专题1.2 库仑定律（导学案）-2019-2020学年上学期高二物理同步精品课堂（人教版选修3-1）

人教版 物理选修3-1第一章《静电场》 第二节 库仑定律 导学案 【学习目标】 1.了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程. 2.知道点电荷的概念. 3.理解库仑定律的内容、公式及适用条件，会用库仑定律进行有关的计算. 4.了解库仑扭秤实验． 【自主预习】 一、探究影响电荷间相互作用力的因素 1．实验现象：(如图所示) (1)小球带电荷量一定时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度_____ (2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度_________ 2．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________ 二、库仑定律 1．点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的_______、_______及___________对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做________ 2．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_____，与它们的距离的_______成反比，作用力的方向在___________ (2)公式：F＝k，其中k＝__________，叫做静电力常量． (3)适用条件：①___________；②________ 3．库仑的实验 (1)库仑扭秤实验是通过悬丝扭转角度比较静电力F大小的．实验结果发现静电力F与距离r的_______成反比． (2)库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个__________的金属小球接触，电荷量______的方法，发现F与q1和q2的_______成正比． 【自主预习参考答案】一、1．(1)越小．(2)越大． 2．增大，减小．二、库仑定律1．形状、大小、电荷分布状况、点电荷．2．(1)正比，二次方、它们的连线上． (2)k＝9.0×109 N·m2/C2(3)①在真空中；②点电荷．3．(1)二次方(2)完全相同、平分、乘积 【问题探究】 一、对点电荷的理解与应用 【阅读教材回答下列问题】 1．点电荷的含义如何？带电体满足什么样的条件才能称为点电荷？ 【参考答案】(1)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． (2)带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论．如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷． 2．库仑定律的适用条件是什么？ 【参考答案】(1)库仑定律适用于点电荷间的相互作用，当r→0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用． (2)两个规则的带电球体相距比较近时，不能看做点电荷，此时两带电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变，即电荷的分布会发生改变． 【例1】关于点电荷，下列说法中正确的是(　　) A．点电荷就是体积小的带电体 B．球形带电体一定可以视为点电荷 C．带电荷量少的带电体一定可以视为点电荷 D．大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷 【答案】　D 【解析】　点电荷不能理解为体积很小的带电体，也不能理解为电荷量很少的带电体．同一带电体，如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时，就不能看成点电荷，而研究它与离它很远的电荷间的作用力时，就可以看做点电荷，带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，A、B、C均错，D正确． 【例2】甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16 C的正电荷，乙球带有3.2×10－16 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径均远小于10 cm.(结果保留三位有效数字) (1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？ (2)如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？ (3)将两个体积不同的导体球相互接触后再放回原处，其作用力能求出吗？ 【答案】　(1)1.38×10－19 N　引力　(2)5.76×10－21 N　斥力　(3)不能 【解析】　(1)因为两球的半径都远小于10 cm，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律有F＝k＝9.0×109× N≈1.38×10－19 N．两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力． (2)如果两个导体球完全相同，则电荷量先中和后平分，每个小球的带电荷量为q1′＝q2′＝ C＝8×10－17 C，两个电荷之间的斥力为F1＝ =5.76×10－21 N. (3)两个体积不同的导体球相互接触后，正、负电荷相互中和，剩余的电荷要在两球间分配，由于两球不同，分配电荷的电荷量将不相等，因而无法求出两球间的作用力． 【题后反思】 1．库仑定律只适用于真空中点电荷之间的相互作用，一般没有特殊说明的情况下，都可按真空来处理．