1、第二节点电荷间的相互作用学 习 目 标知 识 脉 络1.知道点电荷，知道点电荷是一种理想化模型(难点)2知道验电器的构造和工作原理3了解电荷间的相互作用规律，知道库仑定律，会利用库仑定律计算真空中静止的两点电荷间的相互作用力(重点、难点)点 电 荷当一个带电体的大小比所研究问题中涉及的距离小得多时，带电体的形状和电荷的分布都无关紧要了，这时，带电体可以被看做一个带电荷的点，叫做点电荷与力学中把物体看成质点的情况相似，点电荷也是一种理想化的物理模型1体积很小的带电体都能看做点电荷()2点电荷是一种理想模型()3体积大的带电体一定不能看成点电荷()带电体在什么情况下可以看做点电荷？【提示】研究电荷
2、之间的相互作用力时，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和大小对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1点电荷点电荷是没有大小和形状，且具有电荷量的理想化模型实际并不存在，它只是为了研究问题方便而人为抽象出来的2带电体视为点电荷的条件带电体间的距离比它们自身尺度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以视为点电荷忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题起关键作用的电荷量，这样的处理会使问题大为简化，对结果又没有太大的影响，因此物理学上经常用到此方法一个带电体能否看成点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和
3、形状确定点电荷自身不一定很小，带电荷量不一定很少，带电体很小，不一定可视为点电荷；带电体很大，也不一定不能视为点电荷1关于点电荷的下列说法中正确的是()A点电荷就是体积足够小的电荷B点电荷是电荷量和体积都很小的带电体C体积大的带电体一定不能看成点电荷D当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成点电荷【解析】带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、带电荷量多少而论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D正确【答案】D2关于点电荷的说法，正确的是() 【导学号：75392008】A研究两颗带电星体间的相互作用力时一定不能将其
4、视为点电荷B点电荷一定是电荷量小的带电体C点电荷一定是电荷量大的物体D两带电小球，当它们的距离远大于半径时，带电体可视为点电荷【解析】尽管天体体积很大，但若其间距远大于半径时，其体积的影响可忽略，可以视为点电荷，故选项A错误，选项D正确带电体能否被视为点电荷与所带电荷量的多少无关，故选项B、C错误【答案】D3(多选)关于点电荷，下列说法中正确的是()A点电荷是一个带有电荷的几何点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化的模型B点电荷自身不一定很小，所带电荷量不一定很少C体积小于1 mm3的带电体就是点电荷D体积大的带电体，只要满足一定的条件也可以看成点电荷【解析】点电荷是实际的带电体在一定条件下抽
5、象出的一种理想化模型，这个条件是带电体大小和形状在研究问题中对相互作用力的影响可以忽略不计【答案】ABD点 电 荷 间 相 互 作 用 的 规 律1库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷间的相互作用力跟它们所带电荷量的乘积成正比，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这种电荷间的相互作用力称为静电力2适用条件：库仑定律适用于真空中的两静止点电荷对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律3公式：Fk4静电力常量：k9.0109_Nm2/C25注意事项：如果q1和q2的符号相反，它们之间的相互作用力是吸引力；如果q1和q2的符号相同，则它们之间的相互作用力是排斥力1库仑定律适用于
6、任何情况下静电力的计算()2两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小()3相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等()有人认为，由Fk知，当r0时，F.你认为这一结论正确吗？为什么？【提示】这一结论不正确单从数学角度看，确实如此，但从物理角度分析，该结论是错误的因为当r0时，带电体不能视为点电荷，库仑定律已不再适用，当然也就不能用该公式来计算库仑力的大小了1注意库仑定律的适用条件：库仑定律仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用，在空气中可认为近似适用2在理解库仑定律时，有人根据公式F，设想当r0时可得出F的结论从数学角度分析是正确的，但从物
7、理角度分析，这一结论是错误的错误的原因是：当r0时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷一定都有大小，根本不会出现r0的情况也就是r0时，不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力3在应用库仑定律解决问题时注意：首先，在计算库仑力的大小时，不必将表示电性的符号代入公式计算，只将电荷量的绝对值代入即可；其次，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的规律判断力的方向；最后，计算过程中注意统一单位，各量必须都采用国际单位制4对于库仑定律，下列说法正确的是()A凡计算两个点电荷间的作用力，就可以使用公式FkB两个带电小球即使距离非常近，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
8、是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D由公式F知r0时，F【解析】库仑定律只适用于真空中的点电荷，A错误；B、D中距离太近，不能看做点电荷，故B、D错误；两点电荷间的库仑力遵守牛顿第三定律，故C正确【答案】C5两个相同的金属球，分别带有4Q和6Q的电荷量，两球相隔一定距离时，相互作用力的大小为F，若把它接触后再放回原处，两球相互作用力的大小变为()【导学号：75392009】A.B.C. D.【解析】根据库仑定律，两球未接触前的相互作用力的大小为F，两个带电金属球相互接触，由于正、负电荷中和，总电荷量为4Q6Q2Q，每个金属球带电Q，金属球放回原处，相互作用力的大小变为Fk，即F.【答案】A
9、6如图121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，电荷量均为Q，两球间的静电力为下列选项中的哪一个()图121A等于kB大于kC小于k D等于k【解析】两球间距和球本身大小差不多，不符合简化成点电荷的条件，因为库仑定律的公式计算仅适用于点电荷，所以不能用该公式计算我们可以根据电荷间的相互作用规律作一个定性分析由于两带电体带等量异种电荷，电荷间相互吸引，因此电荷在导体球上的分布不均匀，会向正对的一面集中，电荷间的距离就要比3r小由库仑定律知，静电力一定大于k，电荷的吸引不会使电荷全部集中在相距为r的两点上，所以静电力也不等于k，正确选项为B.【答案】B本题若不考虑到库仑定律的适用条件，很容易根据库仑定律计算选择A.实际上在本题中两球不符合简化成点电荷的条件，因此不能用库仑定律计算