1、1.2 探究静电力 学案（粤教版选修3-1）一、点电荷1点电荷：本身的_比起它到其他带电体的距离_的带电体和力学中的_模型一样，是一种科学的抽象，是一种理想化的物理模型2理想模型方法：是物理学常用的研究方法当_受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住_因素，忽略_因素，将其抽象为理想模型二、库仑定律1(1)探究电荷相互间作用力的大小跟距离的关系：保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力_；距离减小时，作用力_(2)探究电荷间相互作用力的大小跟电荷量的关系：保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力_；电荷量减小时，作用力_2库仑定律：在真空中两个点电荷之间的作用力跟它们电荷量的乘积成_
2、，跟它们间的距离的二次方成_，作用力的方向在它们的_，同种电荷相互_，异种电荷相互_其表达式F_，式中k叫做静电力常量，k的数值是_3静电力：_间的相互作用力，也叫_答案 一、1.大小 小得多 质点 2.研究对象 主要 次要二、1.(1)减小 增大(2)增大 减小 2.正比 反比 连线上 排斥 吸引 k 9.0109Nm2/C2 3.电荷 库仑力一、点电荷问题情境1点电荷是不是指带电荷量很小的带电体？是不是体积很小的带电体都可看做点电荷？2点电荷与元点荷一样吗？3什么叫理想模型方法？我们学过哪些理想化物理模型？答案 1.不是：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
3、状而定2(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是最小的电荷量(2)点电荷是不考虑带电体的大小和形状的理想化的带电体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍3当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住主要因素，忽略次要因素，而将研究对象抽象为理想模型学过的理想化模型有点电荷和质点要点提练 1.点电荷是只有电荷量，没有_和_的理想化模型2带电体看成点电荷的条件：当带电体间的_比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷答案 1.大小 形状 2.距离二、库仑定律问题情境
4、 将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起(图甲)用毛织品分别摩擦两个气球相接触的部分(图乙)放开气球后，你观察到什么现象？你能解释这个现象吗？你能得到气球间相互作用的规律与哪些因素有关吗？图11通过课本实验我们得到了怎样的结论？2实验中采用了什么方法？3什么是库仑力？其大小如何确定？方向又如何确定？4库仑定律及表达式与哪个定律相似？答案 1.实验表明，影响的因素有两电荷的电荷量及它们间的距离(1)两电荷的电荷量：电荷间相互作用力随电荷量的增大而增大(2)两电荷间的距离：电荷间相互作用力随电荷间距离的增大而减小2采用了控制变量法3电荷间的相互作用力叫做静电力，又叫库仑力；其大小由公式F计算；其方
5、向根据同种电荷相斥，异种电荷相吸的原理，在二者连线上确定4与万有引力定律的表达式相似要点提炼1库仑定律：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的_成正比，跟它们间的_的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引2库仑定律的适用条件是：(1)_；(2)_3库仑定律的公式为F_.答案 1.电荷量的乘积 距离 2.真空中 点电荷 3.k问题延伸有人根据F= k推出当r0时，F，正确吗？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.例1 两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相
6、距3R时，相互作用的静电力大小为( )AFk BFkCFk D无法确定解析 因为两球心距离不比球的半径大很多，所以两带电球不能看做点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布当q1、q2是同种电荷时，相互排斥，分布于最远的两侧，电荷中心距离大于3R；当q1、q2是异种电荷时，相互吸引，分布于最近的一侧，电荷中心距离小于3R，如图所示所以静电力可能小于k，也可能大于k，D正确答案 D变式训练1 下列关于点电荷的说法正确的是( )A点电荷可以是带电荷量很多的带电体B带电体体积很大时不能看成点电荷C点电荷的带电荷量可能是2.561020 CD一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定答案 AD解析 一个带电体
7、能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断，因此A、D正确，B错误因为任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，所以C错误故正确选项为A、D.例2 有三个完全一样的球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为Q，C球不带电，将A、B两球固定，然后让C球先跟A球接触，再跟B球接触，最后移去C球，则A、B两球间的作用力变为原来的多少？思路点拨 求解此题应把握以下三点：(1)先据库仑定律写出原来A、B间库仑力的表达式(2)据电荷均分原理确定接触后A、B的带电荷量(3)再据库仑定律写出现在A、B间的库仑力解析 设A、B两球间的距离为r，由库仑定律知，开始时A、B
8、两球之间的作用力为Fk当A、C两球接触时，据电荷均分原理可知，两球均带电Q；当B、C两球接触时，两球均带电(QQ)Q.故后来A、B两球之间的作用力FkF.答案 变式训练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( )A.F B.F C.F D12F答案 C解析 两金属球间原来的库仑力Fkk，两球接触后各带相同电荷量QQ，又因它们的距离变为，所以此时它们间的库仑力FkkF，故C项正确例3 两个正电荷q1和q2的电荷量都是3 C，静止于真空中的A、B两点，相距r2 m.(1)
9、在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力(2)在它们连线上A点左侧P点，AP1 m，放置负电荷q3，q31 C，求q3所受的静电力思路点拨 解答本题时，可按以下思路分析：(1)q1对Q的库仑力；(2)q2对Q的库仑力；(3)库仑力的合力解析 (1)依据库仑定律知道q1、q2对Q的库仑力大小相等，方向相反，故合力为零(2)如图，q3受q1的引力F31，受q2的引力F32，方向向右，合力为F3F31F32k k 31010N.答案 (1)零 (2)31010 N，方向向右变式训练3 如图2所示，两个点电荷，电荷量分别为q14109 C和q29109 C，两者固定于相距20 cm的a、b
10、两点上，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是( )图2A距a点外侧40 cm处 B距a点内侧8 cm处C距b点外侧20 cm处 D无法确定答案 A解析 此电荷电性不确定，根据平衡条件，它应在q1点电荷的外侧，设距q1距离为x，由kk，将数据代入，解得x40 cm，故A项正确【即学即练】1下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A体积大的带电体一定不是点电荷B当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷C点电荷就是体积足够小的电荷D点电荷是电荷量和体积都很小的带电体答案 B解析 带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论，故A
11、、C、D错一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷故B正确2关于库仑定律，以下说法中正确的是( )A库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体B库仑定律是实验定律C库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用D根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大答案 B解析 一个带电体能否看做点电荷不以它的体积大小来确定，体积小的带电体不一定能视为点电荷，A错库仑定律是在大量的实验探究基础上总结出来的，B对库仑定律适用于真空中的点电荷，电荷间的库仑力与电荷的运动状态无关，C错当两带电体很近时，
12、它们已不能看做是点电荷，库仑定律不再适用，不能再用k来计算电荷间的库仑力，D错3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. B4F C2F D.答案 A解析 Fk，Fkk，选A.4如图3所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为( )图3A(9)4(36) B9436C(3)2(6) D326答案 A解析 本题可运用排除法解答分别取三个电荷为研究对象，由于三个电荷只在静电力(库仑力)作用下保持平衡，所以这三个电荷不可能是同种电荷，这样可立即排除B、D选项，故正确选项只可能在A、C中若选q2为研究对象，由库仑定律知：，因而得：q1q3，即q34q1.选项A恰好满足此关系，显然正确选项为A.