高二物理学案-1.2《库仑定律》(人教版选修3-1)

1、1.2 库仑定律 学案（人教版选修3-1）1探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力_；距离减小时，作用力_2探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力_；电荷量减小时，作用力_3静电力：_间的相互作用力，也叫_它的大小与带电体的_及_有关4点电荷：自身的_比相互之间的距离_的带电体5库仑定律：真空中的两个点电荷之间的相互作用力的大小，与它们电荷量的乘积成_，与它们距离的二次方成_，作用力的方向在它们的_6库仑定律的公式F_，式中k叫做静电力常量，k的数值是_答案 1.减小 增大 2.增大 减小 3.电荷 库仑力

2、电荷量 距离 4.大小 小得多 5.正比 反比 连线上 6.k 9.0×109 N·m2/C2一、点电荷问题情境1点电荷是不是指带电荷量很小的带电体？是不是体积很小的带电体都可看做点电荷？2点电荷与元点荷一样吗？答案 1.不是：一个物体能否被看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状而定2(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍要点提炼1点电荷是只有电荷量，没有_和_的理想化模型2带电体看成点电荷的条件：当带电体间

3、的_比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷答案 1.大小 形状 2.距离二、库仑定律问题情境1什么是库仑力？其大小如何确定？方向又如何确定？2库仑定律及表达式与哪个定律相似？答案 1.电荷间的相互作用力叫做静电力，又叫库仑力；其大小由公式F计算；其方向根据同种电荷相斥，异种电荷相吸的原理，在二者连线上确定.2.与万有引力定律的表达式相似要点提炼库仑定律的适用条件是：(1)_；(2)_答案 (1)真空中 (2)点电荷问题延伸有人根据F推出当r0时，F，正确吗？答案 从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析却

4、是错误的。因为当r0时，两带电体已不能看做点电荷，库仑定律不再适用了三、库仑的实验问题情境库仑扭秤是如何把力的作用效果放大的，如何确定力F的大小？此实验是如何把带电金属球所带的电荷量均匀改变的？答案 利用“”形架增大库仑力扭转悬丝的效果，根据扭转角度确定力F的大小利用电荷平分原理，完全相同的两个带电体接触后分开：(1)同种电荷，电荷量平分；(2)异种电荷，先中和后平分.例1 两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为( ) AFk BFkCFk D无法确定解析 因为两球心距离不比球的半径大很多，所以两带电球不能看做点电荷，必须考虑电荷在球上的实际

5、分布当q1、q2是同种电荷时，相互排斥，分布于最远的两侧，电荷中心距离大于3R；当q1、q2是异种电荷时，相互吸引，分布于最近的一侧，电荷中心距离小于3R，如图所示所以静电力可能小于k，也可能大于k，D正确答案 D变式训练1 下列关于点电荷的说法正确的是( )A点电荷可以是带电荷量很多的带电体B带电体体积很大时不能看成点电荷C点电荷的带电荷量可能是2.56×1020 CD一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定答案 AD解析 一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断，因此A、D正确，B错误因为任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，所

6、以C错误故正确选项为A、D.例2 有三个完全一样的球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为Q，C球不带电，将A、B两球固定，然后让C球先跟A球接触，再跟B球接触，最后移去C球，则A、B两球间的作用力变为原来的多少？思路点拨 求解此题应把握以下三点：(1)先据库仑定律写出原来A、B间库仑力的表达式(2)据电荷均分原理确定接触后A、B的带电荷量(3)再据库仑定律写出现在A、B间的库仑力解析 设A、B两球间的距离为r，由库仑定律知，开始时A、B两球之间的作用力为Fk当A、C两球接触时，据电荷均分原理可知，两球均带电Q；当B、C两球接触时，两球均带电(QQ)Q故后来A、B两球之间的作用力FkF

7、.答案 变式训练2 两个分别带有电荷量Q和3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为( )A.F B.F C.F D12F答案 C解析 两金属球间原来的库仑力Fkk，两球接触后各带相同电荷量QQ，又因它们的距离变为，所以此时它们间的库仑力FkkF，故C项正确例3 两个正电荷q1和q2的电荷量都是3 C，静止于真空中的A、B两点，相距r2 m.(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力(2)在它们连线上A点左侧P点，AP1 m，放置负电荷q3，q31 C，求q3所受的静电力思路点拨

8、解答本题时，可按以下思路分析：(1)q1对Q的库仑力；(2)q2对Q的库仑力；(3)库仑力的合力解析 (1)依据库仑定律知道q1、q2对Q的库仑力大小相等，方向相反，故合力为零(2)如图，q3受q1的引力F31，受q2的引力F32，方向向右，合力为F3F31F32k k 3×1010N.答案 (1)零 (2)3×1010 N，方向向右变式训练3 如图1所示，两个点电荷，电荷量分别为q14×109 C和q29×109 C，两者固定于相距20 cm的a、b两点上，有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动，该点电荷所处的位置是( )A距a点外侧40 cm处

9、B距a点内侧8 cm处C距b点外侧20 cm处 图1D无法确定答案 A解析 此电荷电性不确定，根据平衡条件，它应在q1点电荷的外侧，设距q1距离为x，由kk，将数据代入，解得x40 cm，故A项正确【即学即练】1下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A体积大的带电体一定不是点电荷B当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷C点电荷就是体积足够小的电荷D点电荷是电荷量和体积都很小的带电体答案 B解析 带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论，故A、C、D错一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素

10、的影响可以忽略，即可视为点电荷故B正确2关于库仑定律，以下说法中正确的是( )A库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体B库仑定律是实验定律C库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用D根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大答案 B解析 一个带电体能否看做点电荷不以它的体积大小来确定，体积小的带电体不一定能视为点电荷，A错；库仑定律是在大量的实验探究基础上总结出来的，B对；库仑定律适用于真空中的点电荷，电荷间的库仑力与电荷的运动状态无关，C错；当两带电体很近时，它们已不能看做是点电荷，库仑定律不再适用，不能再用k来计算电荷间的库仑力，D错3相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静电力为F，现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的2倍，则它们之间的静电力变为( )A. B4F C2F D.答案 A解析 Fk，Fkk，选A.4如图2所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为( )图2A(9)4(36)