第1章 第2节 库仑定律-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　库仑定律 学习目标：1.[物理观念]知道静电力、点电荷的概念。知道库仑定律的内容及公式，能解释简单的静电力现象。2.[科学思维]理解点电荷及库仑定律的适用条件，会用库仑定律进行相关的计算。3.[科学探究]学会用控制变量法探究两个点电荷的静电力，了解库仑扭秤实验，学会与他人合作交流获取信息，能撰写相关的实验报告。4.[科学态度与责任]了解库仑扭秤实验，体会科学研究的一些共性与创新，能坚持实事求是，有进行科学普及的兴趣和责任感。 一、点电荷 1．定义：当带电体本身的大小比它与其他带电体之间的距离小得多，以至于其形状、大小及电荷分布等因素对它与其他带电体之间相互作用的影响可以忽略时，这样的带电体称为点电荷。 2．特点：只有电荷量、没有大小的几何点。 说明：“点电荷”类似“质点”，都是理想化模型。 二、两点电荷间的静电力 1．静电力 (1)定义：电荷间的相互作用力，也叫库仑力。 (2)影响静电力大小的因素：两带电体的形状、大小、电荷量、电荷分布、两者间的距离等。 2．库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F的大小，与它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 3．表达式：F＝keq \f(Q1Q2,r2)，其中k为静电力常量。如果各物理量单位都采用国际单位制，则k＝9.0×109 N·m2/C2。 4．库仑定律的适用条件：真空中的静止点电荷。 5．静电力的叠加原理：对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。 注意：①静电力的叠加仍然遵循平行四边形定则。②计算库仑力大小时，两电荷都取所带电荷量的绝对值。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)体积很小的带电体都能看成点电荷。 (×) (2)库仑力的大小与电性没有关系。 (√) (3)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等。 (√) (4)两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小。 (×) 2．(多选)关于点电荷，下列说法正确的是(　　) A．带电荷量少的电荷就是点电荷 B．一个电子不论在何种情况下均可视为点电荷 C．在实际中点电荷并不存在 D．一个带电体能否看成点电荷，不是看它尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计 CD　[点电荷是理想化模型，实际中并不存在。一个带电体能否看成点电荷不是看其大小，而是看它的形状、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响能否忽略不计，因此大的带电体一定不能看成点电荷和小的带电体一定能看成点电荷的说法都是错误的，所以选项A、B错误，C、D正确。] 3．两个点电荷相距为r，相互作用力为F，则(　　) A．电荷量不变，距离加倍时，作用力变为4F B．其中一个点电荷的电荷量和两点电荷之间的距离都减半时，作用力不变 C．每个点电荷的电荷量和两个点电荷间的距离都增加相同的倍数时，作用力不变 D．将其中一个点电荷的电荷量取走一部分给另一个点电荷，两者的距离不变，作用力一定不变 C　[真空中两个静止点电荷间的作用力大小为F＝eq \f(kQ1Q2,r2)，当电荷量不变距离加倍时，作用力大小为F′＝eq \f(kQ1Q2,(2r(2)＝eq \f(1,4)F，故A错误；其中一个点电荷的电荷量和两点电荷间距都减半时，根据库仑定律可知，作用力为2F，故B错误；每个点电荷的电荷量和两点电荷间距都增加相同的倍数时，根据库仑定律得，作用力不变，故C正确；将其中一个点电荷的电荷量取走一部分给另一个点电荷，两者的距离不变，根据库仑定律可知，作用力不一定不变，故D错误。] 对点电荷的理解 点电荷就是带电质点，这种说法对吗？点电荷与质点有什么相同之处？ 提示：不对；二者采用的思维方法相同，都是理想化模型。 1．点电荷是理想化模型 只有电荷量，没有大小、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，以至于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，带电体就可看成点电荷。 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，但它一定是元电荷的整数倍。 【例1】　(多选)下列关于点电荷的说法中正确的是(　　) A．无论两个带电体多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看作点电荷 B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷