人教版高中物理选修3-1第一章第二节库仑定律（教案及习题）

第二节 库仑定律 知识梳理 知识精析 一、点电荷 1．点电荷是只有电荷量而没有大小、形状的理想化模型，与力学中学过的质点的概念类似，实际中并不存在． 2．并不是带电体的体积足够小就可以看成点电荷．一个带电体能否看成点电荷决定于它与相关带电体之间距离的远近，与自身的大小无关．如一个半径为10 cm的带电圆盘，如果考虑它和10 m处的某个电子的作用力，就完全可以把它看做点电荷；而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面，当然不能看做点电荷点． 二、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，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．这一规律称为库仑定律． 3．库仑定律的适用条件 　　(1)真空中(空气中也近似成立)． (2)点电荷：即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计． 4.测量静电力常量的困难 (1)这种作用力非常小，没有足够精密的测量器具； (2)无法比较电荷的多少； (3)难以确定相互作用的电荷之间的距离． (4)库仑采用了扭称装置发现了点电荷间的作用力与距离及电荷量的关系，并由实验确定了k的数值． 5．说明 (1)库仑力是一种“性质力”：库仑力也叫静电力，它是电荷之间的一种相互作用力，是一种“性质力”，与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性．电荷间相互作用的库仑力也同样遵循牛顿第三定律． (2)当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑力可利用平行四边形定则求出合力． (3)在应用库仑定律时，q1、q2可只代入绝对值算出库仑力的大小，再由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断方向． 典型例题 1． 关于库仑力的计算 例1 已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克组成的，上夸克的带的电荷量为，下夸克带的电荷量为，e为电子所带电荷量的大小。如果质子是由3个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为，，试计算质子内部相邻两个夸克之间的静电力。 解析 质子所带的电荷量为＋e，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的．按题意可知，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为： 点评 本题以“质子、中子由两种夸克组成”为命题背景来考查两电荷间静电力的计算，这预示着静电力大小的计算已涉及到了前沿粒子，也