9.2库仑定律 2020-2021学年高一物理教学讲义（人教版2019必修第三册 ）

9.2 库仑定律 教材分析 1.库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是学习电场强度的基础 不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。 2、展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件 和远大意义。 教学目标 1理解库仑定律的含义和表达式，知道静电常量。了解库仑定律的适用条件，学习用库仑定律解决简单的问题。 2．渗透理想化思想，培养由实际问题进行简化抽象思维建立物理模型的力。 教学重点难点 重点：对库仑定律的理解 难点：对库仑定律发现过程的探讨。 知识点一、电荷之间的作用力 1.电荷之间的作用力 （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。这个规律叫做库仑定律。 （2）电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 2.点电荷 （1）定义：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷的分布状况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，叫做点电荷。 （2）理想化的物理模型 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，实际上并不存在。 （3）点电荷与元电荷的区别 ①元电荷是最小的电荷量 ②点电荷是带电体，只是不考虑带电体的大小和形状，其带的电荷量可以很大也可以很小，但一定是元电荷的整数倍。 知识点二、静电力计算 1.库仑力的大小 （3）表达式：，式中的k叫做静电力常量，k=9.0×109N·m2/C2 （4）定律的适用范围：真空中两个静止点电荷。 （5）如果一个点电荷同时受到两个或更多的点电荷的作用力，可以根据力的合成求合力。 2.同一直线上三个自由点电荷的平衡问题 （1）三个点电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间” （2）三个点电荷中，中间点电荷的电荷量最小。两边同性点电荷中哪个点电荷的电荷量小，中间点电荷就距哪个近一些 （3）三个点电荷的电荷量满足 【经典例题1】（陕西省西安市华山中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）对库仑定律，下列说法正确是（　　） A. 首先测定该常量k数值的是法拉第 B. 该常量k的单位为N·m2/C2 C. 两点电荷的电荷量q1与q2的乘积越大，它们之间的静电力一定越大 D. 两点电荷的距离越大，它们之间的静电力一定越大 【答案】B 【解析】 【详解】A．首先测定该常量k数值的是库伦，故A错误； B．根据库仑定律 其中F的单位是牛顿（N），r的单位是m，q1、q2的单位为C，则k的单位是Nm2/C2，故B正确； C．根据库仑定律 两点电荷的电荷量q1与q2的乘积越大，它们之间的静电力不一定越大，还跟两电荷间的距离有关，故C错误； D．根据库仑定律 两点电荷的距离越大，它们之间的静电力不一定越大，还与两点电荷的电荷量q1与q2的乘积有关，故D错误。 故选B。 【变式训练1】（福建省泉州市泉港区一中2020-2021学年高二（上）期中物理试题）下列说法中正确的是（　　） A. 点电荷是一种理想化模型，就是体积小的带电体 B. 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 C. 根据库仑定律表达式，当两电荷之间的距离r→0时，两电荷之间的库仑力F→∞ D. 带电荷量Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AB．由于点电荷具有相对意义，带电体的尺寸不一定很小，一个带电体能否看作点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于该带电体的线度的大小与到和它发生作用的其他带电体的距离的关系，故A错误，B正确； C．由于两个带电体间的距离趋近于0，两个带电体不能看作点电荷，则库仑定律不适用，故C错误； D．两点电荷之间的作用力是相互的，根据牛顿第三定律，无论A的电荷量与B的电荷量大小如何，B受到的静电力是A受到的静电力大小上总是相等的，故D错误。 故选B。 【经典例题2】（福建省龙海市第二中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）真空中有两个点电荷，一个带+Q，一个带﹣2Q，相距r，相互作用力为F，将两点电荷接触一下再放回原位置，相互作用力是（　　） A. ，斥力 B. ，斥力 C. ，斥力 D. 零 【答案】B 【解析】 【详解】开始时，库仑力： 两电荷接触后再分开时，各自带电量为，相互排斥，大小： 联立解得： A.，斥力，与分析结果不符，故A不符合题意． B，斥力，与分析结果相符，故B符合题意． C.，斥力，与分析结果不符，故C不符合题意． D.零与分析结果不符，故D不符合题意． 【变式训练2】（福建省厦门市湖滨中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）真空中有相隔距离为r的两个点电荷，它们分别带4q和3q的电量，此时它们之间的静电力