1、2 库仑定律,第一章 静电场,学习目标 1.了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程. 2.知道点电荷的概念. 3.理解库仑定律的内容、公式及适用条件，会用库仑定律进行有关的计算. 4.了解库仑扭秤实验.,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,一、探究影响点电荷之间相互作用的因素,形状,线度,1.点电荷：当一个带电体本身的 比带电体间的距离小很多，以致带电体的 、 及 对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做 .,大小,电荷分布状况,点电荷,2.实验探究,变大,变小,变大,变
2、小,增大,减小,1.库仑定律 (1)内容：真空中两个静止的点电荷之间的作用力(斥力或引力)与这两个电荷所带电荷量的乘积成 ，与它们之间距离的 成反比，作用力的方向沿着 . (2)公式：F_，其中k Nm2/C2，叫做静电力常量. (3)适用条件：a. ；b. .,二、库仑定律,正比,平方,这两个点电荷的连线,9.0109,在真空中,点电荷,2.静电力的叠加 如果存在两个以上点电荷，那么每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力.两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变.某点电荷受到的作用力等于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的 .,矢量和,答案,即学即用 1.判断下列说法的正误.
3、 (1)探究电荷间的作用力与某一因素的关系时，必须控制其他因素不变. ( ) (2)小球所带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越大.( ) (3)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷.( ) (4)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷.( ),答案,(5)若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力.( ) (6)根据库仑定律表达式F ，当两电荷之间的距离r0时，两电荷之间的库仑力F.( ),答案,2.真空中两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果将两个点电荷的距离增大为原来的4倍，电荷量都增大为原来的2倍.
4、它们之间静电力的大 小变为原来的_.,重点探究,1.点电荷 (1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在. (2)带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论.如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷.,一、对点电荷的理解与应用,2.库仑定律 (1)库仑定律适用于点电荷间的相互作用，当r0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用. (2)两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律.不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大. (3)两个规则的带电球体相距比较近时，不能看做
5、点电荷，此时两带电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变，即电荷的分布会发生改变.,例1 关于点电荷，下列说法中正确的是 A.点电荷就是体积小的带电体 B.球形带电体一定可以视为点电荷 C.带电荷量少的带电体一定可以视为点电荷 D.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷,答案,解析,解析 点电荷不能理解为体积很小的带电体，也不能理解为电荷量很少的带电体.同一带电体，如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时，就不能看成点电荷，而研究它与离它很远的电荷间的作用力时，就可以看做点电荷，带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，A、B、C均错误，D正确.,例2 甲、乙两导体球，甲球带有
6、4.81016 C的正电荷，乙球带有3.2 1016 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径均远小于10 cm.(结果保留三位有效数字) (1)试求两球之间的静电力大小，并说明是引力还是斥力？,答案 1.381019 N 引力,答案,解析,(2)如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？,答案 5.761021 N 斥力,答案,解析,(3)将两个体积不同的导体球相互接触后再放回原处，其作用力能求出吗？,答案 不能,答案,解析,解析 两个体积不同的导体球相互接触后，正、负电荷相互中和，剩余的电荷要在两球间分配，由于两球不同，分配电荷的电荷量将无法确定，
7、因而无法求出两球间的作用力.,1.库仑定律只适用于真空中点电荷之间的相互作用，一般没有特殊说明的情况下，都可按真空来处理. 2.用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入即可；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别.,1.对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的库仑力，等于其余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和. 2.电荷间的单独作用符合库仑定律，求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定则.,二、库仑力的叠加,例3 如图2所示，分别在A、B两点放置点电荷QA2 1014 C和QB21014 C.在AB
8、的垂直平分线上有一点C，且ABACBC6102 m.如果有一电子静止放在C点处，则它所受的库仑力的大小和方向如何？,答案 见解析,答案,图2,解析,解析 电子带负电荷，在C点同时受A、B两点电荷的作用力FA、FB，如图所示.,同理可得：FB8.01021 N. 由矢量的平行四边形定则和几何知识得静止放在C点的电子受到的库仑力FFAFB8.01021 N，方向平行于AB连线由B指向A.,针对训练 如图3所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是 A.C带正电，且QCQB B.C带正电，且Q
9、CQB C.C带负电，且QCQB D.C带负电，且QCQB,图3,答案,解析,解析 因A、B都带正电，所以A、B间的静电力表现为斥力，即B对A的作用力沿BA的延长线方向，而不论C带正电还是带负电，A和C的作用力方向都必须在AC连线上，由平行四边形定则知，合力必定沿两个分力的对角线，所以A和C之间必为引力，且FCAFBA，所以C带负电，且QCQB.,例4 (多选)两个质量分别是m1、m2的小球，各用绝缘细线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q1、q2时，两细线张开一定的角度1、2，如图4所示，此时两个小球处于同一水平面上，则下列说法正确的是 A.若m1m2，则12 B.若m1m2
10、，则12 C.若m1m2，则12 D.若q1q2，则12,图4,三、库仑力作用下带电体的平衡问题,答案,解析,解析 以m1为研究对象，对m1受力分析如图所示. 由共点力平衡得 Tsin 1F库 Tcos 1m1g,分析带电体在静电力作用下的平衡问题时，方法仍然与力学中物体的平衡问题分析方法相同，常用方法有合成法和正交分解法.,达标检测,1.(对点电荷的理解)(多选)下列说法中正确的是 A.点电荷是一种理想化模型，真正的点电荷是不存在的 B.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体 C.两带电荷量分别为Q1、Q2的球体间的作用力在任何情况下都可用公式F 计算 D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它
11、的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 点电荷是一种理想化模型，实际中并不存在.一个带电体能否看成点电荷不是看其大小，而是应具体问题具体分析，看它的形状和大小对所研究的问题的影响能否忽略不计，A、D对.,1,2,3,4,5,2.(库仑定律的应用)在真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为F.要使它们之间的相互作用力为2F，下列方法可行的是,答案,解析,C.使甲、乙之间距离变为原来的2倍,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,3.(库仑力作用下的平衡)如图5所示，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带电荷量也
12、为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上.当小球A平衡时，O点与小球A的间距为l，O点与小球B的间距为 l，悬线与竖直方向夹角30.带电小球A、B均可视为点电荷.静电力常量为k，则,答案,解析,图5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,4.(库仑力的叠加)如图6，电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点.已知放在P、Q连线上某点R处的点电荷q受力为零，且PR2RQ.则 A.q12q2 B.q14q2 C.q12q2 D.q14q2,答案,图6,解析,因PR2RQ，解得：q14q2.,1,2,3,4,5,5.(库仑力的叠加)如图7所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量同种点电荷QA、QB，QAQBQ，求在顶点C处带电荷量为QC的正点电荷所受的静电力.,答案,解析,图7,1,2,3,4,5,解析 正点电荷QC在C点的受力情况如图所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变，仍然遵循库仑定律.QA对QC的作用力：FA ，沿AC的延长线方向,因为QAQBQ，所以FAFB，,1,2,3,4,5,
