正確的是()a無論兩個帶電體多大，只要它們之間的距離遠大于它們的大小，這兩個帶電體就可以看作點電荷b一個帶電體只要它的體積很小，則在任何情況下，都可以看作點電荷c一個體積很大的帶電體，在任

7、何情況下，都不能看作點電荷d兩個帶電的金屬小球，不一定能將它們作為電荷集中在球心的點電荷處理思路點撥：解答本題的關鍵是弄清以下兩個問題：(1)點電荷的概念是什么？(2)把帶電體看作點電荷的條件是什么？ad無論兩帶電體自身大小怎樣，當兩帶電體之間的距離遠大于它們的大小時，帶電體本身的大小對于所研究的問題影響很小，可把帶電體看作點電荷，選項a正確，而選項c錯誤；盡管帶電體很小，但兩帶電體相距很近，以至于本身的大小和形狀對問題的影響不能忽略，兩帶電體也不能被看作點電荷，選項b錯誤；兩個帶電金屬小球，若離的很近，兩球所帶的電荷在靜電力作用下會分布不均，電荷的分布影響到靜電力的大小，若帶同種電荷，相互排

8、斥，等效的點電荷間距大于球心距離；若帶異種電荷，相互吸引，等效的點電荷間距小于球心距離，因此，選項d正確。對點電荷的兩點理解(1)帶電體能否看作點電荷，不取決于帶電體的大小，而取決于它們的大小、形狀與距離相比能否忽略。(2)同一帶電體，在不同問題中有時可以看作點電荷，有時不可以看作點電荷。1下列帶電體能否視為點電荷的說法正確的是()a電子和質子在任何情況下都可視為點電荷b在計算庫侖力時均勻帶電的絕緣球體可視為點電荷c帶電的細桿在一定條件下可以視為點電荷d帶電的金屬球一定不能視為點電荷c電子和質子在研究的范圍非常小，可以與它的大小差不多時，不能看作點電荷，故a錯誤；在計算庫侖力時均勻帶電的絕緣球

9、體在一定的條件下可視為點電荷，故b錯誤；帶電的細桿在它的大小相比與研究的范圍來說可以忽略不計時，可以視為點電荷，故c正確；帶電的金屬球在它的大小相比與研究的范圍來說可以忽略不計時，可以視為點電荷，故d錯誤。對庫侖定律的理解1.兩個點電荷間的庫侖力(1)真空中兩個靜止點電荷間相互作用力的大小只跟兩個電荷的電荷量及間距有關，跟它們的周圍是否存在其他電荷無關。(2)兩個電荷之間的庫侖力同樣遵守牛頓第三定律，與兩個電荷的性質、帶電多少均無關，即作用力與反作用力總是等大反向。2兩個帶電球體間的庫侖力(1)兩個規則的均勻帶電球體，相距比較遠時，可以看成點電荷，也適用庫侖定律，球心間的距離就是二者的距離。(

10、2)兩個規則的帶電球體相距比較近時，不能被看作點電荷，此時兩帶電球體之間的作用距離會隨所帶電荷量的改變而改變，即電荷的分布會發生改變。若帶同種電荷時，如圖(a)所示，由于排斥而距離變大，此時f<k；若帶異種電荷時，如圖(b)所示，由于吸引而距離變小，此時f>k?！纠?】a、b、c三點在同一直線上，abbc12，b點位于a、c之間，在b處固定一電荷量為q的點電荷。當在a處放一電荷量為q的點電荷時，它所受到的靜電力為f；移去a處電荷，在c處放一電荷量為2q的點電荷，其所受靜電力為()abcf df思路點撥：解答本題應注意以下三點：(1)靜電力與電荷電荷量大小的關系。(2)靜電力與點電荷

11、間距的關系。(3)靜電力的方向規定。b在a處放電荷量為q的點電荷時，q所受靜電力大小為f；在c處放一電荷量為2q的點電荷時，q所受靜電力大小為f。且不管電荷q是正還是負，兩種情況下，q受力方向相同，故選項b正確，a、c、d錯誤。2兩個半徑均為r的帶電金屬球所帶電荷量分別為q1和q2，當兩球心相距3r時，相互作用的庫侖力大小為()afk bfkcfk d無法確定d因為兩球心距離不比球的半徑大很多，所以不能將兩球看作點電荷，必須考慮電荷在球上的實際分布情況。當q1、q2帶同種電荷時，相互排斥，電荷分布于最遠的兩側，距離大于3r；當q1、q2帶異種電荷時，相互吸引，電荷分布于最近的兩側，距離小于3r

12、，如圖所示。所以庫侖力可能小于k，也可能大于k，d正確。甲乙庫侖定律的應用1.分析帶電體在有庫侖力作用下的平衡問題時，方法仍然與力學中物體的平衡方法一樣，具體步驟：(1)確定研究對象；(2)進行受力分析；(3)建立坐標系；(4)列方程f合0，正交分解，fx0，fy0；(5)求解方程。2三個自由點電荷的平衡問題(1)條件：每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等，方向相反。(2)規律“三點共線”三個點電荷分布在同一直線上；“兩同夾異”正負電荷相互間隔；“兩大夾小”中間電荷的電荷量最??；“近小遠大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷。【例3】a、b兩個點電荷相距40 cm，電荷量分別為q1、q2，且q19

13、q2，都是正電荷?，F引入點電荷c，這時a、b電荷恰好都處于平衡狀態。試問：點電荷c的帶電性質是怎樣的？電荷量多大？它應該放在什么地方？解析設c與a相距x，則c、b相距0.4 mx，設c的電荷量為q3，根據二力平衡可列平衡方程。a平衡，則kk；b平衡，則kk；c平衡，則kk。解其中任意兩個方程，可解得x0.3 m(c在a、b連線上，與a相距30 cm，與b相距10 cm)，q3q2q1(q1、q2為正電荷，q3為負電荷)。答案負電荷q1在a、b連線上，與a相距30 cm，與b相距10 cm上例中，若a、b兩個電荷固定，其他條件不變，則結果如何？提示：由c平衡知，對q3的電性和電荷量無要求，位置應

14、放在與a相距30 cm，與b相距10 cm處。解決三個自由點電荷的平衡問題時，首先應根據三個自由點電荷的平衡問題的規律確定出點電荷的電性和大體位置。求點電荷間的距離時，對未知電荷量的電荷列平衡方程；求未知電荷的電荷量時，對其中任意已知電荷量的電荷列平衡方程求解。3如圖所示，一光滑墻面固定一個定滑輪，通過輕繩連接兩個帶電小球a、b，所受重力分別為ga、gb。a、b兩球球心連線水平。兩小球靜止，連接a球的輕繩豎直，連接b球的輕繩與豎直方向夾角，則下列判斷正確的是()a兩小球帶異種電荷b兩小球帶電荷量關系qa>qbc兩小球的重力關系ga>gbd兩小球間的庫侖力fga tan cb球受力平

15、衡，則b受到a對b水平向右的庫侖力，則兩小球帶同種電荷，故a錯誤；根據題意無法判斷電荷量的大小關系，故b錯誤；a處于平衡狀態，受力平衡，則繩子拉力tga；b球受力平衡，根據平衡條件得：t cos gb，則gagb，故c正確；b球受力平衡，根據平衡條件得庫侖力：ft sin ga sin ，故d錯誤。1物理觀念對點電荷的理解及帶電體能看作點電荷的條件。2科學思維庫侖定律的理解及應用。3科學方法電荷平衡問題的分析方法。1下列關于點電荷的說法中，正確的是()a只有體積很小的帶電體才能看成點電荷b體積很大的帶電體一定不能看成點電荷c只有球形帶電體才能看成點電荷d當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時

16、，可將這兩個帶電體看成點電荷d由帶電體看作點電荷的條件可知，當帶電體的形狀、大小及電荷分布對它們間相互作用力的影響可忽略時，這個帶電體可看作點電荷，帶電體能否看作點電荷由研究問題的性質決定，與帶電體自身大小、形狀無具體關系，故選項a、b、c錯誤；當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，兩帶電體的大小、形狀及電荷分布對兩帶電體間相互作用力的影響可忽略不計，因此可將這兩個帶電體看成點電荷，選項d正確。2如圖所示的實驗裝置為庫侖扭秤。細銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個帶電的金屬小球a，另一端有一個不帶電的球b，b與a所受的重力平衡，當把另一個帶電的金屬球c插入容器并使它靠近a時，a和c之間

17、的作用力使懸絲扭轉，通過懸絲扭轉的角度可以比較力的大小，便可找到力f與距離r和電荷量q的關系。這一實驗中用到了下列哪些方法？微小量放大法極限法控制變量法逐差法()abc db把微弱的庫侖力轉換放大成可以看得到的扭轉角度，并通過扭轉角度的大小找出力和距離的關系，是微小量放大法；保持電荷量不變，改變a和c的距離可得到f和r的關系，保持a和c的距離不變，改變電荷量q可得到f和q的關系，這是控制變量法。故選項b正確。3如圖所示，三個固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab5 cm，bc3 cm，ca4 cm。小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線。設小球a、b所帶電荷量的比值的絕對值為k，則()aa、b的電荷同號，kba、b的電荷異號，kca、b的電荷同號，kda、b