第一章 第2节 库仑定律-【金版教程】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（粤教版2019）

第二节　库仑定律 1．知道点电荷的概念． 2．理解库仑定律的内容、公式及适用条件． 3．能应用库仑定律进行静电力的有关计算． 一　点电荷　影响静电力的因素 1．静电力：物理学上，把静止电荷之间的相互作用力称为静电力． 2．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点，称为点电荷． (2)与力学中的质点模型一样，点电荷是一种理想化的物理模型． 3．影响静电力的因素 (1)实验探究：利用如图所示的装置探究影响电荷之间相互作用力的因素． (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． 二　库仑定律 1．电子秤实验 (1)在保持两个带电体的电荷量不变时，它们之间静电力的大小与它们之间距离的二次方成反比． (2)在保持两个带电体间的距离不变时，它们之间静电力的大小与每个带电体的电量成正比． 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＝k，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量． (3)适用条件：真空中的静止点电荷． 1．想一想 (1)只有体积很小或电荷量很小的带电体才可以看作点电荷吗？ 提示：不是．一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，与体积大小和电荷量大小无关． (2)点电荷就是元电荷吗？ 提示：不是．点电荷是一种理想化的物理模型，元电荷是最小的电荷量． 2．判一判 (1)静电力的大小与电性没有关系．(　　) (2)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的静电力大小一定相等．(　　) (3)两个带电金属小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算它们之间静电力的大小．(　　) 提示：(1)√　(2)√ (3)×　因为当r→0时两带电小球已不能看成点电荷，库仑定律不再成立． 课堂任务　点电荷　库仑定律 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”． 活动1：图甲中，用摩擦起电的方法分别让球形导体A和通草球B带同种电荷，并使球形导体A与通草球B处在同一水平面上．不断给A增加电量，摆线偏角如何变化？说明A、B之间的静电力可能与什么因素有关？ 提示：当球形导体A电量增加时，摆线偏角增大，说明静电力随带电体电量增加而增大． 活动2：保持A和B上的电量不变，改变A与B之间的水平距离，摆线偏角如何变化？说明A、B之间的静电力可能与什么因素有关？ 提示：当球形导体A和通草球B的电量不变，改变A和B之间的水平距离，发现距离越近，摆线偏角越大，说明静电力随带电体距离的减小而增大． 活动3：库仑利用扭秤实验定量探究得出了两个点电荷之间相互作用的规律(见教材P12)．图乙是在库仑实验基础上创新改进的实验装置．在让两块金属圆片带上相同的电量且保持不变时，定量增大A、B间的距离，通过读取电子秤示数获得静电力大小．试定量分析F与r的关系． 提示：因r越大，而F越小，说明F与r不是正比关系．利用计算器计算，描点作图，发现F­的关系图线是曲线．进一步尝试作F­的关系图像，可得F∝. 活动4：保持A、B两块金属圆片的距离为d，逐次改变A或B的电量，可测得F与每个带电体电量的关系是怎样的？ 提示：在保持两个带电体间的距离不变时，它们之间静电力的大小与每个带电体的电量成正比，即F∝q1，F∝q2. 1．点电荷 (1)点电荷是理想化的物理模型：点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，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 一个带电体能否看成点电荷，要看带电体的形状、大小及电荷分布等因素对相互作用力的影响是否可以忽略不计．如果可以忽略不计，则带电体就可以看成点电荷．即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷． (3)易混淆的几个概念 点电荷 元电荷 小带电体 概念 忽略了大小、形状、电荷分布状况，只考虑电荷量的带电体 电子或质子所带的电荷量 体积较小的带电物体 实质 理想化物理模型 最小电荷量 带电物体 联系 ①点电荷、小带电体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍；②小带电体在一定条件下可视为点电荷 2.库仑定律 (1)库仑定律内容 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．用公式表达即为F＝k. (2)库仑定律适用条件 ①真空中；②静止；③点电荷． 以上三个条件是理想化的，在空气中、速度远小于光速、带电体可看作点电