2024-2025學(xué)年新教材高中物理第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第二節(jié)庫(kù)侖定律學(xué)案新人教版必修3

PAGE5-庫(kù)侖定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1、通過(guò)演示試驗(yàn)，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(guān)系。2、明確點(diǎn)電荷是志向化模型。知道帶電體簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷的條件，感悟科學(xué)探討中建立志向化模型的重要意義。3、知道庫(kù)侖定律的文字描述及其公式表達(dá)。通過(guò)靜電力與萬(wàn)有引力比較，體會(huì)自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。4、了解庫(kù)侖扭秤試驗(yàn)。重點(diǎn)難點(diǎn)1、理解元電荷、點(diǎn)電荷與帶電體的區(qū)分。（重點(diǎn)）2、理解庫(kù)侖定律內(nèi)容以及適用條件。（重點(diǎn)）3、對(duì)庫(kù)侖定律的深化理解以及探究試驗(yàn)中的限制變量。（難點(diǎn)）4、理解三個(gè)點(diǎn)電荷相互作用時(shí)的平衡與加速問(wèn)題。（難點(diǎn)）自主探究電荷之間的作用力庫(kù)侖定律：兩個(gè)真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)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(diǎn)電荷之間的作用，相互作用力叫做靜電力或庫(kù)侖力。點(diǎn)電荷：當(dāng)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(duì)它們之間的作用力的影響可以忽視時(shí)，這樣的帶電體可以看作帶電的點(diǎn)，叫作點(diǎn)電荷。庫(kù)倫的試驗(yàn)試驗(yàn)方法：限制變量法、微量放大法。庫(kù)侖定律表達(dá)式：。式中的是比例系數(shù)，叫作靜電力常量。當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶的電荷量為同種時(shí)，它們之間的作用力為斥力；反之，為異種時(shí)，它們之間的作用力為引力。在國(guó)際單位制中，電荷量的單位是庫(kù)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(jì)算在探討微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，可以把萬(wàn)有引力忽視。兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。探究思索元電荷、點(diǎn)電荷與帶電體的區(qū)分元電荷一個(gè)電子或一個(gè)質(zhì)子所帶電荷量的肯定值，是電荷量的最小單位點(diǎn)電荷志向化模型，即帶電的點(diǎn)。探討問(wèn)題時(shí)不考慮大小和形態(tài)，只考慮所帶電荷量。點(diǎn)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(dǎo)體和帶電絕緣體。假如受到其他電荷作用時(shí)，帶電導(dǎo)體上的電荷由于靜電感應(yīng)一般會(huì)重新分布【典例一】1、真空中兩個(gè)完全相同、帶等量同種電荷的金屬小球A和B(可視為點(diǎn)電荷），分別固定在兩處，它們之間的靜電力為F。用一個(gè)不帶電的同樣金屬球C先后與A、B球接觸，然后移開(kāi)球C，此時(shí)A、B球間的靜電力為()A. B. C. D.解題思路：設(shè)A、B兩小球起先時(shí)的帶電荷量均為Q距離為r，用一個(gè)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(kù)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(xiàng)C正確。答案：C庫(kù)侖定律的適用條件1、“點(diǎn)電荷”條件：只有電荷的大小線度遠(yuǎn)比它們間的距離小，可以不計(jì)電荷的大小線度，而可視作點(diǎn)電荷時(shí)，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(gè)電荷元可看作點(diǎn)電荷。兩個(gè)有肯定形態(tài)的帶電體之間的作用力，等于一個(gè)帶電體的每個(gè)電荷元與另一個(gè)帶電體的每一個(gè)電荷元的相互作用的矢量和。隨意兩個(gè)電荷元之間的靜電力都遵守庫(kù)侖定律。2、“靜止”條件：是指兩個(gè)點(diǎn)電荷在所選定的參考系中是靜止的，電荷靜止也是靜電場(chǎng)的前提。假如電荷相對(duì)于參考系運(yùn)動(dòng)，除激發(fā)電場(chǎng)外，還要激發(fā)磁場(chǎng)(后面的章節(jié)將會(huì)學(xué)習(xí))，運(yùn)動(dòng)電荷對(duì)其他電荷的作用力既有電場(chǎng)力又有磁場(chǎng)力，此時(shí)，庫(kù)侖定律不能反映運(yùn)動(dòng)電荷之間的作用。3、“真空中”條件：當(dāng)電荷處在介質(zhì)中時(shí)，介質(zhì)要極化，從而出現(xiàn)極化電荷。因此處于介質(zhì)中的兩個(gè)點(diǎn)電荷和必定伴隨著肯定數(shù)量的極化電荷。于是，每一個(gè)點(diǎn)電荷受的力，將是另一個(gè)點(diǎn)電荷和全部極化電荷對(duì)它的作用力的矢量和。盡管這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間以及每一個(gè)極化電荷元對(duì)點(diǎn)電荷的作用力仍遵守庫(kù)侖定律，但每一個(gè)點(diǎn)電荷受的電場(chǎng)力明顯不再是了。也就是說(shuō)不能只考慮和并用庫(kù)侖定律去求兩個(gè)電荷受的力?！镜淅?、關(guān)于庫(kù)侖定律，下列說(shuō)法中正確的是()

A．庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的球體

B．依據(jù),當(dāng)兩電荷的距離趨近于零時(shí)，靜電力將趨向無(wú)窮大

C．若點(diǎn)電荷的電荷量大于的電荷量，則對(duì)的靜電力大于對(duì)的靜電力

D．庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式相像，都是平方反比定律解題思路：A.庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷并不是體積很小的球體，故A錯(cuò)誤。B.當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷距離趨于0時(shí),兩帶電體已不能看出點(diǎn)電荷了,該公式，不適用了，故電場(chǎng)力并不是趨于無(wú)窮大，故B錯(cuò)誤。C.兩點(diǎn)電荷之間的作用力是相互的,依據(jù)牛頓第三定律,無(wú)論點(diǎn)電荷的電荷量與的電荷量大小如何,對(duì)的電場(chǎng)力大小上總等于對(duì)電場(chǎng)力。故C錯(cuò)誤。D.庫(kù)侖定律的表達(dá)式為,萬(wàn)有引力定律的表達(dá)為，故兩表達(dá)式相像，都是平方反比定律，故D正確。故選：D。答案：D隨堂訓(xùn)練1、在真空中有甲、乙兩個(gè)點(diǎn)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?lái)的倍 B．使甲、乙電荷量都變?yōu)樵瓉?lái)的倍C．使甲、乙之間距離變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 D．使甲、乙之間距離變?yōu)樵瓉?lái)的倍答案：B2、如圖，空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩個(gè)帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下，兩細(xì)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(fù)電荷C．P帶正電荷，Q帶負(fù)電荷 D．P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷答案：D3、如圖,三個(gè)固定的帶電小球和c,相互間的距離分別為。小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平衡于的連線。設(shè)小球所帶電荷量的比值的肯定值為k,則(

)A.的電荷同號(hào),

B.的電荷異號(hào),

C.的電荷同號(hào),

D.的電荷異號(hào),答案：D4、如圖所示,直徑為L(zhǎng)的光滑絕