第1章 第2节 静电力 库仑定律-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　静电力　库仑定律 [学习目标]　1.知道点电荷的概念及带电体可简化为点电荷模型的条件。(科学方法)2.理解库仑定律的内容、公式、适用条件，会用其求解点电荷间的作用力。(科学思维)3.知道静电力常量，了解库仑扭秤实验。(物理观念) 一、静电力与点电荷模型 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．点电荷 (1)定义：物理学上把本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体叫作点电荷。 (2)特点：只有电荷量，没有大小的几何点。 二、库仑定律 1．内容：真空中两个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。同种电荷相斥，异种电荷相吸。 2．表达式：F＝k，其中k为静电力常量。如果各物理量都采用国际单位制，则k＝9.0×109 N·m2/C2。 3．库仑定律的适用条件：真空中的点电荷。 4．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总的静电力，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。 三、静电力与万有引力的比较 比较项目 万有引力定律F＝G 库仑定律F＝k 不 同 点 描述对象 两质点间的力 两点电荷间的力 力的性质 只有引力 引力或斥力 产生原因 物体有质量 物体带电 相 同 点 公式的形式 都与距离的二次方成反比，与质量或电荷量的乘积成正比 力的方向 力的方向均在相互作用物体的连线上 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。 (×) [提示]　带电体能否看成点电荷不是依据带电体的大小和带电荷量的多少，而是看带电体对研究问题的影响能否忽略不计。 (2)点电荷是一种理想化模型。 (√) (3)库仑力的大小与电性没有关系。 (√) (4)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。 (√) (5)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。 (×) [提示]　两带电球相距较近时，电荷的分布会受到影响，故不能应用库仑定律计算。 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　[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．对于库仑定律，下列说法中正确的是(　　) A．凡计算两个点电荷间的作用力，就可以使用公式F＝k B．两个带电小球即使距离非常近，也能用库仑定律 C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等 D．两个点电荷的电荷量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半 C　[库仑定律适用于真空中的点电荷之间的静电力的计算，由此可判断选项A、B均错误。两点电荷间的库仑力符合牛顿第三定律，选项C正确。根据库仑定律，两点电荷的电荷量各减为原来的一半时，库仑力减为原来的，选项D错误。] 对点电荷的理解 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，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍。 【例1】　(多选)下列关于点电荷的说法正确的是(　　) 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是点电荷 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 C．一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷 D.两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 AD　[无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看作点电荷，选项A正确，而选项C错误；尽管带