1.2 库仑定律（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修3（粤教版）

第二节　库仑定律 学习目标 素养提炼 1.知道点电荷的概念，明确实际带电体看作点电荷的条件。 2．理解库仑定律的内容、公式及适用条件。 3．了解库仑扭秤实验，知道静电力常量。 4．理解库仑力叠加原理，会用库仑定律进行有关的计算。 物理观念：点电荷、静电力、静电力常量。 科学思维：库仑定律。 科学探究：经历库仑扭秤实验过程。 科学态度与责任：万有引力和静电力的比较。 授课提示：对应学生用书第4页 一、电荷之间的作用力 1．库仑定律：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，与它们的距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 2．静电力 (1)定义：静止电荷之间的相互作用力，也叫库仑力。 (2)影响静电力大小的因素：带电体的形状、大小、电荷分布以及之间的距离等。 3．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点。这个带电的点称为点电荷。点电荷是一种理想化的物理模型。 [判断正误] 　(1)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷。(×) (2)体积很大的带电体一定不能看成点电荷。(×) (3)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。(√) (4)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。(×) 二、库仑实验　静电力计算 1．库仑力大小的确定：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的二次方成反比。 2．小球电荷量的确定：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，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比。 3．库仑力的关系式：F＝k，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫静电力常量。 4．静电力计算 (1)两个点电荷间的作用力不因为第三个点电荷的存在而改变。 (2)两个或者两个以上点电荷对某一个电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。 [思考] (1)库仑利用扭秤实验研究电荷间的相互作用，该装置利用什么方法显示力的大小？实验的巧妙体现在何处？ (2)两带电小球间的距离非常小时，库仑力是否会无穷大？ 提示：(1)该装置通过悬丝扭转的角度来比较力的大小。实验的巧妙之处：①利用悬丝的扭转角度把力放大；②利用相同球体接触平分电荷量解决了无法测量电荷量的问题。 (2)当r→0时，两球不能看作点电荷，库仑定律不再适用。 授课提示：对应学生用书第5页 要点一　对点电荷的理解 　(1)什么是点电荷？实际带电体看成点电荷的条件是什么？ (2)如图所示，两质量分布均匀，半径为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离也为r。若计算两球之间的万有引力大小，可否将两金属球看作质点？若两球带等量异种电荷，分析两球之间静电力时，可否将两球看作点电荷？ 提示：(1)点电荷是用来代替带电体的点，当带电体的形状、大小及电荷分布等因素的影响可以忽略不计，即可视为点电荷。 (2)计算两球之间的万有引力大小，可将两金属球看作质点；分析两球之间静电力时，不能将两球看作点电荷。 1．点电荷是物理模型：点电荷是只有电荷量、没有大小和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，以致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，带电体就能看成点电荷。 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，且一定是元电荷的整数倍。 　下面关于点电荷的说法正确的是(　　) A．点电荷是带电荷量很小的带电体 B．带电体体积很大时不能看成点电荷 C．点电荷的带电荷量可能是2.56×10－20 C D．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可看作点电荷 [解析]　点电荷是将带电体简化为一个带电的点，是一种理想化的模型，与其体积的大小及带电荷量的多少无关，实际的带电体(包括电子、质子等)都有一定大小，都不一定能看成点电荷，故A错误；点电荷是将带电体简化为一个带电的点，带电体能不能简化为点，不是看带电体的绝对大小，而是看带电体的大小相对于它们之间的距离能不能忽略不计，故体积大的带电体有时也可以看成点电荷，故B错误；点电荷的带电荷量一定是1.6×10－19 C的整数倍，故C错误；点电荷是将带电体简化为一个带电的点，当带电体的大小和形状对作用力影响可以忽略时，带电体可看作点电荷，故D正确。 [答案]　D