第一章 第二节 库仑定律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第二节　库仑定律 【核心素养目标】 物理观念 知道点电荷的概念，明确带电体简化为点电荷的条件。理解库仑定律的内容和公式。 科学思维 通过与质点模型类比，体会带电体简化为点电荷的条件。通过阅读课本和练习训练，掌握运用库仑定律求解问题的方法。 科学态度与责任 通过库仑定律的实验，体验库仑得出库仑定律的过程，体会所用的科学思想和方法。 知识点一　点电荷 2022年6月5号“神舟十四号”载人飞船发射升空，如图所示，“神舟十四号”月球探测器升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电。在研究“神舟十四号”与地球的静电力时，能否把“神舟十四号”看成点电荷？ 提示：能。 1．静电力：静止电荷之间的相互作用力称为静电力。 2．点电荷 (1)定义：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，这个带电的点称为点电荷。 (2)带电体能被看成点电荷的条件 只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小以及电荷分布等因素的影响可以忽略不计，即可视为点电荷。 1．(多选)关于点电荷，下列说法中正确的是(　　) A．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 B．点电荷是一种理想模型 C．点电荷的最小带电荷量等于元电荷 D．球形带电体都可以看作点电荷 BC　[点电荷是一种理想化模型，实际中并不存在，B正确；一个带电体能否看成点电荷，不是看它的大小和形状，而是看它的大小和形状对所研究的问题的影响是否可以忽略不计，若可以忽略不计，则它就可以看作点电荷，否则就不能看作点电荷，A、D错误；所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，C正确。] 2．(2022·深圳中学月考)关于点电荷的概念，下列说法正确的是(　　) A．当两个带电体的形状和大小对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体就可以看作点电荷 B．只有体积很小的带电体才能看作点电荷 C．体积很大的带电体一定不能看作点电荷 D．对于任何带电球体，总可以把它看作电荷全部集中在球心的点电荷 A　[当两个带电体的形状和大小对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看作点电荷，A正确；并不是只有体积很小的带电体才能看作点电荷，体积很大的带电体有时也能看作点电荷，B、C错误；当带电球体之间的距离不是很大时，带电球体就不能看作电荷全部集中在球心的点电荷，因为此时带电球体之间的作用力会影响电荷的分布，D错误。] 对点电荷的理解 1．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．带电体能否看成点电荷由研究的具体问题决定，与自身的大小、形状和所带的电荷量没有具体关系。 学生用书第8页 知识点二　库仑定律 1．如图所示，两带电金属球的球心相距为r，两金属球的半径均为R，且不满足r≫R。若两球带同种电荷，两球间的库仑力F与k间的大小关系如何？为什么？ 2．若两球带异种电荷，两球间的库仑力F与k间的大小关系如何？为什么？ 3．两带电小球间的距离非常小时，库仑力是否会无穷大？ 提示：1.F<k。电荷的分布会发生改变，如图甲所示，由于排斥而距离变大。 甲 2．F>。电荷的分布会发生改变，如图乙所示，由于吸引而距离变小。 乙 3．当r→0时，两球不能看作点电荷，库仑定律不再适用，即r→0时，F不为无穷大。 1．实验：探究影响静电力的因素 实验原理 如图所示，通草球B受球形导体A的斥力，丝线偏离竖直方向 B球平衡时，F＝mgtan_θ，θ越大，F越大 实验现象 (1)A、B带电荷量不变时，它们之间的距离越远，丝线偏离竖直方向的角度越小 (2)只增加球形导体A的电荷量，丝线偏离竖直方向的角度增大 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)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。这个规律称为库仑定律。电荷之间的这种相互作用力称为静电力，也称为库仑力。 (2)表达式：F＝k。其中k是一个常量，叫静电力常量。 (3)适用条件：真空中的静止点电荷。 (4)静电力常量：公式F＝k中，若式中各物理量均使用国际单位制，可得出k＝9.0×109_N·m2/C2，其意义是真空中静止的两个相距1 m、电荷量都为1 C的点电荷之间的静电力大小为9.0×109 N。 (5)库仑力的方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 【链接实景　判断正误】 在探究影响电荷之间相互作用力大小因素的过程中，老师做了如图所示的实验。O是一个带正电的导体球，将同一带电小球用绝缘细丝线分别挂在P1、P2、P3位置，调节细丝线