第9章 2.库仑定律-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理必修 第三册（人教版）

2.库仑定律 1.经历探究实验过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系。 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件，并会用库仑定律进行有关的计算。 3.通过抽象化思维建立点电荷的概念，知道点电荷是理想化的物理模型。 4.了解库仑扭秤实验，体会实验的巧妙之处。 　　 用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下，然后将两张塑料片靠近发现它们相互排斥(如图)。这种排斥力一定不是万有引力，原因如下：(1)万有引力使物体相互吸引而不是排斥；(2)透明塑料片这样质量小的物体之间存在的万有引力很小，无法观察到明显的受力情况；(3)这种力的存在和大小取决于透明塑料片是否受到摩擦，万有引力与是否摩擦无关。 由于摩擦两张塑料片会带上同种电荷，这种力会不会是电荷间的作用呢? 知|识|梳|理 一、电荷之间的作用力 1.库仑定律：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。 表达式：F=k，式中的k为静电力常量，数值为k=9.0×109 N·m2/C2。  2.静电力：电荷间的相互作用力，叫作静电力或库仑力。 3.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，这样的带电体就可以看作带电的点，叫作点电荷。 4.库仑定律的适用条件：真空中、点电荷。 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接触，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比。 三、静电力计算 1.两个点电荷间的静电力应用库仑定律计算。 2.两个或两个以上点电荷对某一电荷的作用力等于各个点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。 3.两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)只有电荷量很小的带电体才能被看成点电荷。(×) (2)电荷间的作用力随电荷量的增大而增大，随电荷间距离的增大而增大。(×) (3)根据F=k，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大。(×) (4)库仑扭秤实验运用了微小量放大的思想。(√) 2.(多选)下列说法中正确的是(　　) A.点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是不存在的 B.点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 C.根据F=k可知，当r→0时，F→∞ D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 解析　点电荷是一个理想化模型，实际并不存在，一个带电体能否看成点电荷与物体本身大小、质量无关，要看物体本身的大小与物体之间的距离相比能否忽略，故A、D两项正确，B项错误；当r→0时，带电体不能看成点电荷，公式F=k不再成立，故C项错误。 答案　AD 3.真空中有两个点电荷Q和q，它们之间的库仑力为F，下面哪些做法可以使它们之间的库仑力变为1.5F(　　) A.使Q的电荷量变为2Q，使q的电荷量变为3q，同时使它们的距离变为原来的2倍 B.使每个电荷的电荷量都变为原来的1.5倍，距离也变为原来的1.5倍 C.使其中一个电荷的电荷量变为原来的1.5倍，距离变为原来的1.5倍 D.保持电荷量不变，使距离变为原来的倍 解析　根据库仑定律F=，设原来两点电荷间距离为r，则原来两电荷间的库仑力大小为F=。当电荷量或距离变化时，根据库仑定律，对A项有FA==，符合要求；对B项有FB==F，不合要求；对C项有FC==，不合要求；对D项有FD==，不合要求。综上所述，A项正确。 答案　A 探究一 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、形状的理想化物理模型，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。 带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论。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成带电的点，叫作点电荷。 【例1】　下列关于点电荷的说法正确的是(　　) A.带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略时可看成点电荷 B.电荷量很小的带电体一定可以看成点电荷 C.点电荷一定带正电 D.体积和电荷量很大的带电体一定不能看成点电荷 解析　带电体的形状、大小对分析的问题的影响可以忽略时，就可以看成是点电荷，所以能否看成点电荷，是由研究问题的性质决定，与自身大小、形状、体积、带电量的多少以及电性均无具体关系，A项正确，B、C、D三项错误。 答案　A 【针对训练1】　下列哪些带