第9章 第2节 库仑定律(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第2节　库仑定律 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1．理解库仑定律的内涵和适用条件，能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力。 2．会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题 1．通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。 2．通过与质点模型类比，知道点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件，进一步体会科学研究中的理想模型方法 体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法 对比库仑定律和万有引力定律的形式，体会物理学的和谐统一之美，提高对物理的学习兴趣 [对应学生用书P7] 知识点一 电荷之间的作用力 1．库仑定律：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。 2．静电力：电荷之间的相互作用力，叫作静电力或库仑力。 3．点电荷❶：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的其他作用力的影响可以忽略时，可以看作带电的点的带电体。 1．电荷之间相互作用力的大小只决定于电荷量的大小。(　×　) 2．两电荷的带电荷量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大。(　√　) 3．点电荷是一个带有电荷的点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化模型。(　√　) 知识点二 库仑的实验 1．实验原理❷ 库仑做实验用的装置叫作库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A，另一端通过物体B使绝缘棒平衡，悬丝处于自然状态，把另一个带电的金属小球C插入容器并使它接触A，从而使A与C带同种电荷。将C和A分开，再使C靠近A，A和C之间的作用力使A远离。扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。 2．实验步骤 (1)改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与距离r的关系。 (2)改变A和C的电荷量q❸，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与带电荷量q之间的关系。 3．实验结论 (1)力F与距离r的二次方成反比，即F∝。 (2)力F与q1和q2的乘积成正比，即F∝q1q2。 4．库仑定律的表达式❹：F＝k，其中静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2。 1．库仑通过实验测得了静电力常量的大小。(　×　) 2．两个带电小球即使非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小。(　×　) 知识点三 静电力计算❺ 1．微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此，在研究微观带电粒子的相互作用时，可以忽略万有引力。 2．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而改变。 3．两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。 1．当空间存在多个电荷时，不能应用库仑定律求解任意两个电荷间的静电力。(　×　) 2．求多个静电力的合力时要应用平行四边形定则。(　√　) 批注❶：点电荷是忽略了次要因素后抽象出来的理想化模型，现实生活中并不存在。 批注❷： 库仑扭秤实验涉及扭力的概念和力矩平衡的知识，其特点是可以定量测量微小的力，其工作原理是通过力矩平衡实现“小量放大”。 批注❸：库仑那个年代还无法精确地测出物体所带的电荷量，改变小球所带电荷量时，用一个与带电小球完全相同的不带电的小球与它接触，使带电小球的电荷量依次变为，，… 批注❹：万有引力和库仑力让我们看到了自然界既多种多样，又和谐统一的美。 批注❺：平行四边形定则适用于所有矢量的运算。示例：正电荷A、负电荷B对负电荷C的作用力如图所示。 [对应学生用书P9] 探究点一　点电荷　(物质观念之形成) ►情境探究 如图所示为美国东部一枚火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射塔冲天而起。这是美国未来载人航天工具——“战神Ⅰ­Ⅹ”火箭的第一次升空。升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有被及时导走。 (1)研究“战神Ⅰ­Ⅹ”火箭外部与其相距1 m处的一个带电微粒之间的静电力时，“战神Ⅰ­Ⅹ”火箭能否看作点电荷？ (2)研究“战神Ⅰ­Ⅹ”火箭与地球(带负电)之间的静电力时，“战神Ⅰ­Ⅹ”火箭能否看作点电荷？ 提示：(1)不能。(2)能。 ►探究归纳 元电荷 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 点电荷 理想化模型，是特殊的带电体，实际中并不存在。研究问题时不考虑大小和形状，只考虑所带电荷量。点电荷所带电荷量可以很大，也可以很小，但一定是元电荷的整数倍 带电体 有一定的体积和形状，带电体分为带电导体和带电绝缘体。如果受到其他电荷作用时，带电导体上的电荷由于静电感应一般会重新分布 ►对点例练 下列关于点电荷的说法正确的是(　　) A．任何带电球体，都可看成电荷全部集中于球心的点电荷 B