9.2 库仑定律-【帮课堂】2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教2019必修第三册）

9.2　库仑定律 【教学目标】 一、知识与技能 1．掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律。 2．会用库仑定律进行有关的计算。 二、过程与方法 1．渗透理想化方法，培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力。 2．渗透控制度量的科学研究方法。 三、情感、态度与价值观 通过元电荷的教学，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点。 【教学重难点】 重点：库仑定律和库仑力的教学。 难点：关于库仑定律的教学 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。 【经典例题1】（江苏省苏州市吴江汾湖高级中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）21. 库仑研究电荷之间的相互作用力跟什么因素有关，做了如下实验：把一个带正电的物体固定，然后将挂在丝线上带正电的小球先后挂在、、处，发现情况如图所示，由此，归纳得出的初步结论正确的是（　　） A. 电荷之间的作用力大小随距离增大而增大 B. 电荷之间的作用力大小与距离无关 C. 电荷之间的作用力大小随距离的增大先增大后减小 D. 由于小球平衡时丝线与竖直方向夹角在减小，所以电荷之间的作用力大小随距离增大而减小 【变式训练1】（吉林省白城市大安市第六中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题） 用控制变量法，可以研究影响电荷间相互作用力的因素.如图所示，O是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小。这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来。若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示，物体与小球间距离用d表示，物体和小球之间的作用力大小用F表示。则以下对该实验现象的判断正确的是（　　 ） A. 保持Q、q不变，增大d，则θ变大，说明F与d有关 B. 保持Q、q不变，减小d，则θ变大，说明F与d成反比 C. 保持Q、d不变，减小q，则θ变小，说明F与q有关 D. 保持q、d不变，减小Q，则θ变小，说明F与Q成正比 【经典例题2】（天津市南开翔宇学校2021-2022学年高二（上）期中物理试题）1. 下列关于点电荷的说法正确的是 A. 不论带电体多大，只要带电体间距离远大于它们的大小，就可看成是点电荷 B. 只要带电体的体积很小，在任何情况下都可看做点电荷 C. 体积很大的带电体，任何情况下都不可看做点电荷 D. 只有球形带电体才能看作点电荷 【变式训练2】（天津市实验中学滨海学校2021-2022学年高二（上）期中质量监测物理试题）1. 物理学中，“质点”、“点电荷”这两个概念的建立所体现的共同的科学思维方法是（　　） A. 比值法 B. 等效替代法 C. 理想化模型 D. 控制变量法 知识点二、库仑的实验 库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球与A所受的重力平衡。当把另一个带电的金属球C插入容器靠近A时，A和C之问的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。改变A与C之间距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找到力F与距离r的关系，实验的结果是力F与距离r的二次方成反比，即F∝1/r2． 在库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有。库仑发现，两个相同的带电金属小球互相接触后，它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等，所以他断定这两个小球所带的电荷量相等。如果把一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。库仑就用这个方法，把带电小球的电荷量分为q/2．q/4．q/8……，这样库仑巧妙地解决了小球的带电量的测量问题。 【经典例题1】（广东省汕头市潮阳区河溪中学2021-2022学年高二（上）期中考试物理试题）1. 如图为库仑扭秤．细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡．当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近