1、第一章静电场学案2 库仑定律目标定位 1.知道点电荷的概念.2.理解库仑定律的内容、公式及其适用条件，会用库仑定律进行有关的计算.知识探究 自我检测 一、库仑定律 问题设计 1.O是一个带正电的物体.把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图1中P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小，图中受力由大到小的三个位置的排序为.图1知识探究 P1、P2、P3(1)使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，小球所受作用力的大小如何变化？答案 增大小球所带的电荷量，小球受到的作用力增大；减小小球所带的电荷量，小球受到的作用力减小.(2)以上说明，哪些因素影响电荷间的相互作用力？
2、这些因素对作用力的大小有什么影响？答案 电荷量和电荷间的距离.电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着电荷间距离的增大而减小.2.库仑研究电荷间相互作用的装置叫库仑扭秤，该装置是利用什么方法显示力的大小？通过库仑的实验，两带电体间的作用力F与距离r的关系如何？答案 该装置通过悬丝扭转的角度来比较力的大小，力越大，悬丝扭转的角度越大.力F与距离r的二次方成反比：F .1r2要点提炼 1.库仑定律：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，与它们的成反比，作用力的方向在它们的连线上.表达式：Fk.式中的k为静电力常量，数值为k.真空中成正比距离的二次方9.0109 Nm2/C212
3、2q qr2.点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小，以致带电体的、及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做，叫做点电荷.3.库仑定律的适用条件：.大得多形状大小带电的点真空中、点电荷延伸思考 1.有人说：“点电荷是指带电荷量很小的带电体”，对吗？为什么？答案 不对.点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的带电体，是一种理想化的物理模型.当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，带电体可以看做点电荷.一个物体能否被看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状而定.2.还有人根据
4、F推出当r0时，F，正确吗？kq1q2r2答案 从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析却是错误的.因为当r0时，两带电体已不能看做点电荷，库仑定律不再适用了.二、静电力的叠加 问题设计 已知空间中存在三个点电荷A、B、C，A对C的库仑力是否因B的存在而受到影响？A、B是否对C都有力的作用？如何求A、B对C的作用力？答案 A对C的库仑力不受B的影响，A、B对C都有力的作用，A、B对C的作用力等于A、B单独对C的作用力的矢量和.要点提炼 1.如果存在两个以上点电荷，那么每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力.两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变.某点电荷受到的作用力，等
5、于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的.2.任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的.所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向.矢量和平行四边形典例精析一、对点电荷的理解例1 下列关于点电荷的说法中，正确的是()A.只有电荷量很小的带电体才能看成是点电荷 B.体积很大的带电体一定不能看成是点电荷 C.当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷 D.一切带电体都可以看成是点电荷 解析 本题考查点电荷这一理想模型.能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状.能否把一个带电体看做点电荷，不能
6、以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定.若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷.故选C.答案 C 二、库仑定律的理解与应用例2 两个分别带有电荷量Q和3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为()r2A.112FB.34FC.43FD.12F解析 两带电金属小球接触后，它们的电荷量先中和后均分，由库仑定律得：Fk3Q2r2，Fk Q2r22k4Q2r2.联立得F43F，C 选项正确.答案 C 针对训练 有三个完全相同的金属小球A、B、C，A所带电荷量为7Q，B所带电荷量为Q，C不带电
7、.将A、B固定起来，然后让C反复与A、B接触，最后移去C，A、B间的相互作用力变为原来的()A.17倍B.27倍C.47倍D.57倍解析 C与A、B反复接触，最后A、B、C三者所带电荷量均分，即 qAqBqC7QQ32Q.A、B 间的作用力 Fk2Q2Qr24kQ2r2，原来 A、B 间的作用力 Fk7QQr2 7kQ2r2，所以FF 47，即 F47F.答案 C 三、多个点电荷间静电力的叠加例3 如图2所示，分别在A、B两点放置点电荷Q121014 C和Q221014 C.在AB的垂直平分线上有一点C，且ABACBC6102 m.如果有一高能电子静止放在C点处，则它所受的库仑力的大小和方向如
8、何？图2解析 电子带负电荷，在C点同时受A、B两点电荷的作用力FA、FB，如图所示.由库仑定律 Fkq1q2r2 得 FAkQ1er29.0109210141.6101961022N8.01021 NFBkQ2er2 8.01021 N由矢量的平行四边形定则和几何知识得静止放在C点的高能电子受到的库仑力FFAFB8.01021 N，方向平行于AB连线由B指向A.答案 8.01021 N 方向平行于AB连线由B指向A 例4 如图3所示，两个点电荷，电荷量分别为q14109 C和q29109 C，分别固定于相距20 cm的a、b两点，有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动，该点电荷所处的位置
9、是()A.在a点左侧40 cm处B.在a点右侧8 cm处 C.在b点右侧20 cm处D.无法确定 图3解析 此电荷电性不确定，根据平衡条件，它应在q1点电荷的左侧，设距q1距离为x，由，将数据代入，解得x40 cm，故A项正确.kq1qx2 kq2qx202答案 A 课堂要点小结 1 2 3 41.(对点电荷的理解)下列对点电荷的理解，你认为正确的是()A.点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B.点电荷的带电荷量可能是2.561020 C C.只要是均匀的球形带电体，不管球的大小，都能被看做点电荷 D.当两个带电体的形状对它们的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体都能看做点电荷 自我检测 1
10、2 3 4解析 能否把一个带电体看做点电荷，不是取决于带电体的大小、形状等，而是取决于研究问题的实际需要，看带电体的形状、大小和电荷分布情况对电荷之间的作用力的影响是否可以忽略.答案 AD 1 2 3 42.(库仑定律的理解与应用)相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静电力为F，现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的2倍，则它们之间的静电力变为()A.F2B.4FC.2FD.F4解析 Fkq1q2r2，Fk2q1q22r212kq1q2r2 F2，选 A.A1 2 3 43.(静电力的叠加)如图4所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量同种点电荷
11、QA、QB，QAQBQ，求在顶点C处的正点电荷QC所受的静电力.图4解析 正点电荷QC在C点的受力情况如图所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律.1 2 3 4QA 对 QC 作用力：FAkQAQCL2，同种电荷相斥，QB 对 QC 作用力：FBkQBQCL2，同种电荷相斥，因为QAQBQ，所以FAFB，QC 受力的大小：F 3FA 3kQQCL2，方向为与 AB 连线垂直向上.答案 3kQQCL2，方向为与 AB 连线垂直向上1 2 3 44.(静电力的叠加)如图5所示，在一条直线上的三点分别放置QA3109 C、QB4109 C、QC3109
12、C的A、B、C点电荷，试求作用在点电荷A上的静电力的大小.图51 2 3 4解析 点电荷A同时受到B和C的静电力作用，因此作用在A上的力应为两静电力的合力.可先根据库仑定律分别求出B、C对A的静电力，再求合力.A受到B、C电荷的静电力如图所示，根据库仑定律有 1 2 3 4FBAkQBQAr2BA 9109410931090.012N1.08103 NFCAkQCQAr2CA 9109310931090.032N9105 N规定沿这条直线由A指向C为正方向，则点电荷A受到的合力大小为 FAFBAFCA(1.081039105)N9.9104 N.答案 9.9104 N 更多精彩内容请登录谢谢观看