高中物理 1.2 靜電力庫(kù)侖定律 魯科選修31

第2節(jié)靜電力庫(kù)侖定律

..1．知道點(diǎn)電荷的概念，了解理想化模型，體會(huì)理想化方法在科學(xué)研究中的作用．2．理解庫(kù)侖定律的內(nèi)容及公式并說(shuō)明庫(kù)侖定律描述的客觀規(guī)律和適用條件．3．通過(guò)靜電力和萬(wàn)有引力的對(duì)比，體會(huì)自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性．了解類比法，體會(huì)類比法在物理發(fā)展中的作用．..1．自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的方向沿兩物體的連線，引力的大小F與這兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積m1m2成________，與這兩個(gè)物體間距離r的平方成________．【答案】正比反比2.甲、乙兩個(gè)小球分別帶有一定量的電荷，兩球在同一條水平線上，如右圖所示，則兩球在水平方向上一定存在相互的________．【答案】吸引力..1．什么是靜電力？2．什么是點(diǎn)電荷？把帶電體能看成點(diǎn)電荷的大小是什么？3．庫(kù)侖定律的內(nèi)容是什么？表達(dá)式如何？4．靜電力和萬(wàn)有引力有何異同？..一、靜電力與點(diǎn)電荷模型1．靜電力(1)定義：電荷間的相互作用力叫做靜電力也叫做庫(kù)侖力．(2)影響靜電力大小的因素：兩帶電體的

及二者之間的

等．靜電力遵守牛頓第三定律嗎？【提示】遵守牛頓第三定律電荷量距離.2．點(diǎn)電荷(1)物理學(xué)上把本身的

比相互之間的距離

得多的帶電體叫做點(diǎn)電荷．(2)兩個(gè)帶電體能否視為點(diǎn)電荷，要看它們本身的

是否比它們之間的距離小得多，而不是看物體

有多大．二、庫(kù)侖定律1．內(nèi)容：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力F的大小，跟它們的

成正比，跟它們的

成反比；作用力的方向沿著

．同種電荷相斥，異種電荷相吸．線度小線度本身電荷量Q1、Q2的乘積距離r的二次方它們的連線.2．定義式：

.3．k是一個(gè)常量．如果各物理量都采用國(guó)際單位制，則k＝

.4．庫(kù)侖定律是法國(guó)物理學(xué)家

提出來(lái)的．5．實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，其中每一個(gè)點(diǎn)電荷所受的總的靜電力，等于其他點(diǎn)電荷分別單獨(dú)存在時(shí)對(duì)該點(diǎn)電荷的作用力的

和．這個(gè)結(jié)論通常叫做靜電力

原理．9.0×109N·m2/C2庫(kù)侖矢量疊加.三、靜電力和萬(wàn)有引力的比較1．庫(kù)侖定律描述的是由于物體

引起的相互作用，其作用力的大小跟帶電體的

有關(guān)．2．萬(wàn)有引力定律描述的是由于物體具有

引起的相互作用，作用力大小跟物體

有關(guān)．3．二者的相似：兩力都與

成反比；兩公式中都有與作用力有關(guān)的物理量(電荷量或質(zhì)量)的乘積，且兩種力都與乘積成正比；兩種力的方向都在兩物體的連線上．4．二者的不同：靜電力可能是

力，也可能是

力；而萬(wàn)有引力只能是

力．帶電電荷量多少及距離質(zhì)量質(zhì)量的大小及距離距離的二次方斥引引..一、對(duì)“點(diǎn)電荷”的正確理解1．點(diǎn)電荷的物理模型：只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的理想化的模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在．2．帶電體能否看成點(diǎn)電荷的條件：如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響很小，就可以忽略形狀、大小等次要因素，只保留對(duì)問(wèn)題有關(guān)鍵作用的電荷量，帶電體就能看成點(diǎn)電荷．這樣的處理會(huì)使問(wèn)題大為簡(jiǎn)化，對(duì)結(jié)果又沒(méi)有太大的影響，是物理學(xué)上經(jīng)常用到的方法．.3．點(diǎn)電荷只具有相對(duì)意義：一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷，是相對(duì)于具體問(wèn)題而言的，不能單憑其大小和形狀確定．.(1)點(diǎn)電荷與力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)類似，是在研究復(fù)雜物理問(wèn)題時(shí)引入的一種理想化模型．(2)不少物理問(wèn)題都與較多的因素有關(guān)，要研究其與所有因素的關(guān)系是很困難的，抓住主要因素構(gòu)建物理模型，才可以簡(jiǎn)化研究的過(guò)程．.1.關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說(shuō)法正確的是()A．直徑為0.01mm的帶電粒子在任何情況下都可視為點(diǎn)電荷B．點(diǎn)電荷就是體積和帶電量都很小的帶電體C．帶電的細(xì)桿在一定條件下可以視為點(diǎn)電荷D．帶電的金屬球一定不能視為點(diǎn)電荷【答案】C...5．庫(kù)侖定律的適用條件(1)真空(2)點(diǎn)電荷庫(kù)侖定律嚴(yán)格適用于真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷的相互作用，但兩個(gè)均勻帶電球體相距較遠(yuǎn)時(shí)也可視為點(diǎn)電荷，r應(yīng)指兩球體的球心距對(duì)于不能視為點(diǎn)電荷的物體間的庫(kù)侖力不能隨便用庫(kù)侖定律求解，要視具體情況而定．..【答案】

A

.三、庫(kù)侖定律與萬(wàn)有引力定律的比較.(1)庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力是兩種不同性質(zhì)的力，受力分析時(shí)要分別分析．(2)庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力表達(dá)式的相似性，揭示了大自然的和諧美、多樣性的美．..【答案】

D

.. 下面關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)法正確的是()A．只有體積很小的帶電體才可看做點(diǎn)電荷B．只有做平動(dòng)的帶電體才可看做點(diǎn)電荷C．只有帶電荷量很少的帶電體才可看做點(diǎn)電荷D．點(diǎn)電荷所帶電荷量可多可少.【解析】能否將一個(gè)帶電體看成點(diǎn)電荷，關(guān)鍵在于我們分析時(shí)是否無(wú)需考慮它的體積大小和形狀，即它的體積大小和形狀可不予考慮時(shí)就可以將其看成點(diǎn)電荷，至于它的電荷量就可多可少．【答案】D.1－1：下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)法中，正確的是()A．帶電球體一定可以看成點(diǎn)電荷B．直徑大于1cm的帶電球體一定不能看成點(diǎn)電荷C．直徑小于1cm的帶電球體一定可以看成點(diǎn)電荷D．點(diǎn)電荷與質(zhì)點(diǎn)都是理想化的模型【解析】點(diǎn)電荷與質(zhì)點(diǎn)都是為研究問(wèn)題而理想化的模型，只要其體積、形狀不影響研究的問(wèn)題就可以理想化，故D正確．能否看成點(diǎn)電荷并不是依據(jù)電荷本身的大小和形狀，故A、B、C錯(cuò)．【答案】D. 如右圖所示，在一條直線上的A、B、C三點(diǎn)上分別放置QA＝＋3×10－9C、QB＝－4×10－9C、QC＝＋3×10－9C的點(diǎn)電荷，試求作用在A電荷上的作用力．.【答案】

9.9×10－4N方向由A→C

.(1)計(jì)算庫(kù)侖力的大小與判斷庫(kù)侖力的方向分別進(jìn)行，即用公式計(jì)算庫(kù)侖力的大小時(shí)，不必將電荷q1、q2的正、負(fù)號(hào)代入公式中，而只將電荷量的絕對(duì)值代入公式中計(jì)算出力的大小，力的方向根據(jù)同種電荷相斥、異種電荷相吸加以判斷即可．(2)如果一個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)受到另外的兩個(gè)或更多的點(diǎn)電荷的作用力，可由靜電力疊加的原理求出合力．.2－1：真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q和q，它們之間的庫(kù)侖力為F，下列的哪些做法可以使它們之間的庫(kù)侖變?yōu)?.5F()A．使Q的電荷量變?yōu)?Q，使q的電荷量變?yōu)?q，同時(shí)使它們的距離變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．使每個(gè)電荷的電荷量都變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍，距離也變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍C．使其中一個(gè)電荷的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍，距離也變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍.【答案】

A

. 真空中相距3m的光滑絕緣平面上，分別放置兩個(gè)電荷量為－Q，＋4Q的點(diǎn)電荷A、B，然后再在某一位置放置點(diǎn)電荷C，這時(shí)三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)，求C的電荷量以及相對(duì)A的位置．..如果要求三個(gè)電荷A、B、C均在靜電力作用下處于平衡：(1)三個(gè)電荷必須在一條直線上；(2)位于中間的電荷量最小；(3)中間電荷與兩側(cè)異號(hào)；(4)中間電荷與電荷量較小的電荷較近．即“三點(diǎn)共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠(yuǎn)大”．.3－1：如右圖所示，同一直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3恰好都處于平衡狀態(tài)，除相互作用的靜電力外不受其他外力作用，已知q1、q2間的距離是q2、q3間距離的2倍，下列說(shuō)法正確的是()A．q1、q3為正電荷，q2為負(fù)電荷B．q1、q3為負(fù)電荷，q2為正電荷C．q1∶q2∶q3＝36∶4∶9D．q1∶q2∶q3＝9∶4∶36.【答案】

ABC

..1．已知點(diǎn)電荷A的電荷量是點(diǎn)電荷B的2倍，則A對(duì)B的作用力與B對(duì)A的作用力大小之比為()A．2∶1 B．1∶2C．1∶1 D．不一定【答案】C2．A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷帶電荷量及距離恒定，當(dāng)?shù)谌姾蒀移近A、B時(shí)，A、B間的庫(kù)侖力將()A．變大 B．變小C．不變 D．都有可能【答案】C.3.如右圖所示，在絕緣光滑水平面上，相隔一定距離有兩個(gè)帶同種電荷的小球．同時(shí)從靜止釋放，則兩個(gè)小球的加速度大小和速度大小隨時(shí)間變化的情況是()A．速度變大，加速度變大B．速度變小，加速度變小C．速度變大，加速度變小D．速度變小，加速度變大【解析】因電荷間的靜電力與電荷的運(yùn)動(dòng)方向相同，故電荷將一直做加速運(yùn)動(dòng)，又由于兩電荷間距離增大，它們之間的靜電力越來(lái)越小，故加速度越來(lái)越?。敬鸢浮緾..【答案】

C

..【答案】

C

.練考題、驗(yàn)?zāi)芰Α⑤p巧奪冠..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:09:24PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:09:24PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書(shū)如同和過(guò)去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:09:24PM11、越是沒(méi)有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、越是無(wú)能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過(guò)于提升自我。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，