2024-2025学年新教材高中物理第九章静电场及其应用第二节库仑定律学案新人教版必修3

PAGE5-库仑定律学习目标1、通过演示试验，定性了解电荷之间作用力的大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系。2、明确点电荷是志向化模型。知道带电体简化为点电荷的条件，感悟科学探讨中建立志向化模型的重要意义。3、知道库仑定律的文字描述及其公式表达。通过静电力与万有引力比较，体会自然规律的多样性和统一性。4、了解库仑扭秤试验。重点难点1、理解元电荷、点电荷与带电体的区分。（重点）2、理解库仑定律内容以及适用条件。（重点）3、对库仑定律的深化理解以及探究试验中的限制变量。（难点）4、理解三个点电荷相互作用时的平衡与加速问题。（难点）自主探究电荷之间的作用力库仑定律：两个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。这种点电荷之间的作用，相互作用力叫做静电力或库仑力。点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形态、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽视时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。库伦的试验试验方法：限制变量法、微量放大法。库仑定律表达式：。式中的是比例系数，叫作静电力常量。当两个点电荷所带的电荷量为同种时，它们之间的作用力为斥力；反之，为异种时，它们之间的作用力为引力。在国际单位制中，电荷量的单位是库仑（C），力的单位是牛顿（N），距离的单位是米（m）。的数值是静电力计算在探讨微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽视。两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。探究思索元电荷、点电荷与带电体的区分元电荷一个电子或一个质子所带电荷量的肯定值，是电荷量的最小单位点电荷志向化模型，即带电的点。探讨问题时不考虑大小和形态，只考虑所带电荷量。点电荷所带电荷量可以很大，也可以很小，但肯定是元电荷的整数倍带电体有肯定的体积和形态，带电体分为带电导体和带电绝缘体。假如受到其他电荷作用时，带电导体上的电荷由于静电感应一般会重新分布【典例一】1、真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷），分别固定在两处，它们之间的静电力为F。用一个不带电的同样金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C，此时A、B球间的静电力为()A. B. C. D.解题思路：设A、B两小球起先时的带电荷量均为Q距离为r，用一个不带电的同样小球C先后与A、B两小球接触，与A小球接触后，A、C两小球的带电荷量均为,C再与B小球接觖后，B、C两小球的带电荷量均为,由库仑定律知，接触前A、B两小球间的静电力为,C与A、B两小球接触后A、B两小球间的静电力为,故选项C正确。答案：C库仑定律的适用条件1、“点电荷”条件：只有电荷的大小线度远比它们间的距离小，可以不计电荷的大小线度，而可视作点电荷时，二者的距离r才是确定的。随意的带电物体，可以看作由许很多多的很小的电荷元组成，每个电荷元可看作点电荷。两个有肯定形态的带电体之间的作用力，等于一个带电体的每个电荷元与另一个带电体的每一个电荷元的相互作用的矢量和。随意两个电荷元之间的静电力都遵守库仑定律。2、“静止”条件：是指两个点电荷在所选定的参考系中是静止的，电荷静止也是静电场的前提。假如电荷相对于参考系运动，除激发电场外，还要激发磁场(后面的章节将会学习)，运动电荷对其他电荷的作用力既有电场力又有磁场力，此时，库仑定律不能反映运动电荷之间的作用。3、“真空中”条件：当电荷处在介质中时，介质要极化，从而出现极化电荷。因此处于介质中的两个点电荷和必定伴随着肯定数量的极化电荷。于是，每一个点电荷受的力，将是另一个点电荷和全部极化电荷对它的作用力的矢量和。尽管这两个点电荷之间以及每一个极化电荷元对点电荷的作用力仍遵守库仑定律，但每一个点电荷受的电场力明显不再是了。也就是说不能只考虑和并用库仑定律去求两个电荷受的力。【典例二】2、关于库仑定律，下列说法中正确的是()

A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体

B．依据,当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大

C．若点电荷的电荷量大于的电荷量，则对的静电力大于对的静电力

D．库仑定律和万有引力定律的表达式相像，都是平方反比定律解题思路：A.库仑定律适用于点电荷，点电荷并不是体积很小的球体，故A错误。B.当两个点电荷距离趋于0时,两带电体已不能看出点电荷了,该公式，不适用了，故电场力并不是趋于无穷大，故B错误。C.两点电荷之间的作用力是相互的,依据牛顿第三定律,无论点电荷的电荷量与的电荷量大小如何,对的电场力大小上总等于对电场力。故C错误。D.库仑定律的表达式为,万有引力定律的表达为，故两表达式相像，都是平方反比定律，故D正确。故选：D。答案：D随堂训练1、在真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为F．要使它们之间的相互作用力为2F，下列方法可行的是()A．使甲、乙电荷量都变为原来的倍 B．使甲、乙电荷量都变为原来的倍C．使甲、乙之间距离变为原来的2倍 D．使甲、乙之间距离变为原来的倍答案：B2、如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（）A．P和Q都带正电荷 B．P和Q都带负电荷C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷答案：D3、如图,三个固定的带电小球和c,相互间的距离分别为。小球c所受库仑力的合力的方向平衡于的连线。设小球所带电荷量的比值的肯定值为k,则(

)A.的电荷同号,

B.的电荷异号,

C.的电荷同号,

D.的电荷异号,答案：D4、如图所示,直径为L的光滑绝