第一章 2. 库仑定律-【正禾一本通】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（教科版）

2．库仑定律 【核心素养目标】 物理观念 点电荷模型及条件、库仑定律。 科学思维 带电体简化为点电荷的条件。理解库仑定律及库仑扭秤实验。 科学探究 在定性实验基础上，感受电荷间的相互作用规律。用类比方法理解质点和点电荷。 科学态度与责任 体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法，用库仑定律解决问题。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、探究影响点电荷之间相互作用力的因素 1．点电荷 (1)定义：将带电体看作一个带电的点，这样的电荷称为点电荷。 (2)带电体看成点电荷的条件： 带电体本身的大小比它到其他带电体的距离小得多，该带电体的形状、大小以及电荷在其上的分布状况均可忽略。 2．实验探究 (1)实验装置：(如图所示) (2)探究方法 控制变量法，即先控制电量不变，探究静电力与距离的关系，再控制电荷间距离不变，探究静电力与电荷量之间的关系。 (3)探究过程 实验条件 实验现象 电荷量一定 电荷间的距离越大，偏角越小 电荷间的距离一定 电荷量越大，偏角越大 (4)探究结果 ①影响电荷间相互作用力的因素有两个：电荷量、电荷间的距离。 ②电荷间的相互作用力随电荷间距离的增大而减小，随电荷量的增大而增大。 二、库仑定律 1．库仑定律 (1)内容：真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。这就是库仑定律，电荷之间的这种作用力叫作静电力或库仑力。 (2)公式：F＝k，其中k＝9．0×109N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：①在真空中，②静止的点电荷。 (4)库仑力的方向 在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷吸引。 2．库仑的实验 (1)库仑扭秤实验(如图所示)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的平方成反比。 学生用书第8页 (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接触，电荷量平分的方法，发现F与Q1和Q2的乘积成正比。 三、库仑定律的初步应用 1．静电力的叠加 两个或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。例如下图中q3受到的库仑力。 2．带电球体的库仑力 (1)两个介质球带有电荷，并且电荷均匀分布，不论是否满足二者间的距离远大于球的直径，都可以看作电荷集中于球心处的点电荷，库仑力F＝k。 (2)两个带电的导体球，如果不满足二者间的距离远大于球的直径的条件，不能看作电荷集中于球心处的点电荷。 1．判断正误 (1)探究电荷之间的作用力与某一因素的关系时，必须采用控制变量法。(　　) (2)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷。(　　) (3)两点电荷所带的电荷量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大。(　　) (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。(　　) (5)根据库仑定律F＝k，当r趋于0时F趋近于无穷大。(　　) (6)两个点电荷之间的作用力会因第三个电荷的存在而改变。(　　) 答案：　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 2．链接实景 试根据教材第9页【实验探究】，想一想： (1)探究过程中用到了什么方法？ (2)电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ (3)这些因素对作用力的大小有什么影响？ 提示：　 (1)探究过程中用到了控制变量法； (2)电荷量、电荷间的距离； (3)电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着电荷间距离的增大而减小。 知识点一　库仑定律的理解与应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)原子结构模型示意图如图所示。该模型中，电子绕原子核做匀速圆周运动，就像地球的卫星一样。观察图片，思考：电子做匀速圆周运动所需的向心力是由什么力提供的？ (2)上述问题中电子能否看作点电荷？ 提示：　(1)电子做匀速圆周运动所需要的向心力是由原子核对电子的静电力提供的。 (2)由于电子离原子核的距离相对较远，故此时电子可以看作点电荷。 学生用书第9页 1．对点电荷的理解 (1)点电荷是物理模型：只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，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：如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，带电体就能看成点电荷。 2．对库仑定律应理解以下三点 (1)适用条件：库仑定律成立的条件是真空中两个点电荷间的相互作用力。但空气中两点电荷间的相互作用力也