庫(kù)侖定律 高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊(cè)

第一章

靜電力與電場(chǎng)強(qiáng)度第2節(jié)庫(kù)侖定律電荷之間存在“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)？知識(shí)點(diǎn)一：點(diǎn)電荷將氣球充氣后靠近較輕的金屬筒，筒靜止不動(dòng)；將氣球在頭發(fā)上摩擦后再靠近筒，筒會(huì)滾動(dòng)起來(lái)。氣球沒(méi)有接觸筒，為什么筒卻滾動(dòng)起來(lái)了？1.靜電力：電荷間的相互作用力稱為靜電力。氣球摩擦后會(huì)帶電，當(dāng)其靠近金屬筒時(shí)，靜電感應(yīng)會(huì)使筒的兩側(cè)帶上異種電荷。氣球上的電荷與筒上的電荷相互作用，筒因此滾動(dòng)起來(lái)。靜電力的大小與很多因素有關(guān)，同時(shí)考慮這些因素，會(huì)大大增加研究靜電力作用規(guī)律的難度，如何將其簡(jiǎn)化？質(zhì)點(diǎn)的定義：忽略物體的大小和形狀用來(lái)代替物體的、有質(zhì)量的點(diǎn)。類比質(zhì)點(diǎn)，建立理想模型來(lái)進(jìn)行相關(guān)研究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(wèn)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(wèn)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)二：兩點(diǎn)電荷間的靜電力電荷間作用力的大小與距離、電荷量的關(guān)系（1）探究電荷間作用力的大小與距離的關(guān)系

如圖所示，把兩個(gè)完全相同、帶同種電荷的小球掛在等長(zhǎng)絕緣細(xì)線下端，觀察細(xì)線相對(duì)豎直方向的偏離角度（角度越大，靜電力越大）。增大兩細(xì)線懸點(diǎn)之間的距離，觀察細(xì)線偏離角度有什么變化。細(xì)線偏離角度減?。?）探究電荷間作用力的大小與電荷量的關(guān)系保持絕緣細(xì)線懸點(diǎn)位置不變，同時(shí)改變兩小球的電荷量（如用帶電棒同時(shí)接觸兩球），再觀察細(xì)線偏離的角度，可得出什么結(jié)論？同時(shí)增加或減少兩小球的電荷量時(shí)，細(xì)線偏離的角度將增大或減小結(jié)論：兩小球所帶電荷量越大，兩電荷間靜電力越大定性探究實(shí)驗(yàn)探究——定量探究（庫(kù)侖扭秤）

法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵隼门こ友芯砍隽穗姾砷g相互作用力的大小跟電量和距離的關(guān)系。4.方向：利用電荷之間“同性相斥，異性相吸”的特點(diǎn)判斷1.庫(kù)侖定律：在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，其大小與它們的電量q1、q2

的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。作用力的方向在它們的連線上。2.表達(dá)式：3.靜電力常量：

N·m2/C2（1）適用條件：適用于計(jì)算真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力。如果兩電荷間的距離趨于零，則電荷不能視為點(diǎn)電荷，因此不能根據(jù)庫(kù)侖定律得到庫(kù)侖力無(wú)窮大的結(jié)論。（2）點(diǎn)電荷的電性有正負(fù)之分，但在計(jì)算靜電力的大小時(shí)，可用所帶電量的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算。靜電力的方向在兩點(diǎn)電荷的連線上，再根據(jù)電荷的電性來(lái)判斷是吸引力還是斥力。（3）當(dāng)一個(gè)點(diǎn)電荷受到多個(gè)點(diǎn)電荷的作用時(shí)，可以根據(jù)力的獨(dú)立作用原理并通過(guò)力的合成求出合力。知識(shí)點(diǎn)三：靜電力的計(jì)算1C1C1m代入數(shù)據(jù)：庫(kù)侖是一個(gè)非常大的電荷量單位100萬(wàn)噸mg只有百萬(wàn)分之一庫(kù)倫可達(dá)幾百庫(kù)侖1.庫(kù)侖定律與萬(wàn)有引力的對(duì)比例題1：氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成，根據(jù)經(jīng)典模型，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑r=5.3×10-11m.已知質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.67×10-27kg，電子的質(zhì)量me=9.11×10-31kg，萬(wàn)有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.（1）求電子受到質(zhì)子的靜電力和萬(wàn)有引力的大小.解：（1）由庫(kù)侖定律，得兩粒子間的靜電力的大小為由萬(wàn)有引力定律，得兩粒子間的萬(wàn)有引力的大小為（2）庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式有哪些相似之處？例題1：氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成，根據(jù)經(jīng)典模型，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑r=5.3×10-11m.已知質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.67×10-27kg，電子的質(zhì)量me=9.11×10-31kg，萬(wàn)有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.靜電力和萬(wàn)有引力的計(jì)算公式在形式上具有高度相似性.它們都適用于可以視為“點(diǎn)”的物體，即質(zhì)點(diǎn)或點(diǎn)電荷；它們都包含一個(gè)常量：靜電力常量k或萬(wàn)有引力常量G；都包含兩個(gè)物質(zhì)的參量：電量或質(zhì)量；都表現(xiàn)為與距離的二次方成反比關(guān)系；計(jì)算結(jié)果單位都一致等.（3）在研究微觀物質(zhì)的相互作用力時(shí)，在庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律中，哪一種力可以被忽略呢？請(qǐng)說(shuō)明理由.例題1：氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成，根據(jù)經(jīng)典模型，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑r=5.3×10-11m.已知質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.67×10-27kg，電子的質(zhì)量me=9.11×10-31kg，萬(wàn)有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.由（1）的計(jì)算結(jié)果，可得靜電力與萬(wàn)有引力的大小之比為根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可知?dú)湓又须娮优c質(zhì)子的靜電力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬(wàn)有引力.因此，在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，萬(wàn)有引力通?？梢院雎?萬(wàn)有引力定律庫(kù)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(chǎng)力萬(wàn)有引力場(chǎng)電場(chǎng)公式條件兩質(zhì)點(diǎn)之間兩點(diǎn)電荷之間（1）庫(kù)侖力和萬(wàn)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(kù)侖力和萬(wàn)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。3.靜電力的疊加（1）庫(kù)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。例題2：真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，固定在一等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三角形的邊長(zhǎng)l=50cm。已知q1=3.0×10-6C，q2=-3.0×10-6C，q3=-5.0×10-6C，求q3所受的靜電力。如圖所示，q3受到q1的吸引力F1，受到q2的排斥力F2，q3所受靜電力F等于這兩個(gè)力的合力。由于F1、F2

大小相等，其合力F的方向與q1、q2

的連線平行。解：因q1與q2所帶電荷量大小相等，與q3的距離也相等，有F=2F1cos60°=2×0.54×0.5N=0.54N

所以，q3所受靜電力的大小為0.54N，方向與q1、q2

的連線平行并指向右方。（2）三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問(wèn)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(shuō)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