庫侖定律 高一下學(xué)期物理教科版（2019）必修第三冊

第一章

靜電場第2節(jié)庫侖定律電荷之間存在“同性相斥，異性相吸”，那么電荷之間相互作用力會遵循什么樣規(guī)律呢？電荷之間作用力的大小與哪些因素有關(guān)？討論交流：1.兩個帶電體之間存在相互作用力，力的大小可能和哪些因素有關(guān)呢？2.面對如此復(fù)雜的問題，我們該怎么研究呢？可能跟帶電體的形狀、所帶電荷的多少以及電荷的分布等有關(guān)系。質(zhì)點(diǎn)的定義：忽略物體的大小和形狀用來代替物體的、有質(zhì)量的點(diǎn)。類比質(zhì)點(diǎn)，建立理想模型來進(jìn)行相關(guān)研究知識點(diǎn)一：探究影響點(diǎn)電荷之間相互作用力的因素1.點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀、大小、分布對它們之間的作用力可以忽略不計時，這樣的帶電體就可以看做帶電的電，叫做點(diǎn)電荷（1）性質(zhì)：（2）條件：類似于力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)，也是一種理想化模型。形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計。注意：一個帶電體能否看做點(diǎn)電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其形狀和大小確定。實(shí)驗(yàn)探究：把一個帶正電荷QA的球體A放在可以水平移動的絕緣支座上。再把一個帶正電荷QB

的小球B用絕緣絲線懸掛在玻璃棒上的C點(diǎn)（使兩個球心在同一水平線上）。讓絕緣支座載著帶電球A由左邊較遠(yuǎn)處逐漸向右移動，慢慢靠近帶電小球B。問題1：球A向右移動的過程中，小球B的懸線逐漸偏離豎直方向，A、B間距與懸線偏離豎直方向的偏角是怎樣的一種關(guān)系？A、B間距越大，小球B的懸線偏離豎直方向的偏角越小帶電體之間的相互作用力隨電荷之間距離的增大而減小。問題2：保持A、B之間的距離不變，改變球A的電荷量，QA

與懸線偏離豎直方向的偏角是怎樣的關(guān)系？保持球A的電荷量不變，改變B的電荷量，QB與偏角是怎樣的關(guān)系？兩種情況下都是電荷量增大，偏角越大。帶電體之間的相互作用力隨電荷量的增大而增大定性分析知識點(diǎn)二：庫侖定律實(shí)驗(yàn)：扭秤實(shí)驗(yàn)（定量分析）1.當(dāng)電量不變時，F(xiàn)與距離r的二次方成反比F∝1/r22.當(dāng)之間距離不變時，F(xiàn)與、的乘積成正比結(jié)論：4.方向：利用電荷之間“同性相斥，異性相吸”的特點(diǎn)判斷1.庫侖定律：真空中兩個靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力與這兩個電荷所帶電荷量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比，作用力的方向沿著這兩個點(diǎn)電荷的連線。2.表達(dá)式：3.靜電力常量：

N·m2/C2

點(diǎn)電荷之間的靜電力遵守牛頓第三定律。知識點(diǎn)三：庫侖定律的初步應(yīng)用1.庫侖定律與萬有引力的對比【例題1】在氫原子內(nèi)，氫原子核與電子之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子核與電子之間的靜電力和萬有引力。分析氫原子核與質(zhì)子所帶的電荷量相同，是1.6×10-19C。電子帶負(fù)電，所帶的電荷量也是1.6×10-19C。質(zhì)子質(zhì)量為1.67×10-27kg，電子質(zhì)量為9.1×10-31kg。根據(jù)庫侖定律和萬有引力定律就可以求解。

微觀粒子間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力。在研究微觀帶電粒子的相互作用時，可以把萬有引力忽略。萬有引力定律庫侖定律不同點(diǎn)只有引力既有引力又有斥力天體間表現(xiàn)明顯微觀帶電粒子間表現(xiàn)明顯都是場力萬有引力場電場公式條件兩質(zhì)點(diǎn)之間兩點(diǎn)電荷之間（1）庫侖力和萬有引力是兩種不同性質(zhì)的力，受力分析時要分別分析。（2）庫侖力和萬有引力表達(dá)式的相似性，揭示了大自然的和諧美和多樣美。2.靜電力的疊加（1）庫侖定律描述的是兩個點(diǎn)電荷之間的作用力。如果存在兩個以上點(diǎn)電荷，那么要對這個點(diǎn)電荷的作用力進(jìn)行的矢量求和?！纠}2】在真空中，兩點(diǎn)電荷A、B的電荷量分別為Q1=-9×10-5C和Q2=2.7×10-5C，彼此相距5cm，現(xiàn)在距A電荷r1=4cm、距B電荷r2=3cm處放置點(diǎn)電荷C，其電荷量為q=1.0×10-9C，求點(diǎn)電荷C受到的靜電力。分析：根據(jù)題意畫出如圖所示的示意圖，由幾何關(guān)系可知，AC與BC垂直。點(diǎn)電荷C同時受到點(diǎn)電荷A和點(diǎn)電荷B的靜電力F1

和F2，力的方向如圖所示。只要分別求出F1

和F2，它們的合力就是點(diǎn)電荷C受到的靜電力。解：點(diǎn)電荷C受點(diǎn)電荷A的靜電力大小為方向沿CA，從C指向A。點(diǎn)電荷C受點(diǎn)電荷B的靜電力大小為方向從C沿BC的延長線斜向上。由幾何關(guān)系知F1

⊥F2，所以點(diǎn)電荷C受到的靜電力大小為方向與CA邊夾角為θ，且（2）三個自由點(diǎn)電荷的平衡問題①“三點(diǎn)共線”——三個點(diǎn)電荷分布在同一直線上。②“兩同夾異”——正負(fù)電荷相互間隔。③“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最小。④“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。

思考：

兩個靠近的帶電球體，是否可以看做是集中在球心位置的點(diǎn)電荷？+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++因?yàn)殡姾砷g的作用力，電荷并不能均勻的分布在球體上，所以不可以。同種電荷異種電荷1.關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是()A.真正的點(diǎn)電荷是不存在的．B.點(diǎn)電荷是一種理想模型．C.足夠小的電荷就是點(diǎn)電荷．D.一個帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計AB