(教用word)第1章 第2节 库仑定律-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

第2节　库仑定律 学业要求＋核心素养 1．知道点电荷的概念，理解点电荷是理想化模型，会分析带电体看作点电荷的条件。(物理观念) 2．知道库仑定律的内容、公式以及静电力常量，会用库仑定律求解电荷间的作用力。(科学思维) 3．知道静电力叠加原理。(科学思维) 一、点电荷 1．基础梳理 (1)静电力：电荷间的相互作用力。 (2)点电荷：当带电体本身的大小比它与其他带电体之间的距离小得多，以至于其形状、大小及电荷分布等因素对它与其他带电体之间相互作用的影响可忽略时，这样的带电体称为点电荷。 (3)点电荷被认为是只有电荷量、没有大小的几何点。 (4)两个可视为点电荷的带电体之间的距离就是这两个几何点之间的距离。 (5)一个实际的带电体能否视为点电荷，不仅和带电体本身有关，还取决于研究的问题和精度要求。 (6)点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的。 2．尝试探究 如图所示，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，这说明电荷之间存在着相互作用力。 (1)实验表明带电体之间的作用力除了与电荷量及其相对位置有关外，还与带电体的形状有关，这大大增加了研究这一问题的复杂性。那么我们能不能将这一问题简化一下呢？ 提示：能。当带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以至于带电体的大小、形状及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略时，这时可以将带电体看作点电荷。 (2)点电荷是指带电荷量很小的带电体，对吗？为什么？ 提示：不对。点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的带电体，是一种理想化的物理模型。当带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以至于带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，带电体可以看作点电荷。一个物体能否被看作点电荷，应该根据具体问题而定，不能单凭其大小、形状或电荷量而定。 二、两点电荷间的静电力 1．基础梳理 (1)真空中两个静止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，这个规律称为库仑定律。 (2)表达式：F＝k，其中静电力常量 k＝9.0×109 N·m2/C2。 (3)静电力叠加原理：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。 2．尝试探究 如图所示，把两个大小相同的小球挂在绝缘细线下端，使两个球心在同一水平线上。 (1)让两个小球带上等量同种电荷，会观察到什么现象？ 提示：两个小球因为带有同种电荷相互排斥而分开，如图所示。 (2)将两个小球的细线悬点之间的距离增大，会观察到什么现象？能得到什么结论？ 提示：两个小球与竖直线的夹角变小了。可以看出距离越远，电荷间的相互作用力越小。 (3)两个带电小球之间作用力的大小跟细线与竖直方向的夹角有什么关系呢？ 提示：我们对小球进行受力分析，如图所示。 挂在细线下面的小球在重力G、细线的拉力T和电荷之间的作用力F这三个力作用下平衡。从图中可知，电荷间的静电力F与重力G、夹角θ的关系为F＝Gtan θ。显然θ越大，静电力F越大。 1．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：当带电体间的距离比它们本身的大小大得多以至于其形状、大小及电荷分布等因素对它与其他带电体之间相互作用的影响可忽略时，才可以看成点电荷。 (2)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：当相距非常近时，两带电小球已不能看成点电荷，库仑定律已不再适用。 (3)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。 (√) 2．下列关于点电荷的说法正确的是(　　) A．只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷 D．一切带电体都可以看成点电荷 C　能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小或带电荷量多少而论，应该根据具体情况而定。若它的体积和形状在所研究的问题中可不予考虑，则可以将其看成点电荷。故选C。 3．(多选)库仑定律的适用范围是(　　) A．真空中两个带电球体间的相互作用 B．真空中任意带电体间的相互作用 C．真空中两个点电荷间的相互作用 D．真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离，则可应用库仑定律 CD　库仑定律严格适用于点电荷间的相互作用力。 4．相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静电力为F，现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的2倍，则它们之间的静电力变为(　　) A． B．4F C．2F D． A　根据库仑定律F＝k得，F′＝k＝k＝，故选A。 　　 　　　　　　对点