第一章 第2节 库仑定律（讲解课件）-2019-2020学年高中物理选修3-1【优化探究】同步导学案（人教版）

第2节　库仑定律 学习目标 素养提炼 1.了解点电荷、静电力的含义．[来源:学。科。网] 2.掌握库仑定律的内容和条件． 3.理解库仑扭秤实验原理． 4.掌握库仑力叠加、平衡原理. 1个方法——探究实验中的控制变量法 1个定律——库仑定律 1个模型——点电荷理想模型 1个常量——静电力常量 [来源:学科网] 授课提示：对应学生用书第4页 一、探究影响电荷间相互作用力的因素 1．实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小． 2．猜想：带电体之间的作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比． [思考]如图，O是一带正电的物体，把系在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置．利用此装置探究影响电荷间相互作用力的因素． (1)在本实验中，电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系？ (2)在电荷量不变的情况下，探究电荷间作用力与电荷间距离的关系时，怎样操作？实验结论是什么？ (3)在电荷间距离不变的情况下，探究电荷间作用力与电荷量的关系时，怎样操作？实验结论是什么？ 提示：(1)悬线偏离竖直方向的夹角越大，说明二者的相互作用力越大；反之则越小． (2)把一带正电的球A放在实验台上，用丝线悬挂一带正电的小球B于铁架台上．移动丝线悬挂球B的位置，观察悬线偏离竖直方向的夹角随A、B间距离的变化而变化的情况． 实验结论：两电荷之间的作用力随它们之间距离的增大而减小，随距离的减小而增大． (3)保持电荷间距离不变，分别用带不同电荷量的小球A做实验，观察小球B的悬线偏离竖直方向的角度随电荷量的变化而变化的情况． 实验结论：两电荷间的作用力随电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小． 二、库仑定律 1．库仑力 电荷间的相互作用力，也叫作静电力． 2．点电荷 带电体间的距离比自身的大小大得多，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忽略时，可将带电体看作带电的点．它是一种理想化的物理模型． 3．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．[来源:学科网] (2)表达式：F＝k，k叫作静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2. (3)适用条件：真空中的点电荷． [判断辨析] 　(1)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷．(√) (2)若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力．(×) (3)根据库仑定律表达式F＝k，当两电荷之间的距离r→0时，两电荷之间的库仑力F→∞.(×) 三、库仑的实验 1．库仑扭秤实验原理 (1)库仑力大小的确定：通过悬丝扭转的角度比较库仑力的大小． (2)小球电荷量的确定：通过让带电金属小球与不带电的相同的金属小球接触，改变和确定金属小球的带电荷量． 2．静电力叠加原理 两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和. 授课提示：对应学生用书第4页 要点一　对点电荷的理解 1．点电荷是物理模型：点电荷是只有电荷量，没有大小和形状的理想化的模型，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：如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、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．元电荷与点电荷 (1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位． (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，且一定是元电荷的整数倍． 1．下面关于点电荷的说法正确的是(　　) A．点电荷是带电荷量很小的带电体 B．带电体体积很大时不能看成点电荷 C．点电荷的带电荷量可能是2.56×10－20 C D．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可看作点电荷 解析：点电荷是将带电体简化为一个带电的点，是一种理想化的模型，与其体积的大小及带电荷量的多少无关，实际的带电体(包括电子、质子等)都有一定大小，都不一定能看成点电荷，故A错误；点电荷是将带电体简化为一个带电的点，物体能不能简化为点，不是看物体的绝对大小，而是看物体的大小相对于它们之间的距离能不能忽略不计，故体积大的带电体有时也可以看成点电荷，故B错误；点电荷的带电荷量一定是1.6×10－19 C的整数倍，故C错误；点电荷是将带电体简化为一个带电的点，当带电体的大小和形状对作用力影响可以忽略时，带电体可看作点电荷，故D正确． 答案：D 2．美国东部一枚火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射塔冲天而起．这是美国未来载