第9章 第2节 库仑定律（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版）

第2节　库仑定律 [学习目标]　1.知道点电荷模型，理解带电体简化为点电荷的条件(物理观念).2.理解两个点电荷间的相互作用规律，掌握库仑定律的应用方法(科学思维).3.了解库仑扭秤实验，体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法(科学探究)． 知识点一　电荷之间的作用力 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． 实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而__增大__，随着距离的增大而__减小__. 2．库仑定律 (1)点电荷：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__对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作__点电荷__. (2)库仑定律 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__.这种电荷之间的相互作用力叫作__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：a.__在真空中__；b.__静止点电荷__. 知识点二　库仑的实验 1．库仑扭秤实验是通过悬丝__扭转的角度__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．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，一个带电，一个不带电，互相接触后，电荷量__平分__的方法，发现F与q1和q2的__乘积__成正比． 1．判断下列说法的正误． (1)很小的带电体就是点电荷．(　　) (2)实际中不存在真正的点电荷．(　　) (3)库仑力的大小与电性没有关系．(　　) (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．(　　) 答案　(1)×　 (2)√　 (3)√　 (4)× 2．两个完全相同的金属球A和B (可视为点电荷)带电荷量之比为1∶7，相距为r.两者接触一下放回原来的位置，若两点电荷原来带异种电荷，则后来两金属球之间的静电力大小与原来之比是________. 答案　9∶7 考点一　对点电荷的理解 【例题1】 下列关于点电荷的说法正确的是(　　) A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷 B．体积很大的带电体一定不是点电荷 C．当两个带电体的大小、形状等因素对它们相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷 D．任何带电球体，都可看作电荷全部集中于球心的点电荷 思维导引：一个带电体能否看作点电荷取决于其自身的几何形状、大小与带电体之间距离的比较，与带电体的大小无关． 答案　C 解析　带电体能否被看作点电荷，主要看带电体的大小、形状等因素对所研究的问题是否可以忽略，如果能够忽略，则带电体可以看成是点电荷，否则就不能． 1．点电荷是物理模型：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．将带电体看成点电荷的条件：一个带电体能否被看成点电荷，关键是看带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响，若没有影响，或影响可以忽略不计，则带电体就可以被看成点电荷． 【变式1】 (多选)下列关于点电荷的说法正确的是(　　) A．真正的点电荷是不存在的 B．点电荷是一种理想化模型 C．足够小的电荷就是点电荷 D．球形带电体都可以看作点电荷 答案　AB 解析　点电荷只是一种理想的物理模型，实际上并不存在，选项A、B正确；一个带电体能否被看作点电荷，与带电体的大小和形状无关，主要取决于带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响，选项C、D错误． 考点二　对库仑定律的理解 【例题2】 三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电荷量为q，球2的电荷量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间的作用力大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间的作用力大小仍为F，方向不变．由此可知(　　) A．n＝3 B．n＝4 C．n＝5 D．n＝6 思维导引： 答案　D 解析　球3未与球1、球2接触前，球1、2间的作用力F＝k；三个金属小球相同，接触后电荷量均分，球3与球2接触后，球2和球3的电荷量q2＝q3＝；球3再与球1接触后，球1的电荷量q1＝＝，此时球1、2间的作用力F′＝k＝k，由题意知F′＝F，解得n＝6，选项D正确． 库仑定律与万有引力定律的比较 　　名称 比较　　 静电力 万有引力 表达式 F＝k F＝G 适用条件 真空中静止的点电荷 质点或质量分布均匀的球体 r的含义 两个点电荷间的距离 两物体的质心间的距离 常量 静电力常