库仑定律--优质获奖教案

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 ∝1

r

2.

(2)力F 与q 1和q 2的乘积成正比，即F ∝q 1q 2.所以F ∝q 1q 2r 2或F ＝k q 1q 2r

2.

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q 1、q 2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 q 1q 2

r

2，其中静电力常量k ＝9.0×109N·m 2/C 2.

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q 1、q 2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 ．47 B ．3

7

C ．97

D ．167

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7kq 2

r

2，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16kq 2

r 2；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9kq 2

r 2.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Q 1，

B 处电荷带负电Q 2，且Q 2＝9Q 1，另取一个可以自由移动的点电荷Q 3，放在直线AB 上，欲使整个系统处于平衡状态，则( )

A ．Q 3为负电荷，且放于A 左方

B ．Q 3为负电荷，且放于B 右方

C ．Q 3为正电荷，且放于A 与B 之间

D ．Q 3为正电荷，且放于B 右方

置于A 左侧

置于A 与B 之间

置于B 右侧

即学即用

当Q

间

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m1α2

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.