2庫侖定律第一章

靜電場[學習目標]

1.了解探究電荷間作用力與電荷量及電荷間距離的關系的實驗過程.2.知道點電荷的概念.3.理解庫侖定律的內容、公式及適用條件，會用庫侖定律進行有關的計算.4.了解庫侖扭秤實驗．內容索引自主預習預習新知夯實基礎重點探究啟迪思維探究重點達標檢測檢測評價達標過關自主預習一、探究影響電荷間相互作用力的因素1.實驗現象：(如圖1所示)(1)小球帶電荷量一定時，距離帶電物體越遠，絲線偏離豎直方向的角度

.(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

.圖1越小越大2.實驗結論：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而

，隨著距離的增大而

.增大減小1.點電荷：當帶電體間的距離比它們自身的大小

，以致帶電體的

、

及

對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體就可以看做帶電的點，叫做

.2.庫侖定律(1)內容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成

，與它們的距離的

成反比，作用力的方向在_______

.二、庫侖定律大得多形狀大小電荷分布狀況點電荷正比二次方它們的連線上(2)公式：F＝

，其中k＝

N·m2/C2，叫做靜電力常量.(3)適用條件：①

；②

.3.庫侖的實驗(1)庫侖扭秤實驗是通過懸絲

比較靜電力F大小的.實驗結果發現靜電力F與距離r的

成反比.(2)庫侖在實驗中為研究F與q的關系，采用的是用兩個

的金屬小球接觸，電荷量

的方法，發現F與q1和q2的

成正比.9.0×109在真空中點電荷扭轉角度二次方完全相同平分乘積答案[即學即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)探究電荷間的作用力與某一因素的關系時，必須控制其他因素不變.(

)(2)小球所帶電荷量不變時，距離帶電物體越遠，絲線偏離豎直方向的角度越大.(

)(3)只有電荷量很小的帶電體才能看成點電荷.(

)(4)當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電荷.(

)√××√答案(5)若點電荷q1的電荷量大于q2的電荷量，則q1對q2的靜電力大于q2對q1的靜電力.(

)(6)根據庫侖定律表達式F＝

，當兩電荷之間的距離r→0時，兩電荷之間的庫侖力F→∞.(

)××答案2.真空中兩個點電荷，它們之間的靜電力為F，如果將兩個點電荷的距離增大為原來的4倍，電荷量都增大為原來的2倍.它們之間靜電力的大小變為原來的_____.重點探究1.點電荷(1)點電荷是只有電荷量，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)帶電體能否看成點電荷視具體問題而定，不能單憑它的大小和形狀下結論.如果帶電體的大小比帶電體間的距離小得多，則帶電體的大小及形狀就可以忽略，此時帶電體就可以看成點電荷.一、對點電荷的理解與應用2.庫侖定律(1)庫侖定律適用于點電荷間的相互作用，當r→0時，電荷不能再看成點電荷，庫侖定律不再適用.(2)兩個點電荷之間的庫侖力遵守牛頓第三定律.不要認為電荷量大的電荷對電荷量小的電荷作用力大.(3)兩個規則的帶電球體相距比較近時，不能看做點電荷，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.例1關于點電荷，下列說法中正確的是

A.點電荷就是體積小的帶電體B.球形帶電體一定可以視為點電荷C.帶電荷量少的帶電體一定可以視為點電荷D.大小和形狀對作用力的影響可忽略的帶電體可以視為點電荷√答案解析解析點電荷不能理解為體積很小的帶電體，也不能理解為電荷量很少的帶電體.同一帶電體，如要研究它與離它較近的電荷間的作用力時，就不能看成點電荷，而研究它與離它很遠的電荷間的作用力時，就可以看做點電荷，帶電體能否看成點電荷，要依具體情況而定，A、B、C均錯，D正確.例2甲、乙兩導體球，甲球帶有4.8×10－16C的正電荷，乙球帶有3.2×10－16C的負電荷，放在真空中相距為10cm的地方，甲、乙兩球的半徑均遠小于10cm.(結果保留三位有效數字)(1)試求兩球之間的靜電力，并說明是引力還是斥力？答案1.38×10－19N引力答案解析(2)如果兩個導體球完全相同，接觸后放回原處，兩球之間的作用力如何？答案5.76×10－21N斥力答案解析(3)將兩個體積不同的導體球相互接觸后再放回原處，其作用力能求出嗎？答案不能答案解析解析兩個體積不同的導體球相互接觸后，正、負電荷相互中和，剩余的電荷要在兩球間分配，由于兩球不同，分配電荷的電荷量將不相等，因而無法求出兩球間的作用力.1.庫侖定律只適用于真空中點電荷之間的相互作用，一般沒有特殊說明的情況下，都可按真空來處理.2.用公式計算庫侖力大小時，不必將表示電荷q1、q2的帶電性質的正、負號代入公式中，只將其電荷量的絕對值代入即可；力的方向再根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判別.總結提升1.對于三個或三個以上的點電荷，其中每一個點電荷所受的庫侖力，等于其余所有點電荷單獨對它作用產生的庫侖力的矢量和.2.電荷間的單獨作用符合庫侖定律，求各庫侖力的矢量和時應用平行四邊形定則.二、庫侖力的疊加例3如圖2所示，分別在A、B兩點放置點電荷Q1＝＋2×10－14C和Q2＝－2×10－14C.在AB的垂直平分線上有一點C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2m.如果有一電子固定在C點處，則它所受的庫侖力的大小和方向如何？答案見解析答案圖2解析解析電子帶負電荷，在C點同時受A、B兩點電荷的作用力FA、FB，如圖所示.同理可得：FB＝8.0×10－21N.由矢量的平行四邊形定則和幾何知識得固定在C點的電子受到的庫侖力F＝FA＝FB＝8.0×10－21N，方向平行于AB連線由B指向A.針對訓練如圖3所示，有三個點電荷A、B、C位于一個等邊三角形的三個頂點上，已知A、B都帶正電荷，A所受B、C兩個電荷的靜電力的合力如圖中FA所示，則下列說法正確的是

A.C帶正電，且QC＜QBB.C帶正電，且QC＞QBC.C帶負電，且QC＜QBD.C帶負電，且QC＞QB圖3√答案解析解析因A、B都帶正電，所以A、B間的靜電力表現為斥力，即B對A的作用力沿BA的延長線方向，而不論C帶正電還是帶負電，A和C的作用力方向都必須在AC連線上，由平行四邊形定則知，合力必定沿兩個分力構成的平行四邊形的對角線，所以A和C之間必為引力，且FCA＜FBA，所以C帶負電，且QC＜QB.圖4三、庫侖力作用下帶電體的平衡問題√答案解析解析根據牛頓第三定律得：A球對B球的庫侖力等于B球對A球的庫侖力，無論兩球電荷量是否相等，所受庫侖力都相等，故無法比較哪個電荷量較大，故A錯誤；因α<β，所以mA>mB，故B錯誤；因α<β，所以B球受的拉力較小，兩球接觸后，再處于靜止狀態時，兩絕緣細線與豎直方向的夾角變為α′、β′，對小球A、B受力分析，根據平衡條件有：因為mA>mB，所以α′<β′，故D正確.故C錯誤；分析帶電體在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問題分析方法相同，常用方法有合成法和正交分解法.方法總結達標檢測1.(對點電荷的理解)(多選)下列說法中正確的是

A.點電荷是一種理想化模型，真正的點電荷是不存在的

B.點電荷就是體積和帶電荷量都很小的帶電體C.兩帶電荷量分別為Q1、Q2的球體間的作用力在任何情況下都可用公式

F＝

計算D.一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀

和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計答案√1234√解析解析點電荷是一種理想化模型，實際中并不存在.一個帶電體能否看成點電荷不是看其大小，而是應具體問題具體分析，是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響能否忽略不計，A、D對.12342.(庫侖力作用下的平衡)如圖5所示，質量為m、電荷量為q的帶電小球A用絕緣細線懸掛于O點，帶有電荷量也為q的小球B固定在O點正下方絕緣柱上.其中O點與小球A的間距為l，O點與小球B的間距為

l.當小球A平衡時，細線與豎直方向夾角θ＝30°.帶電小球A、B均可視為點電荷.靜電力常量為k，則

√答案圖51234解析3.(庫侖力的疊加)如圖6，電荷量為q1和q2的兩個點電荷分別位于P點和Q點.已知放在P、Q連線上某點R處的點電荷q受力為零，且PR＝2RQ.則

A.q1＝2q2

B.q1＝4q2C.q1＝－2q2

D.q1＝－4q2答案√圖6解析已知電荷在P、Q連線上某點R處受力為零，則q1、q2帶同種電荷，解析1234因PR＝2RQ，解得：q1＝4q2.4.(庫侖力的疊加)如圖7所示，等邊三角形ABC，邊長為L，在頂點A、B處有等量同種點