第1章 第2节 静电力 库仑定律-2020-2021学年高中物理选修3-1【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第2节　静电力　库仑定律 [学习目标] 1．明确点电荷是理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件。 2．理解库仑定律的内容及公式，会用库仑定律进行有关计算。 3．了解库仑扭秤实验，领会研究电荷间相互作用的思想方法。 一、静电力与点电荷模型 1．静电力：静止电荷间的相互作用力叫静电力，也叫库仑力。 2．点电荷：本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体，是一个理想化模型。 二、库仑定律 1．内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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＝k。[来源:学科网ZXXK] 3．静电力常量：k＝9.0×109N·m2/C2。 4．适用条件：真空中的点电荷，对空气中的点电荷近似适用。[来源:学§科§网] 三、库仑的实验 1．库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的角度来比较静电力F的大小。实验结果发现静电力F与距离r的二次方成反比。 2．库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个完全相同的金属小球接触后电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比。 四、静电力叠加原理 　对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。 [自主诊断]——判正误 　(1)探究电荷间的作用力与某一因素的关系时，必须控制其他因素不变。(√) (2)小球所带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越大。(×) (3)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离坚直方向的角度越大。(√) (4)体积很大的带电体一定不能看成点电荷。(×) (5)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。(√) (6)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。(×) (7)若两个点电荷的电量均加倍，同时两个点电荷间的距离也加倍，则两电荷间的作用力不变。(√) 考点一　对点电荷的理解 1．理想化物理模型 点电荷是没有形状和大小的带电体。点电荷是为了研究问题的方便而引入的一种理想化物理模型。类似于力学中的质点，实际中并不存在。 2．带电体看做点电荷的条件 如果两个带电体之间的距离比它们每一个的线度大得多，其体积、形状对研究的问题影响很小甚至没有影响，这时可以忽略它的形状和大小，近似地认为每一个带电体的电荷都集中在一个点上，可将带电体看做点电荷。 3．相对性 同一带电体，有时可以看做点电荷，有时则不能看做点电荷。 ●对点训练 1．下列关于点电荷的说法中，正确的是 A．体积大的带电体一定不是点电荷 B．当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷 C．点电荷就是体积足够小的电荷 D．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 解析　带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论。一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可忽略，此带电体就可看作点电荷，B正确。 答案　B 2．下列哪些物体可以视为点电荷 A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷[来源:Z*xx*k.Com] B．带电的球体一定能视为点电荷 C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 D．带电的金属球一定不能视为点电荷 解析　带电体能否看做点电荷，要看它们自身的大小是否比它们的距离小得多，是否影响它们间的作用力大小，而与它们的大小、形状和电荷量无关。故A、B、D错，C对。 答案　C 考点二　库仑定律的理解及其应用 1．应用库仑定律要注意的问题 (1)库仑定律的适用条件有两个：真空中、点电荷。空气中与真空中相差不大，一般在没有特别说明的情况下，都可以按照真空中处理。 (2)将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行，即用公式计算库仑力大小时，只需将其电荷量的绝对值带入计算力的大小；力的方向再根据带电性质加以判定。 (3)库仑定律中的常量k、只有在采用国际单位制时，它的值才是9.0×109 N·m2/C2。 2．静电力的叠加与库仑定律的计算问题 一个点电荷如果同时受到多个点电荷的作用力，该点电荷与每一个点电荷间的作用力都可以用库仑定律进行计算，再根据静电力的叠加原理求出。 考查角度一　库仑定律的适用条件 [例1]　如图1－2－1所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量为Q，关于两球之间的静电力，下列选项中正确的是 图1－2－1 A．等于k　　　　　　B．大于k C．小于k　　　　　　D．等于k [解析]　两球间的距离和球本身的大小差不多，不符合简化成点电荷的条件，因为库仑定律的公式计算只适用于点电荷，所以不能直接用公式去计算。我们可以根据电荷间的相互作用的规律来做一个