1.2库仑定律教案

第一章：静电场
1.2库仑定律
1.※知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法
2.※※掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解有关问题
3.※通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性
图中的母女两人用手接触一个带电体时，身体带上了电，头发上的电荷相互排斥，她们的头发便竖立起来.
这一节我们来探究电荷间相互作用力所遵从的规律.
一.探究影响电荷间相互作用力的因素
1.实验原理：如图所示，F＝mg tanθ，θ变大，F变大；θ变小，F变小
2.方法：控制变量法(探究电荷间作用力与距离的关系，探究电荷间作用力与电荷量的关系)
3.实验操作：
保持电荷量不变，改变悬点位置，从而改变小球间距r，观察夹角θ变化情况
保持悬点位置不变，改变小球带电量q，观察夹角θ变化情况
4.实验现象：
r变大，θ变小r，变小，θ变大
q变大，θ变大，q变小，θ变小
5.实验结论：电荷间的作用力与距离有关，与电荷量有关
二.库仑的实验
1.实验装置：库仑扭秤(如图所示)
2实验步骤
(1)改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与距
离r的关系.
(2)改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与电荷量q之间的关系.
3实验结论
(1)力F与距离r的二次方成反比，即F∝.
(2)力F与q1和q2的乘积成正比，即F∝q1q2.所以F∝或F＝k.
三.库仑定律
1.库仑力
电荷间的相互作用力，也叫做静电力.
2.点电荷
(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际并不存在.
(2)特点
①带电体间的距离比它们自身的大小大得多；
②带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷间的作用力的影响可以忽略.
3.带电体看成点电荷的条件
(1)一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多.即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷.
(2)带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关.在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作
用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷.
4.库仑定律
(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量q1、q2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上.
(2)表达式：F＝k，其中静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2.
大小：利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可.
方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸.
(3)适用范围：真空中的点电荷.
四.总结
关于元电荷和点电荷，下列说法中正确的是( ) A．元电荷实质上是指电子和质子本身
B．元电荷一定可看成点电荷
C．体积很大的带电体也可能看做点电荷
D．点电荷一定是电量很小的电荷
答案：C
解析：元电荷是带电量的最小值，它不是实体电荷，故A、B错误；带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状及所带电荷量的大小无具体关系，所以C正确，D错误.
两个相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r(r远大于小球半径)，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原
来的( )
A．B．
C． D．
解析：可设原来的带电量分别为q和7q，则原来的库仑力大小为，但由于题目没有说明两个带电小球的电性，故库仑力可能是引力，也可能是斥力.分别讨论两种情况：若是两个带同种电荷的小球，则接触后总电量为8q，平均分配，两球各带4q电量，分开后库仑力为；若是两个带异种电荷的小球，则接触后总电量为6q，平均分配，两球各带3q电量，分开后库仑力为.故答案选C和D.
答案：CD
两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示，A处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且Q2＝9Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q
，放在直线AB上，欲使整个系统处于平衡状态，则( )
3
A．Q3为负电荷，且放于A左方
B．Q3为负电荷，且放于B右方
C．Q3为正电荷，且放于A与B之间
D．Q3为正电荷，且放于B右方
解析：当Q3为负电荷，分别置于A左侧、A与B之间、B右侧时，三者受力情况如下表所示：
当Q3为正电荷，分别置于A左侧、A与B之间、B右侧时，三者受力
故正确答案为A.
答案：A
点评：三个带电体在一条直线上，都在静电力作用下处于平衡状态，它们遵循的规律是：中间的电荷与两边的电荷电性相反，两边电荷电性相同，中间电荷量最小，即“两同夹一异，两大夹一小.”
如图所示，两个质量分别为m1和m2的小球各用长为L的丝线悬挂在同一点，当两球分别带电量＋q1和＋q2时，两丝线张开一定的角度，下列哪些情况是可能的( )
A．若m1＝m2，则α1＝α2
B．若m1>m2，则α1>α2
C．若m1<m2，则α1>α2
D．若m1＝m2，且q1>q2，则α1>α2
答案：AC
解析：两球所受库仑力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，小球越轻，偏离平衡位置的角度越大，所以选项A、C正确.。