第1章 第2节 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（鲁科版）

第2节　库仑定律 【核心素养目标】 物理观念 知道静电力、点电荷的概念，理解库仑定律。 科学思维 通过点电荷模型的建立感悟科学研究中建立模型的重要意义，理解静电力叠加原理。 科学探究 学会用控制变量法探究两个点电荷的静电力，了解库仑扭秤实验。 科学态度与责任 通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性。 一、点电荷 1．静电力 (1)定义：电荷间的相互作用力，称为静电力。 (2)影响静电力大小的因素：两带电体的形状、大小、电荷量、电荷分布、二者间的距离等。 2．点电荷 (1)当物体本身的大小比它与其他带电体之间的距离 学生用书第7页 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。 (2)点电荷是只有电荷量，没有大小的几何点、两个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。 二、两点电荷间的静电力 1．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，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 (2)可用公式表示为F＝k，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，称为静电力常量。 2．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。 1．判断正误 (1)体积很小的带电体都能看成点电荷。(　　) (2)库仑力的大小与电性没有关系。(　　) (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。(　　) (4)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。 (　　) (5)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)×　(5)×　 2．链接实景 试根据教材第9页【实验与探究】，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　对点电荷的理解 如图所示，两质量分布均匀，半径为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离也为r.若计算两球之间的万有引力大小，可否将两金属球看作质点？若两球带等量异种电荷，分析两球之间静电力时，可否将两球看作点电荷？ 提示：　计算两球之间的万有引力大小，可将两金属球看做质点；分析两球之间静电力时，不能将两球看作点电荷。 学生用书第8页 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．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，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。 3．两点提醒 (1)从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时，完全可以把它们视为点电荷。 (2)带电的物体能否看成点电荷，有时还要考虑带电体的电荷分布情况。 (多选)下列关于点电荷的说法中正确的是(　　 ) A．无论两个带电体多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看作点电荷 B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷 C．一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷 D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 思路点拨：　解此题注意以下两点： (1)带电体能否看成点电荷是看其形状、大小对相互作用的影响。 (2)均匀的带电球体有时可以看成点电荷，有时不能。 AD　[无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的尺寸时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看作点电荷，选项A正确，C错误；尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以至于本身的大小和形状对问题的影响不能忽略，两带电体不能被看作点电荷，选项B错误；两个带电金属小球，若离得很近，两球所带的电荷在静电力作用下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥，等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间距小于球心距离，选项D正确。] 有关点电荷概念的两点提醒 (1)带电体能否看作点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于它们的大小、形状与距离相比能否忽略。 (2)同一带电体，在不同问题中有时可以看作点电荷，有时不能看作点电荷。