高中物理 第一章 第二節(jié) 庫侖定律學(xué)案 新人教版選修

1、1.2庫侖定律學(xué)案【學(xué)習(xí)目標】1知道點電荷的概念 2理解庫侖定律的含義，理解庫侖定律的公式表達，知道靜電力常量 3知道庫侖扭秤的實驗原理 4會用庫侖定律的公式進行有關(guān)的計算【重點難點】庫侖定律和庫侖力；關(guān)于庫侖定律的理解與應(yīng)用【課前預(yù)習(xí)】1.電荷間的相互作用力大小與兩個因素有關(guān)：一是與有關(guān)，二是與_有關(guān)。 2.當帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多時，帶電體的形狀和體積對相互作用力的影響可以忽略不計，這時的帶電體可以看作。它類似于力學(xué)中的質(zhì)點，也是一種理想化的物理模型。3.庫侖定律（1）內(nèi)容：真空中兩個靜止的 之間的作用力，與它們的 的乘積成正比，與它們的距離的 成反比，作用力的方向在它們的

2、 。（2）公式： ，式中k叫做，F(xiàn)是指電荷間的相互作用力，又叫做靜電力或。如果公式中的各個物理量都采用國際單位，即電荷量的單位用庫侖，力的單位用牛頓，距離的單位用米，則由實驗得出k= 。使用上述公式時，電荷量一般用絕對值代入計算。4.理解庫侖定律應(yīng)注意的問題（1）庫侖定律的適用條件。公式僅適用于 中（空氣中近似成立）的兩個間的相互作用。如果其它條件不變，兩點電荷在介質(zhì)中，其作用力將比它們在真空中的作用力小。（2）應(yīng)注意將計算庫侖力的大小與判斷庫侖力的方向二者分別進行，即用公式計算庫侖力的大小，不必將表示兩個帶電體的帶電性質(zhì)的正負號代入公式中，只將其電荷量的絕對值代入，再根據(jù)同種電荷相互排斥、異

3、各電荷相互吸引來判斷庫侖力的方向，這樣可以避免不必要的麻煩和可能出現(xiàn)的錯誤。（3）庫侖定律的公式和萬有引力的公式在形式上盡管很相似，但仍是性質(zhì)不同的兩種力。在微觀帶電粒子的相互作用中，庫侖力比強得多。（4）庫侖定律雖然只給出了點電荷之間的靜電力公式，但是任一帶電體都有可以看作是由許許多多組成的。原則上，如果知道了帶電體的電荷分布情況，根據(jù)庫侖定律和_，就可以求出何意帶電體間的靜電力的大小和方向。5.庫侖的實驗（1）庫侖做實驗用的裝置叫做，庫侖實驗的研究方法是。 （2）庫侖所處的時代還不能測量物體所帶的電荷量，但是庫侖巧妙地運用了的方法解決了電荷量的定量測量的難題。【預(yù)習(xí)檢測】1關(guān)于點電荷的說法

4、，正確的是（ ）A只有體積很小的帶電體才能看作點電荷B體積很大的帶電體一定不能看成點電荷C當兩個帶電體的大小及形狀對它們之間的相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體可看作點電荷D一切帶電體都可以看成是點電荷2、真空中有兩個點電荷，它們之間的靜電力為F，如果保持它們所帶的電荷量不變，將它們之間的距離增大到原來的3倍，它們之間作用力的大小等于（ ） A.F B.3F C. D. 3. A、B兩點電荷間的距離恒定，當其他電荷移到A、B附近時，A、B間相互作用的庫侖力將( ) A.可能變大B.可能變小C.一定不變D.無法確定【典題探究】【例1】在真空中兩個完全相同的金屬小球A、B，A球帶電荷量 為，B

5、球帶電荷量 為，兩球相距。問：它們之間的庫侖力有多大？若把它們接觸后放回原處，它們之間的相互作用力為多大？ 【解析】兩小球可視為點電荷，未接觸時，小球間庫侖力兩球接觸后，部分電荷中和，剩余凈電荷為，由于兩金屬球完全相同，凈電荷最后均分，各帶，此時兩球間庫侖力【拓展】 兩帶電導(dǎo)體接觸時，凈電荷的分配與導(dǎo)體的形狀、大小等因數(shù)有關(guān)。對兩個完全相同金屬球:（1）若接觸前分別帶電為Q1、Q2，則接觸后兩球帶電均為；（2）若接觸前分別帶電Q1、Q2，則接觸后兩球帶電均為。其實，庫侖在實驗研究電荷間相互作用而得到庫侖定律的過程中，就是利用以上方法來改變和控制電荷的電荷量的。 【例2】從庫侖定律的公式看出，當

6、兩個電荷間的距離趨近于零時，兩電荷間的作用力將變?yōu)闊o限大，這種說法正確嗎？為什么？【解析】這種說法不正確。因為庫侖定律的適用范圍是真空中的點電荷，當兩電荷間的距離趨近于零時，任何小的帶電體都不可能再看作是點電荷了，因而它們之間的作用力的大小已不能用庫侖定律進行計算和判斷。 【例3】相距L的點電荷A、B的所帶電荷量分別為+4Q和-Q，要引入第三個點電荷C，使三個點電荷都處于平衡狀態(tài)，求電荷C的電荷量和放置的位置?！窘馕觥坑捎诿總€點電荷都受到其它兩個點電荷的庫侖力作用，要處于平衡，其間的庫侖力必沿同一條直線，因此A、B、C三個點電荷必須共線。A、B為異種點電荷，對C的庫侖力為一斥一吸，C要平衡，不

7、能放在A、B之間。由于A的電荷量大于B的電荷量，所以C應(yīng)距A較遠，距B較近?？紤]到A、B也要平衡，所以C應(yīng)放在B的右側(cè)且?guī)д姟ＴO(shè)C在距離B為x處，帶電荷量為Qc，則對C和B有 由以上兩式得【拓展】 若A、B為同號點電荷，引入第三個電荷C，使三個點電荷均平衡，則C應(yīng)放在何處？C的電性和電荷量如何？請同學(xué)們根據(jù)上述方法分析求解。結(jié)論：真空中三個自由點電荷在一條直線上需達到彼此平衡，根據(jù)庫侖定律和力的平衡條件，可推出三個點電荷需在一條直線，位于中間的點電荷的帶電荷量最小，兩側(cè)的點電荷帶電荷量較大，中間的點電荷與兩側(cè)點電荷電性異號，并靠近兩側(cè)點電荷帶電荷量較小的那一個，這個規(guī)律可簡記為：“三點共線，

8、兩同夾異，兩大夾小，近小遠大”?！纠?】如圖所示，一個掛在絲線下端的帶正電的小球B，靜止在圖示位置；若固定的帶正電的小球A電荷量為Q，B球的質(zhì)量為m，帶電荷量，細線與豎直方向的夾角，A和B在同一水平線上，整個裝置處于真空中，求A、B兩球之間的距離為多少?【解析】 研究小球B：小球B受三個力作用而平衡，其受力情況如圖所示，據(jù)庫侖定律得 由、得【拓展】 如果本題中的小球B帶負電荷,絲線與豎直方向的夾角還是嗎？1.2 庫侖定律習(xí)題答案學(xué)案【課前預(yù)習(xí)】1.兩電荷量的大小，電荷間的距離2.點電荷3.（1） 點電荷，電荷量，二次方，連線上（2） ，靜電力常量，庫侖力 4.（1）真空 點電荷 （3）萬有引力 （4）點電荷 平行四邊形定則5.（1）庫侖扭秤 控制變量法 接觸平分【預(yù)習(xí)檢測】 1、 C 2 、D 3、C 【典