第一章静电场第2节定律1-24141

1、知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解有关问题解有关问题通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性的多样性与统一性将两个气球充气后挂起来，让他们碰在一起将两个气球充气后挂起来，让他们碰在一起(图图a)用用毛织品分别摩擦两个气球相接触的部分毛织品分别摩擦两个气球相接触的部分(图图b)放开气球后，放开气球后，你观察到什么现象？你能解释这个现象吗？你能得到气球你观察到什么现象？你能解释这个现象吗？你能得到气球间相互作用的规律

2、与哪些因素有关吗？间相互作用的规律与哪些因素有关吗？一、点电荷一、点电荷1点电荷是只有电荷量，没有点电荷是只有电荷量，没有的的理想化的模型，类似于力学中的理想化的模型，类似于力学中的 ，实际并不存在，实际并不存在2 在 带 电 体 的 大 小 比 起 它 到 其 它 带 电 体 的 距 在 带 电 体 的 大 小 比 起 它 到 其 它 带 电 体 的 距离离 ，以致带电体的形状和电荷在它上面的分布已，以致带电体的形状和电荷在它上面的分布已无关紧要时，带电体可视为无关紧要时，带电体可视为二、库仑定律二、库仑定律1内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大

3、的大小，跟它们的电荷量小，跟它们的电荷量Q1、Q2的的 成正比，跟它们的距成正比，跟它们的距离离r的的成反比，作用力的方向沿着它们的成反比，作用力的方向沿着它们的 大小、形状大小、形状质点质点小得多小得多点电荷点电荷乘积乘积二次方二次方连线连线2库仑力库仑力(静电力静电力)的大小：的大小：F ，其中静，其中静电力常量电力常量k Nm2/C2.方向：在两点电荷的连线上，同种电荷方向：在两点电荷的连线上，同种电荷 ，异种电，异种电荷荷 3定律的适用范围：定律的适用范围：9.0109相斥相斥相吸相吸真空中的点电荷真空中的点电荷三、库仑的实验三、库仑的实验1实验装置：库仑扭秤实验装置：库仑扭秤(如图所

4、示如图所示)2实验步骤：实验步骤：改变改变A和和C之间的距离之间的距离r，记录每次悬，记录每次悬丝扭转的丝扭转的 ，便可找到力，便可找到力F与距离与距离r的关系，结果是力的关系，结果是力F与距离与距离r的的 成反比，即成反比，即通过带电金属小球与另一个不带电的相同金属球接通过带电金属小球与另一个不带电的相同金属球接触，前者的电荷量分给触，前者的电荷量分给的办法，改变带电小球的办法，改变带电小球的电荷量，记录每次悬丝扭转的的电荷量，记录每次悬丝扭转的，可得出力，可得出力F与与q1和和q2的的成正比即成正比即Fq1q23实验结果：实验结果：F 角度角度二次方二次方后者一半后者一半角度角度乘积乘积一

5、、对点电荷的理解一、对点电荷的理解1点电荷只具有相对意义点电荷只具有相对意义一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言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确定的，不能单凭其大小和形状确定2注意区分点电荷与元电荷注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，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，其带电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电体，其带电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷

6、电量的整数倍荷电量的整数倍二、库仑定律与万有引力定律的比较二、库仑定律与万有引力定律的比较定律定律共同点共同点区别区别影响大小影响大小的因素的因素万有引力万有引力定律定律都与距离的都与距离的平方成反比平方成反比都有一个常都有一个常量量与两个物体质量有关，与两个物体质量有关，只有引力只有引力m1、m2、r库仑定律库仑定律与两个物体电荷量有与两个物体电荷量有关，有引力，也有斥关，有引力，也有斥力力Q1、Q2、r三、库仑定律的应用三、库仑定律的应用1适用条件：真空中两个点电荷间的相互作用适用条件：真空中两个点电荷间的相互作用2库仑力具有力的一切性质：矢量性、相互性等，库仑力具有力的一切性质：矢量性、

7、相互性等，两点电荷间的库仑力是相互作用的，其大小相等，方向相两点电荷间的库仑力是相互作用的，其大小相等，方向相反反3将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷别进行即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向再根据同种对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判定电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判定4要统一国际单位，与要统一

8、国际单位，与k9.0109Nm2/C2统一统一5如果一个点电荷同时受到另外两个或更多的点电如果一个点电荷同时受到另外两个或更多的点电荷的作用力，可根据静电力叠加的原理求出合力荷的作用力，可根据静电力叠加的原理求出合力6三个点电荷的平衡问题三个点电荷的平衡问题要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反特别提醒：特别提醒：库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特性，与重力、弹力、摩擦力一样是一种性，与重力、弹力、摩擦力

9、一样是一种“性质力性质力”同样同样具有力的共性，例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守具有力的共性，例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定律牛顿第三定律大小相等、方向相反、作用在同一直线大小相等、方向相反、作用在同一直线上在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉，上在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉，对物体的平衡或运动起着独立的作用对物体的平衡或运动起着独立的作用误区误区1：当电荷：当电荷Q1、Q2间的距离间的距离r0时，由公式时，由公式FkQ1Q2/r2可知，两电荷间的相互作用力可知，两电荷间的相互作用力F.点拨：点拨：若纯粹由数学知识出发，确实可以认为若纯粹由数学知

10、识出发，确实可以认为r0时时F.但是我们必须注意，公式但是我们必须注意，公式FkQ1Q2/r2仅适用于可将仅适用于可将带电体视为点电荷的情形带电体视为点电荷的情形什么是点电荷？如果带电体的大小比带电体间的距离什么是点电荷？如果带电体的大小比带电体间的距离小很多，即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以小很多，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时，就可将带电体视为点电荷事实上，当忽略不计时，就可将带电体视为点电荷事实上，当Q1、Q2间的距离间的距离r0时已不能将时已不能将Q1、Q2视为点电荷了，当然也视为点电荷了，当然也就不能用公式就不能用公式FkQ1Q2/r2来计算来计算Q1

11、、Q2间相互作用力的大间相互作用力的大小了可见，尽管数学是解决物理问题的重要工具，但也小了可见，尽管数学是解决物理问题的重要工具，但也不能不顾物理意义而将物理问题纯数学化不能不顾物理意义而将物理问题纯数学化误区误区2：大的带电体一定不能看成点电荷，小的带电：大的带电体一定不能看成点电荷，小的带电体一定能看成点电荷体一定能看成点电荷点拨：点拨：一个带电体能否看成点电荷，并不在于它体积一个带电体能否看成点电荷，并不在于它体积的大小，而是应具体问题具体分析即使是大的带电体，的大小，而是应具体问题具体分析即使是大的带电体，在一定条件下，也可以看成点电荷，小的带电体，在一定在一定条件下，也可以看成点电荷

12、，小的带电体，在一定条件下也不一定能看成点电荷条件下也不一定能看成点电荷 如图所示，光滑平面上固定金属小球如图所示，光滑平面上固定金属小球A，用长，用长L0的的绝缘弹簧将绝缘弹簧将A与另一个金属小球与另一个金属小球B连接，让它们带上等量同连接，让它们带上等量同种电荷，弹簧伸长量为种电荷，弹簧伸长量为x1，若两球电荷量各漏掉一半，弹，若两球电荷量各漏掉一半，弹簧伸长量变为簧伸长量变为x2，则有，则有()错解原因：错解原因：只注意到电荷电荷量改变，忽略了两者距只注意到电荷电荷量改变，忽略了两者距离也随之变化，导致错误离也随之变化，导致错误正确解答：正确解答：以以B球为研究对象，因球为研究对象，因B

13、球先后平衡，于是球先后平衡，于是有弹簧弹力等于库仑力，则有弹簧弹力等于库仑力，则答案：答案：C(2010三明高二检测三明高二检测)两个放在绝缘架上的相同金属球，两个放在绝缘架上的相同金属球，相距相距d，球的半径比，球的半径比d小得多，分别带小得多，分别带q和和3q的电荷量，相互的电荷量，相互斥力为斥力为3F，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为处，则它们的相互斥力将变为()A0BFC3FD4F答案：答案：D 在真空中有两个相距在真空中有两个相距r的点电荷的点电荷A和和B，带电荷量分，带电荷量分别为别为q1q，q24q.(1

14、)若若A、B固定，在什么位置放入第三个点电荷固定，在什么位置放入第三个点电荷q3，可，可使之处于平衡状态，平衡条件中对使之处于平衡状态，平衡条件中对q3的电荷量及正负有无的电荷量及正负有无要求？要求？(2)若以上三个电荷皆可自由移动，要使它们都处于平若以上三个电荷皆可自由移动，要使它们都处于平衡状态，对衡状态，对q3的电荷量及电性有何要求？的电荷量及电性有何要求？(3)若若q1q，第二问中的答案又如何？，第二问中的答案又如何？解析：解析：若若q1、q2是固定的，要使是固定的，要使q3平衡，只要使平衡，只要使q1、q2对对q3的静电力大小相等、方向相反即可如果的静电力大小相等、方向相反即可如果q

15、1、q2、q3三三者都是不固定的，则要同时使三个电荷受的静电力的合力者都是不固定的，则要同时使三个电荷受的静电力的合力都等于零，需要同时分析三个电荷的受力情况都等于零，需要同时分析三个电荷的受力情况将将q1、q2的已知量代入得：的已知量代入得：xr，对，对q3的电性和电荷量的电性和电荷量均没有要求均没有要求解上述方程得：解上述方程得：q34q/9，xr/3.答案：答案：(1)xr，对，对q3的电性和电荷量均没有要的电性和电荷量均没有要求求(2)q34q，xr.(3)q34q/9xr/3.点评：点评：遇到这类问题，一般的处理方法是：遇到这类问题，一般的处理方法是：受力分受力分析，分清受什么力；析

16、，分清受什么力；状态分析，平衡状态还是其他状态；状态分析，平衡状态还是其他状态；根据规律列方程求解要熟练掌握库仑定律根据规律列方程求解要熟练掌握库仑定律(2009盐城高二检测盐城高二检测)如图所示，两个带等量异种电荷如图所示，两个带等量异种电荷的小球，质量均为的小球，质量均为2g，各用，各用L5.1cm长的绝缘细线吊住，长的绝缘细线吊住，细线质量不计，小球可看成质点，悬点细线质量不计，小球可看成质点，悬点OO相距相距d4cm.平平衡时，球各偏离竖直方向衡时，球各偏离竖直方向L1cm，则每个小球的电荷量，则每个小球的电荷量为多少？为多少？(g取取10m/s2)答案：答案：1.33108C1.33

17、108C此时此时rd2L(421)cm2cm设悬线与竖直方向夹角为设悬线与竖直方向夹角为，则有，则有Fmgtan“真空中两个静止点电荷相距真空中两个静止点电荷相距10cm，它们之间的相互，它们之间的相互作用力大小为作用力大小为9104N，当它们合在一起时，成为一个带，当它们合在一起时，成为一个带电荷量为电荷量为3108C的点电荷请探究分析原来两电荷的带的点电荷请探究分析原来两电荷的带电荷量各为多少？电荷量各为多少？”某同学探究思路如下：某同学探究思路如下：根据电荷守恒定律：根据电荷守恒定律：q1q23108Ca根据库仑定律：根据库仑定律：根号中的数值小于根号中的数值小于0，经检查，运算无误试指

18、出探，经检查，运算无误试指出探究过程中的问题并给出正确的答案究过程中的问题并给出正确的答案解上式得：解上式得：q15108C，q22108C.答案：答案：两点电荷的带电荷量分别为两点电荷的带电荷量分别为5108C、2108C点评：点评：本题的立意主要在于考查学生利用库仑定律对本题的立意主要在于考查学生利用库仑定律对物理情境进行可能性推理物理情境进行可能性推理小明查阅有关库仑力的资料时，获取两个带电球的带小明查阅有关库仑力的资料时，获取两个带电球的带电情况及相互作用情况如表电情况及相互作用情况如表分析表中数据，探究库仑力的大小与哪些因素有关？分析表中数据，探究库仑力的大小与哪些因素有关？带电量带电量(C)间距间距(m)作用环境作用环境作用力大小作用力大小(N)510931090.5煤油煤油2.710