1、1.2 探究静电力 学案2【学习目标】知识与技能1、掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律2、会用库仑定律进行有关的计算过程与方法1、渗透理想化方法，培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力2、渗透控制度量的科学研究方法 情感、态度与价值观通过元电荷的教学，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点【学习重点】库仑定律和库仑力的教学【知识要点】一、库仑定律1、内容：真空中两个静止的点电荷的相互作用跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。2、库仑定律表达式：3、库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。4、点电荷：是一种理
2、想模型.当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷. 二、库仑的实验【问题探究】问题1、在电场问题中，常出现电荷量、元电荷、点电荷、和试探电荷的概念，你对这几个概念是如何理解的？它们有何区别和联系？解答：电荷量是体带电量的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍；元电荷不是电子也不是质子，而是最小的电荷量，电子和质子带最小的电荷量，即e=1.610-19C;点电荷要求“限度远远小于研究范围的空间尺度”，是一种理想化的模型，对其带电荷量无限制；试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响，且要求在其占据的空间内场强“相同”，故其应为带电量足够小的点电荷。【典型例题】【例1】两个相同的带
3、电导体小球所带电荷量的比值为13，相距为r时相互作用的库仑力的大小为F，今使两小球接触后再分开放到相距为2r处，则此时库仑力的大小为：A、 B、 C、 D、【解析】设两个小球相互接触之前所带电荷量分别为q和3q， 由库仑定律得：F3kq2/r2 由于两个导体小球完全相同，故接触后它们的带电情况完全相同。若它们原来带相同性质的电荷，则接触后它们的电荷量均为2q，于是有 F1k（2q）2/（2r）2F若它们原来带相异性质的电荷，则接触后的它们的电荷量均为q，于是有 F2kq2/（2r）2F【答案】A、D【例2】如图9-1-1所示， q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之
4、间的距离为l1, q2与q3之间的距离为l2,且每个电荷都处于平衡态。（1）如q2为正电荷，则q1为 电荷，q3。为 电荷。（2）q1、q2、q3电荷量大小之比是 9-1-1解析 就q2而言，q1、q3只要带同种电荷便可以使其处于平衡状态，而对q1、q3，若都带正电荷，各自均受到另外两个电荷的斥力而不能保持平衡，只有同带负电荷， q2对其为引力，另外一个电荷对其为斥力，当两力大小相等时才能处于平衡状态。所以q1、q3都带负电荷。据库仑定律和平蘅条件，对q2有kq1q2/l12= kq2q3/l22对q1有 kq1q2/l12= kq1q3/（l1l2）2由以上两式可解出：q1：q2：q3=（l
5、1l2/ l2）2：1：（l1l2/ l1）2【思考】（1）现对q3列方程有 kq2q3/l22= kq1q3/（l1l2）2，连同题解中的两个方程，共三个方程，这三个方程都是独立的吗？（2）如果q2为负电荷，那么q1和q3应为什么电荷？（1） q1、q2、q3电荷量谁的最小？如何比较？方法总结1 三点电荷都平衡规律：三点电荷一定满足：（1）在同一直线上；（2）两同加一异；（3）两大加一小2 分析带电体平衡问题的方法与力学中分析物体平衡的方法是一样的，学会把电学问题力学化。分析方法是：（1） 确定研究对象。如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”一般是先整体后隔离。
6、（2） 对研究对象进行受力分析。（3） 列平衡方程（F合=0或Fx=0,Fy=0）或用平衡条件推论分析。【当堂反馈】1、下列哪些带电体可视为点电荷- ( )A电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D带电的金属球一定不能视为点电荷2、关于点电荷的说法中正确的是-（ ）A、真正的点电荷是不存在 B、点电荷是一种理想化的物理模型C、小的带电体就是点电荷 D、形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体3、对于库仑定律，下面说法正确的是 - ( )A凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F = ；
7、 B两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D当两个半径为r的带电金属球心相距为4r时，对于它们之间相互作用的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量4、两个直径为d的带正电的小球，当它们相距100 d时作用力为F，则当它们相距为d时的作用力为- ( )AF100 B10000F C100F D以上结论都不对5、要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是- ( )A.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变B.保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍C
8、.使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电荷间的距离减小为原来的D.保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的6、 A、B两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B间相互作用的库仑力将( ) A.可能变大B.可能变小C.一定不变D.无法确定7、真空中有甲、乙两个点电荷相距为r，它们间的静电引力为F.若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的，它们间的距离变为2r，则它们之间的静电引力将变为-( ) A.B.C.D.8、 真空中两个相同的金属小球A和B，带电荷量分别为QA=210-8C和QB=410-8C，相互作用力为F.若将两球接触
9、后再放回原处，则它们之间的作用力将变为-( )A.B.FC.D.9、 两个相同的金属小球，带电荷量之比为1:7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的- ( )A.B.C.D.10、 有A、B、C三个塑料小球，A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的，如果A带正电，则-( )A.B和C两球均带负电B.B球带负电，C球带正电C.B和C两球中必有一个带负电，而另一个不带电D.B和C两球都不带电【参考答案】1.BC 2.ABD 3.AC 4. D 5.AD 6. C 7. B 8.A 9.CD 10.C【达标训练】1、关于点电荷的说法，正确的是（ ）A只有体积很小的
10、带电体才能看作点电荷B体积很大的带电体一定不能看成点电荷C当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷D一切带电体都可以看成是点电荷2、 关于库仑定律的公式，下列说法中正确的是( )A.当真空中两个电荷间距离r时，它们间的静电力F0B.当真空中两个电荷间距离r0时，它们间的静电力FC.当两个电荷间的距离r时，库仑定律的公式就不适用了D.当两个电荷间的距离r0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了3、如图所示，用两根绝缘轻细绳悬挂两个小球A和B，这时上、下两根绳子中的张力分别为T1和T2；使两球都带上正电荷，上、下两根绳子中的张力分别为T1和
11、T2，则：（ ）A、T1 T1 B、T1 T24、光滑水平面上有A、B两带电小球，A的质量为B的质量的2倍，将两球由静止释放。开始时A的加速度为a，经一段时间后，B的加速度也为a，速度大小为v，则此时，A球的加速度为 ，速度大小为 。5、 如图122所示，三个完全相同的金属球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上a和c带正电，b带负电，a所带电荷量的大小比b的小已知c受到a和b的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示，它应是（ ） AF1 BF2 CF3 DF46、两个形状完全相同的金属球A和B，分别带有电荷量q710C和q310C，它们之间的吸引力为210N在绝缘条件下让它们相接触，然后把
12、它们又放回原处，则此时它们之间的静电力是 (填“排斥力”或“吸引力”)，大小是 (小球的大小可忽略不计)7、有三个完全相同的金属小球A、B、C，其中，A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为-Q，C球不带电.将A和B固定起来，然后让C球反复与A球和B球接触，最后移去C球，求A和B间的相互作用力将变为原来的 倍。8、有三个完全相同的金属小球A、B、C，A球带电量为7Q，B球带电量为-Q，C球不带电。把A、B固定起来，然后让C球反复与A、B球接触，最后移去C球。试问：最后A、B间的相互作用力变为原来的多少倍？ 9、如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2的距离的2
13、倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1：q2：q3为多少？【达标训练参考答案】1.C 2.AD 3、AD 4、使A、B做加速运动的库仑力大小相等，故加速度与质量成正比，A的加速度始终是B的1/2，由动量守恒，A、B的速度方向始终相反，且A的速度为B的1/2。故本题答案a/2 、 v/2 5.B 6、排斥力，3.810N 10.10C 7、4/78、A、B间原来的库仑力为F1=K反复接触的结果是A、B、C最终的带电量均为2Q，故现在的库仑力F2= K F2=F1 9、要三个电荷合力均为零，q1、q3必为同种电荷，且q2与q1、q3电性相异，由库仑定律，当q2平衡时有，当q3平衡时有，由两式解得q1：q2：q3=-9：4：（-36）或9：（-4）：36【反思】收获疑问
