1、2库仑定律学习目标1.通过演示实验，定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系2.知道点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件(重点)理解库仑定律的文字表述及其公式表述，会用库仑定律进行有关计算(重点、难点)了解库仑扭秤实验.一、探究影响点电荷之间相互作用的因素1点电荷(1)定义：在研究带电体与其他带电体的相互作用时，该带电体的形状及电荷在其上的分布状况均无关紧要，该带电体可以看作一个带电的点，即为点电荷(2)点电荷是一个理想化的物理模型(3)带电体看成点电荷的条件如果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和大小对相互作用力的影响很小，就可以
2、忽略形状、大小等次要因素，带电体就能看成点电荷2实验探究实验原理如图所示，Fmgtan ，变大，F变大；变小，F变小实验方法(控制变量法)保持电荷量不变，探究电荷间作用力与距离的关系保持两带电小球间的距离不变，探究电荷间作用力与电荷量的关系实验操作改变悬点位置，从而改变小球间距r，观察夹角变化情况改变小球带电荷量q，观察夹角变化情况实验现象r变大，变小r变小，变大q变大，变大q变小，变小实验结论电荷之间的相互作用力随电荷量的增大而增大，随它们之间距离的增大而减小二、库仑定律1内容 真空中两个静止点电荷之间的作用力(斥力或引力)与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用
3、力的方向沿着这两个点电荷的连线2公式：Fk3静电力常量：k9.0109 Nm2/C24适用条件：真空中的点电荷，对空气中的点电荷近似适用1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷.()(2)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()(3)小球所带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越大.()(4)根据Fk，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大()(5)若点电荷Q1的电荷量大于Q2的电荷量，则Q1对Q2的静电力大于Q2对Q1的静电力()答案(1)(2)(3)(4)(5)2(多选)下列说法中正确的是 (
4、)A点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是不存在的B点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体C根据Fk可知，当r0时，FD一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计AD点电荷是一个理想化模型，实际并不存在，一个带电体能否看作点电荷与物体本身大小、电荷量多少无关，要看物体本身的大小与物体相互之间的距离相比能否忽略，故A、D正确，B错误；当r0时，带电体不能看作点电荷，公式Fk不再成立，故C错误3(多选)已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克两种夸克组成的，上夸克带电荷量为e，下夸克带电荷量为e，e为电子所带电荷量的大小如果质子是由三个夸克
5、组成的，且各个夸克之间的距离都为L1.51015 m，则质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)约为()A斥力46 NB引力23 NC引力46 ND斥力23 NAB质子带电荷量为e，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的；按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为：F上上kk代入数据得F上上46 N，为斥力，上夸克与下夸克之间的静电力为F上下kk代入数据得F上下23 N，为引力库仑定律的理解及应用1适用条件库仑定律成立的条件是真空中两个点电荷间的相互作用力但空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算2库仑力的合成空间中有多个电荷时，某电荷所受的静
6、电力是其他所有电荷单独对其作用的库仑力的矢量和(力的合成)3库仑力的性质两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律，即两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大4库仑力的计算用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入即可；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别【例1】如图所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量为Q，关于两球之间的静电力，下列选项中正确的是()A等于kB大于k C小于k D等于k思路点拨：当电荷之间的距离不
7、够大的时候，金属球就不能看成是点电荷两球靠的比较近时考虑电荷间的作用，电荷重新分布B“半径均为r、球面最近距离为r”两带电球“不可看作点电荷”，库仑定律公式不再适用，即Fk，故A项错误；异种电荷相互吸引，如图：电荷重新分布使两带电小球等效距离r3r，故Fk，故答案为B.两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，若带同种电荷时，如图(a)，由于排斥而距离变大，此时Fm2，则12B若m1m2，则12C若m12D若q1q2，则12BC以m1为研究对象，对m1受力分析如图所示，由共点力平衡得Tsin 1F库Tcos 1m1g由得tan 1，同理tan 2，因为不论q1、q2大小如何，两带电小球
8、所受库仑力属于作用力与反作用力，永远相等，故从tan 知，m大，则tan 小，也小，m相等，也相等，故选项B、C正确课 堂 小 结知 识 脉 络1.1个方法探究实验中的控制变量法2.1个定律库仑定律3.1个模型点电荷理想模型4.1个常量静电力常量1(多选)关于点电荷和元电荷的说法中，正确的是()A只有很小的球形带电体才叫作点电荷B带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以至带电体的形状和大小对它们之间的作用力影响可以忽略不计时，带电体就可以视为点电荷C元电荷就是电子D任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍BD点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，是一种理想化的物理模型，带电物体能不能看成点电荷，不
9、是看物体的体积大小和电荷量大小，而是看物体的大小对于两个电荷的间距能不能忽略不计，A错误，B正确；元电荷是带电荷量的最小值，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，它不是电荷，C错误，D正确2(多选)关于库仑定律的理解，下面说法正确的是()A对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式B只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式C两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的D用毛皮摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑带正电或不带电CD库仑定律适用于真空中的点电荷，故A、B错库仑力也符合牛顿第三定律，C对带负电的橡胶棒吸引纸屑，纸屑带正电或不带电
10、都可以，D对3真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F.若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的，距离变为2r，则它们之间的静电力变为()ABCDB设甲、乙两点电荷原带电荷量分别为Q甲、Q乙，距离为r，由库仑定律得Fk，当Q甲2Q甲，Q乙Q乙，r2r时，FkkF，故答案应选B.4如图所示三个点电荷Q1、Q2、Q3在一条直线上，Q2和Q3的距离为Q1和Q2距离的两倍，每个点电荷所受静电力的合力为零，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比Q1Q2Q3为()A(9)4(36)B9436C(3)2(6)D326A由三点电荷平衡模型的特点“两同夹异”可知，Q1和Q3为同种电荷，它们与
11、Q2互为异种电荷设Q1和Q2距离为r，则Q2和Q3的距离为2r，电荷量均取绝对值，对Q1有：kk对Q2有：对Q3有：k联立可解得Q1Q2Q39436.所以每个点电荷的电荷量之比Q1Q2Q3为(9)4(36)或9(4)36，只有A项正确5.如图所示，把质量为m的带负电小球A，用绝缘细绳悬挂若将带电荷量为Q的带正电球B靠近A，当两个带电小球在同一高度相距r时，绳与竖直方向成角试求：(1)A球受到的绳子拉力多大？(2)A球带电荷量是多少？解析(1)带负电的小球A处于平衡状态，A受到库仑力F、重力mg以及绳子的拉力T的作用，受力如图所示竖直方向：mgTcos 0水平方向：FTsin 0解得TFmgtan .(2)设A球带电荷量为q，根据库仑定律Fk联立解得q.答案(1)(2)
