2023學(xué)年完整公開課版庫侖定律

第一章

靜電場2庫侖定律學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解探究電荷間作用力與電荷量及電荷間距離的關(guān)系的實驗過程.2.知道點電荷的概念.3.理解庫侖定律的內(nèi)容、公式及適用條件，會用庫侖定律進(jìn)行有關(guān)的計算.4.了解庫侖扭秤實驗.內(nèi)容索引知識探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測知識探究1一、探究影響電荷間相互作用力的因素導(dǎo)學(xué)探究O是一個帶正電的物體，把系在絲線上的帶正電的小球先后掛在圖1中P1、P2、P3等位置.小球受力大小逐漸減小，說明帶電體間的作用力隨距離的增大而減小.答案(1)保持小球的帶電荷量不變，將懸點由P1依次移至P3，小球所受作用力大小如何變化？說明什么？圖1(2)若保持小球位置不變，增大或減小小球所帶的電荷量，小球所受作用力的大小如何變化？說明什么？增大小球所帶的電荷量，小球受到的作用力增大；減小小球所帶的電荷量，小球受到的作用力減小.說明電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大.答案圖1知識梳理實驗結(jié)論電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而

，隨著距離的增大而

.增大減小即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)探究電荷間的作用力與某一因素的關(guān)系時，必須控制其他因素不變.()(2)小球所帶電荷量不變時，距離帶電物體越遠(yuǎn)，絲線偏離豎直方向的角度越大.(

)(3)小球處于同一位置時，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向的角度越大.(

)(4)電荷間的作用力隨電荷量的增大而增大，隨電荷間距離的增大而增大.(

)√×√×二、庫侖定律導(dǎo)學(xué)探究(1)什么是點電荷？實際帶電體看成點電荷的條件是什么？答案點電荷是用來代替帶電體的點，當(dāng)帶電體的形狀、大小及電荷分布對作用力的影響可以忽略時，帶電體可以看做點電荷.答案(2)庫侖利用扭秤實驗研究電荷間的相互作用，該裝置利用什么方法顯示力的大小？通過實驗，兩帶電體間的作用力F與距離r的關(guān)系如何？實驗的巧妙體現(xiàn)在何處？該裝置通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度來比較力的大小，力越大，懸絲扭轉(zhuǎn)的角度越大，力F與距離r的二次方成反比：F∝.實驗的巧妙之處：①利用懸絲的扭轉(zhuǎn)角度把力放大；②利用相同球體接觸平分電荷量解決了無法測量電荷量的問題.1.點電荷(1)點電荷：當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小

，以致帶電體的

、

及

對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體就可以看做帶電的點，叫做

.(2)說明：①點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點，實際中并不存在.知識梳理大得多形狀大小電荷分布狀況點電荷②帶電體能否看做點電荷，不取決于帶電體的大小，而取決于它們的形狀、大小與距離相比能否忽略.即將帶電體看做點電荷的前提條件是帶電體間的距離遠(yuǎn)大于帶電體本身的尺寸.(3)正確區(qū)分點電荷與元電荷：①元電荷是一個電子或一個質(zhì)子所帶電荷量的數(shù)值，是電荷量的最小值，沒有正、負(fù)之分.②點電荷只是不考慮大小和形狀的帶電體，其帶電荷量可以很大，也可以很小，但它一定是元電荷的整數(shù)倍.2.庫侖定律(1)內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成

，與它們的距離的

成反比，作用力的方向在

.(2)公式：F＝

，其中k＝

N·m2/C2，叫做靜電力常量.(3)適用條件：a.

；b.

.它們的連線上正比二次方9.0×109在真空中點電荷3.庫侖的實驗(1)庫侖扭秤實驗是通過懸絲

比較靜電力F大小的.實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)靜電力F與距離r的

成反比.(2)庫侖在實驗中為研究F與q的關(guān)系，采用的是用兩個

的金屬小球

，電荷量

的方法，發(fā)現(xiàn)F與q1和q2的

成正比.完全相同扭轉(zhuǎn)角度二次方接觸平分乘積即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)只有電荷量很小的帶電體才能看成點電荷.(

)(2)體積很大的帶電體一定不能看成點電荷.(

)(3)當(dāng)兩個帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電荷.(

)(4)若點電荷q1的電荷量大于q2的電荷量，則q1對q2的靜電力大于q2對q1的靜電力.(

)×√××2題型探究一、庫侖定律的理解與應(yīng)用1.庫侖定律適用于點電荷間的相互作用，當(dāng)r→0時，電荷不能再看成點電荷，庫侖定律不再適用.2.兩個規(guī)則的帶電球體相距比較近時，不能被看做點電荷，此時兩帶電球體之間的作用距離會隨所帶電荷量的改變而改變，即電荷的分布會發(fā)生改變.若帶同種電荷時，如圖2(a)，由于排斥而距離變大，此時F＜

；若帶異種電荷時，如圖(b)，由于吸引而距離變小，此時F＞

.圖2

3.兩個點電荷之間相互作用的庫侖力遵守牛頓第三定律.不要認(rèn)為電荷量大的電荷對電荷量小的電荷作用力大.例1甲、乙兩導(dǎo)體球，甲球帶有4.8×10－16C的正電荷，乙球帶有3.2×10－16C的負(fù)電荷，放在真空中相距為10cm的地方，甲、乙兩球的半徑遠(yuǎn)小于10cm.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(1)試求兩球之間的靜電力，并說明是引力還是斥力？答案解析1.38×10－19N引力(2)如果兩個導(dǎo)體球完全相同，接觸后放回原處，兩球之間的作用力如何？答案解析如果兩個導(dǎo)體球完全相同，則電荷中和后平分，每個小球的帶電荷量為8×10－17C，代入數(shù)據(jù)得兩個電荷之間的斥力為F1＝5.76×10－21N.5.76×10－21N斥力(3)將兩個體積不同的導(dǎo)體球相互接觸后再放回原處，其作用力能求出嗎？答案解析兩個體積不同的導(dǎo)體球相互接觸后，正負(fù)電荷相互中和，剩余的電荷要在兩球間分配，由于兩球不同，分配電荷的電荷量將不相等，因而無法求出兩球間的作用力.不能總結(jié)提升用公式計算庫侖力大小時，不必將表示電荷q1、q2的帶電性質(zhì)的正、負(fù)號代入公式中，只將其電荷量的絕對值代入即可；力的方向再根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判別.二、庫侖力的疊加1.對于三個或三個以上的點電荷，其中每一個點電荷所受的庫侖力，等于其余所有點電荷單獨對它作用產(chǎn)生的庫侖力的矢量和.2.電荷間的單獨作用符合庫侖定律，求各庫侖力的矢量和時應(yīng)用平行四邊形定則.例2如圖3所示，分別在A、B兩點放置點電荷Q1＝＋2×10－14C和Q2＝－2×10－14C.在AB的垂直平分線上有一點C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2m.如果有一高能電子靜止放在C點處，則它所受的庫侖力的大小和方向如何？答案解析見解析圖3針對訓(xùn)練如圖4所示，有三個點電荷A、B、C位于一個等邊三角形的三個頂點上，已知A、B都帶正電荷，A所受B、C兩個電荷的靜電力的合力如圖中FA所示，則下列說法正確的是因A、B都帶正電，所以靜電力表現(xiàn)為斥力，即B對A的作用力沿BA的延長線方向，而不論C帶正電還是帶負(fù)電，A和C的作用力方向都必須在AC連線上，由平行四邊形定則知，合力必定為兩個分力的對角線，所以A和C之間必為引力，且FCA＜FBA，所以C帶負(fù)電，且QC＜QB.圖4答案解析A.C帶正電，且QC＜QB

B.C帶正電，且QC＞QBC.C帶負(fù)電，且QC＜QB

D.C帶負(fù)電，且QC＞QB√三、靜電力作用下的平衡問題例3

(多選)兩個質(zhì)量分別是m1、m2的小球，各用絲線懸掛在同一點，當(dāng)兩球分別帶同種電荷，且電荷量分別為q1、q2時，兩絲線張開一定的角度θ1、θ2，如圖5所示，此時兩個小球處于同一水平面上，則下列說法正確的是圖5

A.若m1＞m2，則θ1＞θ2B.若m1＝m2，則θ1＝θ2C.若m1＜m2，則θ1＞θ2D.若q1＝q2，則θ1＝θ2答案解析√√以m1為研究對象，對m1受力分析如圖所示.由共點力平衡得FTsinθ1＝F庫

①FTcosθ1＝m1g ②方法總結(jié)分析帶電體在靜電力作用下的平衡問題時，方法仍然與力學(xué)中物體的平衡問題分析方法相同，常用方法有合成法和正交分解法.達(dá)標(biāo)檢測31.(多選)下列說法中正確的是A.點電荷是一種理想化模型，真正的點電荷是不存在的

B.點電荷就是體積和帶電荷量都很小的帶電體C.兩帶電量分別為Q1、Q2的球體間的作用力在任何情況下都可用公式F＝k計算D.一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和

大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計√答案解析√1234點電荷是一種理想化模型，一個帶電體能否看成點電荷不是看其大小，而是應(yīng)具體問題具體分析，是看它的形狀和大小對相互作用力的影響能否忽略不計.因此大的帶電體一定不能看成點電荷和小的帶電體一定能看成點電荷的說法都是錯誤的，A、D對.12342.兩個分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?/p>

，則小球間庫侖力的大小變?yōu)?234√答案解析.12343.如圖6所示，等邊三角形ABC，邊長為L，在頂點A、B處有等量同種點電荷QA、QB，QA＝QB＝＋Q，求在頂點C處的正點電荷QC所受的