2024-2025學年新教材高中物理第九章靜電場及其應用第二節(jié)庫侖定律學案新人教版必修3

PAGE5-庫侖定律學習目標1、通過演示試驗，定性了解電荷之間作用力的大小與電荷量的多少以及電荷之間距離大小的關系。2、明確點電荷是志向化模型。知道帶電體簡化為點電荷的條件，感悟科學探討中建立志向化模型的重要意義。3、知道庫侖定律的文字描述及其公式表達。通過靜電力與萬有引力比較，體會自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。4、了解庫侖扭秤試驗。重點難點1、理解元電荷、點電荷與帶電體的區(qū)分。（重點）2、理解庫侖定律內容以及適用條件。（重點）3、對庫侖定律的深化理解以及探究試驗中的限制變量。（難點）4、理解三個點電荷相互作用時的平衡與加速問題。（難點）自主探究電荷之間的作用力庫侖定律：兩個真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。這種點電荷之間的作用，相互作用力叫做靜電力或庫侖力。點電荷：當帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形態(tài)、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽視時，這樣的帶電體可以看作帶電的點，叫作點電荷。庫倫的試驗試驗方法：限制變量法、微量放大法。庫侖定律表達式：。式中的是比例系數(shù)，叫作靜電力常量。當兩個點電荷所帶的電荷量為同種時，它們之間的作用力為斥力；反之，為異種時，它們之間的作用力為引力。在國際單位制中，電荷量的單位是庫侖（C），力的單位是牛頓（N），距離的單位是米（m）。的數(shù)值是靜電力計算在探討微觀帶電粒子的相互作用時，可以把萬有引力忽視。兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的矢量和。探究思索元電荷、點電荷與帶電體的區(qū)分元電荷一個電子或一個質子所帶電荷量的肯定值，是電荷量的最小單位點電荷志向化模型，即帶電的點。探討問題時不考慮大小和形態(tài)，只考慮所帶電荷量。點電荷所帶電荷量可以很大，也可以很小，但肯定是元電荷的整數(shù)倍帶電體有肯定的體積和形態(tài)，帶電體分為帶電導體和帶電絕緣體。假如受到其他電荷作用時，帶電導體上的電荷由于靜電感應一般會重新分布【典例一】1、真空中兩個完全相同、帶等量同種電荷的金屬小球A和B(可視為點電荷），分別固定在兩處，它們之間的靜電力為F。用一個不帶電的同樣金屬球C先后與A、B球接觸，然后移開球C，此時A、B球間的靜電力為()A. B. C. D.解題思路：設A、B兩小球起先時的帶電荷量均為Q距離為r，用一個不帶電的同樣小球C先后與A、B兩小球接觸，與A小球接觸后，A、C兩小球的帶電荷量均為,C再與B小球接觖后，B、C兩小球的帶電荷量均為,由庫侖定律知，接觸前A、B兩小球間的靜電力為,C與A、B兩小球接觸后A、B兩小球間的靜電力為,故選項C正確。答案：C庫侖定律的適用條件1、“點電荷”條件：只有電荷的大小線度遠比它們間的距離小，可以不計電荷的大小線度，而可視作點電荷時，二者的距離r才是確定的。隨意的帶電物體，可以看作由許很多多的很小的電荷元組成，每個電荷元可看作點電荷。兩個有肯定形態(tài)的帶電體之間的作用力，等于一個帶電體的每個電荷元與另一個帶電體的每一個電荷元的相互作用的矢量和。隨意兩個電荷元之間的靜電力都遵守庫侖定律。2、“靜止”條件：是指兩個點電荷在所選定的參考系中是靜止的，電荷靜止也是靜電場的前提。假如電荷相對于參考系運動，除激發(fā)電場外，還要激發(fā)磁場(后面的章節(jié)將會學習)，運動電荷對其他電荷的作用力既有電場力又有磁場力，此時，庫侖定律不能反映運動電荷之間的作用。3、“真空中”條件：當電荷處在介質中時，介質要極化，從而出現(xiàn)極化電荷。因此處于介質中的兩個點電荷和必定伴隨著肯定數(shù)量的極化電荷。于是，每一個點電荷受的力，將是另一個點電荷和全部極化電荷對它的作用力的矢量和。盡管這兩個點電荷之間以及每一個極化電荷元對點電荷的作用力仍遵守庫侖定律，但每一個點電荷受的電場力明顯不再是了。也就是說不能只考慮和并用庫侖定律去求兩個電荷受的力。【典例二】2、關于庫侖定律，下列說法中正確的是()

A．庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積很小的球體

B．依據(jù),當兩電荷的距離趨近于零時，靜電力將趨向無窮大

C．若點電荷的電荷量大于的電荷量，則對的靜電力大于對的靜電力

D．庫侖定律和萬有引力定律的表達式相像，都是平方反比定律解題思路：A.庫侖定律適用于點電荷，點電荷并不是體積很小的球體，故A錯誤。B.當兩個點電荷距離趨于0時,兩帶電體已不能看出點電荷了,該公式，不適用了，故電場力并不是趨于無窮大，故B錯誤。C.兩點電荷之間的作用力是相互的,依據(jù)牛頓第三定律,無論點電荷的電荷量與的電荷量大小如何,對的電場力大小上總等于對電場力。故C錯誤。D.庫侖定律的表達式為,萬有引力定律的表達為，故兩表達式相像，都是平方反比定律，故D正確。故選：D。答案：D隨堂訓練1、在真空中有甲、乙兩個點電荷，其相互作用力為F．要使它們之間的相互作用力為2F，下列方法可行的是()A．使甲、乙電荷量都變?yōu)樵瓉淼谋?B．使甲、乙電荷量都變?yōu)樵瓉淼谋禖．使甲、乙之間距離變?yōu)樵瓉淼?倍 D．使甲、乙之間距離變?yōu)樵瓉淼谋洞鸢福築2、如圖，空間存在一方向水平向右的勻強電場，兩個帶電小球P和Q用相同的絕緣細繩懸掛在水平天花板下，兩細繩都恰好與天花板垂直，則（）A．P和Q都帶正電荷 B．P和Q都帶負電荷C．P帶正電荷，Q帶負電荷 D．P帶負電荷，Q帶正電荷答案：D3、如圖,三個固定的帶電小球和c,相互間的距離分別為。小球c所受庫侖力的合力的方向平衡于的連線。設小球所帶電荷量的比值的肯定值為k,則(

)A.的電荷同號,

B.的電荷異號,

C.的電荷同號,

D.的電荷異號,答案：D4、如圖所示,直徑為L的光滑絕