第02讲 库仑定律【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（粤教版2019必修第三册）

第02讲 库仑定律 SHAPE \* MERGEFORMAT 课程标准 课标解读 通过实验演示培养学生的实验、观察、分析和总结能力； 通过对库仑定律建立的回顾，以及相关物理史实的介绍，培养学生的科学素养，培养学生勇于探索未知世界的精神。 知道点电荷的概念. .理解库仑定律的内容、公式及适用条件. 理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算． SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点01 点电荷　影响静电力的因素 1．点电荷 (1)点电荷：如果一个带电体本身的大小比它与其他带电体的距离小得多，那么在研究它与其他带电体的相互作用时，电荷在带电体上的具体分布情况可以忽略，即可以把带电体抽象成一个带电的点，称为点电荷． (2)点电荷与力学中的质点模型一样，是一种理想化的物理模型． 2．影响静电力的因素 (1)实验探究：利用如图1所示的装置探究影响电荷之间相互作用力的因素． 图1 (2)实验结论：电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小． 【知识拓展1】对点电荷的理解 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．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． 【即学即练1】 1．关于电荷的说法正确的是（　　） A．电荷量很小的电荷就是元电荷 B．点电荷是一种理想化模型，实际不存在 C．质子和正电子都是元电荷 D．物体所带的电荷量可以是任意值 【答案】B 【详解】 A．元电荷是最小的电荷量，不是带电体，故A错误； B．点电荷是一种理想化模型，实际不存在，故B正确； C．元电荷是指电子或质子所带的电荷量，不是电子或质子本身，故C错误； D．物体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍，故D错误； 故选B。 【即学即练2】 2．关于元电荷、点电荷、试探电荷，以下表述正确的是（　　） A．点电荷就是电荷量很小的带电体 B．试探电荷就是点电荷，二者无区别 C．元电荷就是形状是圆的带电体 D．点电荷就是没有大小和形状而且不考虑电荷分布的带电体 【答案】D 【详解】 AD．如果在研究的问题中，带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计，即可将它看作是一个几何点，由于实际物体总是有大小的，故点电荷是一种理想化的模型，故A错误，D正确； B．点电荷是一种理想模型，没有大小的带电体。当电荷间距离大到可认为电荷大小、形状不起什么作用时，可把电荷看成点电荷，也就是说点电荷可以很大，这样的电荷就做不了试探电荷，试探电荷需要的是体积小，电荷量小。所以点电荷不一定能做试探电荷，故B错误； C．元电荷是指电子或质子所带的电荷量。故C错误。 故选D。 知识点02 库仑定律 1．实验：借助电子秤探究库仑力． 利用如图2器材定量探究库仑力． 图2 (1)静电力F与距离r的关系 改变A、B两金属圆片的距离，读取电子秤的示数，得到相应的静电力大小，记录在下表中： 探究变量 距离r d 2d 3d 4d 5d F eq \f(1,r) eq \f(1,r2) 作出F－eq \f(1,r)的关系图线或F－eq \f(1,r2)的关系图线． 实验结论：在两带电体的电荷量不变时，它们之间的静电力大小与它们之间的距离的二次方成反比． (2)静电力F与电荷量的关系 保持两金属圆盘的距离不变，利用相同圆盘接触，电荷量平分的方法逐渐减小A或B的电荷量，测量并记录两者之间的静电力大小，做出F－q1和F－q2的关系图线． 实验结论：两带电体间距离不变时，它们之间的静电力的大小与每个带电体的电荷量成正比． 2．库仑定律 (1)内容：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电荷量q1、q2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．这种电荷之间的相互作用力称为静电力或库仑力． (2)公式：F＝keq \f(q1q2,r2)，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量． (3)适用条件：a.在真空中；b.静止点电荷． 【知识拓展2】库仑定律 (1)库仑定律只适用于真空中两个静止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． (2)当r→0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用． (3)两个点电荷之间的静电力遵守牛顿第三定律．不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大． (4)两个规则的带电球体相距比较近时，电荷的分布会发生改变，库仑定律不再适用． 【知识拓展3】静电力的计算 1．两个或三个以上点电荷对某一点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用