高中物理第1章从富兰克林到库仑2电学中的第一个定律——库仑定律沪科11沪科1

B．1 200F
C．900F
D．无法确定
12/8/2021
第二十四页，共二十七页。
解析：选 D．两导体球接触后，电荷量先中和再平分，然后 放在相距 3 cm 处，此时两个导体球不能简化成点电荷，库仑 定律不成立，因此本题答案为 D．
12/8/2021
第二十五页，共二十七页。
2021/12/8
第二十六页，共二十七页。
12/8/2021
第十页，共二十七页。
2．注意应用库仑定律计算两点电荷间的作用力时，电荷符号 不必代入，只计算其量值．电荷的电性只影响库仑力的方向， 而相互作用力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互 吸引来判断． 3．公式 F＝kQr1Q2 2中，r 指两点电荷的距离，若带电体为两个 均匀带电球体，r 应指两球体球心间的距离． 4．真空中两个静止的点电荷间的相互作用力的大小只跟两电 荷的电荷量及间距有关，与周围是否有其它电荷无关．
第1章 从富兰克林到库仑(kùlún)
1．2 电学中的第一个定律——库仑定律
12/8/2021
第一页，共二十七页。
第1章 从富兰克林到库仑(kùlún)
1．知道点电荷的概念，知道点电荷是一种理想化的模 型，认识理想化模型，了解理想化方法在物理学研究中所起 的作用． 2．了解库仑的扭秤实验，认识物理实验在物理学 中的地位和作用． 3．了解电荷间的相互作用规律．知道库 仑定律，能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． 4．了解类比方法，知道类比方法在物理学发展 中所起的作用．
12/8/2021
第二十三页，共二十七页。
对于导体，靠近其它带电体时会引起自身电荷分布的变化．
2．两个半径均为 1 cm 的导体球，分别带上＋Q 和－3Q 的电
量，两球心相距 90 cm，相互作用力大小为 F．现将它们碰
一下后，放在两球心间相距 3 cm 处，则它们的相互作用力大
小变为( )
A．3 000F
12/8/2021
第十五页，共二十七页。
题型 1 对点电荷的认识 关于点电荷，以下说法正确的是( )
A．足够小的电荷，就是点电荷 B．一个电子，不论在何种情况下均可视为点电荷 C．点电荷是一种理想化的模型 D．一个带电体能否看成点电荷，不是看它尺寸的大小，而 是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计
内容(nèiróng)总结
第1章 从富兰克林到库仑(kùlún)
No Image
12/8/2021
第二十七页，共二十七页。
12/8/2021
第九页，共二十七页。
二、库仑定律的理解及应用 1．注意库仑定律的适用条件：库仑定律仅适用于真空中的两 个静止的点电荷间的相互作用．从数学观点看，F＝kQr1Q2 2中 的 r→0 时 F→∞．但实际上，在 r→0 时，带电体已不能看 成点电荷，当然也就不能应用库仑定律来讨论或计算两电荷 间的相互作用力了．ຫໍສະໝຸດ D．等于Q2 k r2
第二十一页，共二十七页。
[思路点拨] 库仑定律只适用于点电荷．审题可得出两球距离 太小，不能当作点电荷来处理，本题只能根据相互作用特点 定性讨论．
12/8/2021
第二十二页，共二十七页。
[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做 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，会向两球正对的 一面集中，电荷间的距离就要比 3r 小．由库仑定律，静电力 一定大于 k9Qr22，电荷的吸引不会使电荷全部集中在相距为 r 的两点上，所以静电力也不等于 kQr22．正确选项为 B． [答案] B
12/8/2021
第十九页，共二十七页。
解析：选 C．带电体能否被看成点电荷，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 C 正确．
库仑定律
F＝kQr1Q2 2＝kQr22
得 Q＝
Fkr2＝
1×12 9×109
C≈1×10－5 C
12/8/2021
第十四页，共二十七页。
这个电荷电量与电子电量之比为 n＝Qe ＝1．1×6×101－05－19＝6．25×1013 即为电子电量的 6．25×1013 倍． 答案：1×10－5 C 6．25×1013
12/8/2021
第十一页，共二十七页。
5．库仑力具有力的共性，如两点电荷间的相互作用力也遵守 牛顿第三定律．某个点电荷受几个点电荷作用时，用矢量合 成法则求出合力． 6．注意代入数据时，要统一单位，各量必须都采用国际单位 制．
12/8/2021
第十二页，共二十七页。
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
两个点电荷带有相等的电量，要求它们之间相距 1 m 时的相 互作用力等于 1 N，则每个电荷的电量是多少？等于电子电 量的多少倍？
12/8/2021
第十三页，共二十七页。
解析：根据库仑定律 F＝kQr1Q2 2，由 F、r 即可计算出电量．
设每个电荷的电量为 Q，间距 r＝1 m，相互作用力 F＝1 N．由
12/8/2021
第四页，共二十七页。
(3)公式：_____F_＝__k_Q__r1Q2__2 _________． (4)静电力常量 k：在国际单位制中，k＝9．0×109 N·m2/C2．k 的物理意义是当两个电荷量为 1 C 的点电荷在真空中相距 1m 时，相互作用力是__9_．__0_×__1_0_9_N_____． 3．点电荷是一种_理__想__化__的模型．带电体的_尺__寸__与它们相互 间的_距__离__相比甚小时，可以不考虑带电体的形状和大小，把 带电体看作是点电荷．均匀带电球体产生的库仑力，与把电 荷集中在球心产生的库仑力一样，因此也可看作是_点__电__荷__．
12/8/2021
第十六页，共二十七页。
[解析] 一个带电体能否看成点电荷，不是依据其大小和形 状，而是看在研究问题时，其大小和形状对研究的问题影响 程度是否能够忽略，因此实际的点电荷是不存在的，点电荷 是一种理想化模型，是为了研究问题的方便而引入的一个概 念．故选项 C、D 正确． [答案] CD
12/8/2021
第二十页，共二十七页。
题型 2 库仑定律的应用 如图所示，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( )
A．等于
Q2 k9r2
C．小于
Q2 k9r2
12/8/2021
B．大于
Q2 k9r2
12/8/2021
第五页，共二十七页。
体积小的带电体都可以看成点电荷吗？ 提示：不一定
12/8/2021
第六页，共二十七页。
一、对点电荷的理解 1．点电荷 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似 于力学中的质点，实际中并不存在．
12/8/2021
第七页，共二十七页。
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．
12/8/2021
第八页，共二十七页。
一个带电体能否看成质点，不是单凭其大小和 形状，而是相对具体研究的问题，其大小和形状是否能够被 忽略．例如，一个半径为 10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和 10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看成点电荷；而 如果这个电子离圆盘只有 1 mm，那么这一带电圆盘又相当于 一个无限大的带电平面，故不可将其看成点电荷．
12/8/2021
第三页，共二十七页。
三、诞生了第一条定律 1．1785 年，法国物理学家库仑利用__库__仑__扭__秤__实验证实了 电荷间的相互作用规律． 2．库仑定律 (1)定律内容：_真__空__中两个_点__电__荷__之间相互作用的电力，跟 它们的_电__荷__量__的乘积成正比，跟它们_距__离__的二次方成反比， 作用力的方向在它们的连线上．这个规律后来就叫做库仑定 律．电荷间的这种相互作用力称为_静__电__力__或__库__仑__力_． (2)适用条件：库仑定律适用于_真__空__中的两个点电荷．对可以 视为点电荷的两个带电体间也可应用库仑定律．
12/8/2021
第二页，共二十七页。
一、电荷间的相互作用 电 荷 间 的 相 互 作 用 力 的 大 小 与 __电__荷__量__的__多__少__ 和 _相__互__间__距__离 ___有关． 二、类比思考指方向 类比是一种重要的研究方法，通过与__万__有__引__力__的类比，法 国科学家_库__仑__开始了对电荷间相互作用的研究．
12/8/2021
第十七页，共二十七页。
点电荷实际是不存在的，它跟质点一样，是一个理想化的物 理模型，它是为了研究问题的方便而引入的．
12/8/2021
第十八页，共二十七页。
1．下列关于点电荷的说法中，正确的是( ) A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C．当两个带电体的大小及形状对它们之间相互作用力的影 响可忽略时，两个带电体可看成点电荷 D．一切带电体都可以看成点电荷