1、1第 2 节 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，掌握库仑定律，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)点 电 荷 电 荷 量 及 其 检 验先 填 空 1电荷量(1)定义：物体所带电荷的多少(2)单位：在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，符号是 C.2点电荷(1)定义：用来代替带电体的只有电荷量没有大小的几何点(2)意义：是一种理想化的模型(3)视为点电荷的条件：两个带电体之间的距离比它们自身的尺度大得多3电荷量的检验(1)验电器用途：检验物体是否带电，
2、并能粗略判断所带电荷量的多少(2)验电器构造：一根一端装有光滑金属球的金属杆通过橡胶塞插入玻璃瓶内，在杆的下端连上两片金属箔，如图 121 所示2图 121(3)验电器原理：当带电体接触金属球时，带电体上的电荷转移到金属球上，然后传到金属箔上，使金属箔也带同种性质的电荷由于同性电荷相斥，使两片金属箔 ，相 互 推 开张开一定的角度金属箔张开角度的大小，反映了带电体所带电荷的多少再 判 断 1体积很小的带电体都能看成点电荷()2带电体之间的相互作用力与电荷量的多少有密切关系()3带电体接触验电器的金属球时，使金属球和金属箔带异种电荷()4带电体靠近验电器的金属球时，使金属球和金属箔带同种电荷()
3、后 思 考 现实生活中是否存在点电荷？【提示】 不存在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，不能单凭其大小和形状确定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
4、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3【答案】 D2下列关于点电荷的说法，正确的是( )A点电荷一定是电量很小的电荷B点电荷是一种理想化模型，实际并不存在C只有体积很小的带电体，才能作为点电荷D体积很大的带电体一定不能看成点电荷【解析】 点电荷是一种理想化模型，实际不存在，带电体能否看做点电荷，并不是由带电体的大小及带电量大小决定，而是看其形
5、状和大小对所研究的问题的结果的影响是否可以忽略，故 B 正确【答案】 B3关于点电荷，下列表述正确的是( )【导学号：18152010】A任何带电体都能看作点电荷B点电荷是实际带电体的理想化模型C只有带电量很小的带电体才能看作点电荷D只有质量很小的带电体才能看作点电荷【解析】 带电体能否被看做点电荷，决定于带电体的大小、形状、电荷量分布等对所研究问题的影响是否可以忽略不计并不是体积小的就可以视为点电荷，而体积大的就不能视为点电荷，在研究的问题里面，只要形状、体积等因素的影响可以忽略就可以视为点电荷故选项 B 正确【答案】 B突出主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，来简化研究的问题，是
6、物理学中常用的研究方法.库 仑 定 律先 填 空 1内容：在真空中两个静止的点电荷间相互作用的库仑力跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上2适用条件：适用于真空中静止的两个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： F 电 k ， k 称为静电力常量q1q2r244静电力常量： k9.010 9_Nm2/C2.再 判 断 1两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()2库仑定律可适用于任何两带电体之间的相互作用()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()后 思 考 微观带电粒子之间
7、既有库仑力又有万有引力且它们都与距离的二次方成反比，但我们为什么往往不计万有引力呢？【提示】 如氮原子中电子和原子核之间，分别求其万有引力和库仑力，结果库仑力是万有引力的 1039倍，万有引力远小于库仑力，所以可以忽略不计1库仑定律的适用条件(1)真空中，在空气中可认为近似适用在其他介质中不是没有库仑力，而是库仑力不满足 F 电 k .Q1Q2r2(2)点电荷非点电荷间也存在库仑力，只是公式中的距离无法确定2库仑定律公式的应用(1)计算库仑力的大小：不要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(2)判断库仑力的方向：由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引进行判断(3)作用特点：库
8、仑力具有力的共性，例：两点电荷间的相互作用力也遵循牛顿第三定律(4)单位：代入数值时，各量必须采用国际单位4关于库仑定律的公式 F 电 k ，下列说法正确的是( )Q1Q2r2A当真空中的两个点电荷间的距离 r时，它们之间的静电力 F0B当真空中的两个电荷间的距离 r0 时，它们之间的静电力 FC当两个点电荷之间的距离 r时，库仑定律的公式就不适用了D当两个电荷之间的距离 r0 时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了【解析】 r时，电荷可以看做点电荷，库仑定律的公式适用，由公式可知，它们之间的静电力 F0； r0 时，电荷不能看成点电荷，库仑定律的公式就不适用了5【答案】 A5如图
9、 122 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( )【导学号：181520011】图 122A等于 k B大于 kQ29r2 Q29r2C小于 k D等于 kQ29r2 Q2r2【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
10、 ，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Q29r2不等于 k ，正确选项为 B.Q2r2【答案】 B6.如图 123 所示，两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 和 b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离 l 为球半径的 3 倍若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为 Q，那么关于 a、 b 两球之间的万有引力 F 引和库仑力 F 库 的表达式正确的是( ) 【导学号：18152012】图 123A F 引 G ， F 库 km2l2 Q2l2B F 引 G ， F 库 km2l2 Q2l2C F 引 G ， F 库 km2l2 Q2l26D F 引 G ， F 库 km2l2 Q2l2【解析】 虽然两球心间的距离 L 只有其外半径 r 的 3 倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集中于球心的质点，因此，可以应用万有引力定律；而本题中由于 a、 b 两球壳所带异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布比较密集，又因两球心间的距离 L 只有其外半径 r 的 3 倍，不满足 L 远大于 r 的要求，故不能将两带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定律，D 正确【答案】 D库仑定律只适用于点电荷，当两球间距离太小时，不能当点电荷处理，只能根据相互作用特点定性讨论.
