庫侖定律高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

第九章

靜電場及其應(yīng)用第2節(jié)

庫侖定律1.知道庫侖定律的內(nèi)容及適用條件。2.知道點(diǎn)電荷的概念，知道帶電體看成點(diǎn)電荷的條件。3.了解庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)。4.理解庫侖定律的表達(dá)式，并會(huì)計(jì)算點(diǎn)電荷間的靜電力。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(huì)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)？猜想：電荷間的相互作用力可能跟電荷量、距離、大小、形狀、材料有關(guān)

通過本實(shí)驗(yàn)可以看到，電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。

電荷之間的作用力會(huì)不會(huì)與萬有引力具有相似的形式呢？也就是說，電荷之間的相互作用力，會(huì)不會(huì)與它們電荷量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比？知識(shí)點(diǎn)一：電荷之間的作用力1.庫侖定律

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。電荷間的這種作用力叫做靜電力或庫侖力。

那么，什么是點(diǎn)電荷呢？2.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(duì)它們之間的作用力可以忽略不計(jì)時(shí)，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(duì)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)。注意：一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷，是相對(duì)于具體問題而言的，不能單憑其形狀和大小確定。

思考：

兩個(gè)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。同種電荷異種電荷知識(shí)點(diǎn)二：庫侖的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置平衡小球B細(xì)銀絲帶電小球C帶電小球A刻度盤與指針實(shí)驗(yàn)原理：A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)的角度和力的大小有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法①裝置如圖：細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個(gè)小球A，另一端通過物體B使絕緣棒平衡，懸絲處于自然狀態(tài)。②把另一個(gè)帶電的金屬小球C插入容器并使它接觸A，從而使A與C帶同種電荷。③將C和A分開，再使C靠近A，A和C之間的作用力使A遠(yuǎn)離。扭轉(zhuǎn)懸絲，使A回到初始位置并靜止，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。④保持A、C的電量不變，改變A和C之間的距離r，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，就可以找到力F與距離r的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）探究F與r的關(guān)系①使一個(gè)帶電金屬小球與另一個(gè)不帶電的完全相同的金屬小球接觸，前者的電荷量就會(huì)分給后者一半。多次重復(fù)，可以把帶電小球的電荷量q分為······

②保持A、C的距離不變，通過上述方法改變A、C的電量q1、q2，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出F與q1、q2的關(guān)系。（2）探究F與q的關(guān)系1.當(dāng)電量不變時(shí)，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(shí)，F(xiàn)與、的乘積成正比結(jié)論：知識(shí)點(diǎn)三：靜電力計(jì)算1C1C1m代入數(shù)據(jù)：庫侖是一個(gè)非常大的電荷量單位100萬噸mg只有百萬分之一庫倫可達(dá)幾百庫侖1.庫侖定律與萬有引力的對(duì)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(shí)，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(shí)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(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力。如果存在兩個(gè)以上點(diǎn)電荷，那么要對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力進(jìn)行的矢量求和?！纠}2】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是+2×10─6C,求它們所受的庫侖力。F1F2F3q1q2q3+++分析根據(jù)題意作圖（如右圖）。每個(gè)點(diǎn)電荷受到其他兩個(gè)點(diǎn)電荷的斥力，因此，只要求出一個(gè)點(diǎn)電荷（例如q3）所受的力即可。

（2）三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題①“三點(diǎn)共線”——三個(gè)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。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(gè)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(duì)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)ABD2.