(课堂设计)2014-2015高中物理 1.2 探究电荷相互作用规律课件 沪科版选修3-1
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电荷的相互作用课件(2)
【问题导思】 1．库仑力的大小和什么因素有关？它与力学中什么力相 似？ 2．库仑力是“性质力”还是“效果力”？是否符合牛顿 第三定律？
1．两点电荷间的库仑力 真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点 电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷 无关． 2．库仑力是一种“性质力”，在实际应用时，与其他力 一样，受力分析时不能漏掉，它对物体的运动状态有着独立 的作用效果． 3．两电荷间的库仑力是作用力与反作用力的关系，符合 牛顿第三定律．
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
Q2 k9r2
，电荷的吸引也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.Байду номын сангаас【答案】 B
导体球在不能看成点电荷时，其作用力只能定性推断， 两导体球带同种电荷时 F＜kQr1Q2 2，两导体球带异种电荷时 F ＞kQr1Q2 2.
(3)库仑定律
①内容：真空中两个静止的点电荷 之间相互作用的大 小，跟它们的 电荷量q1与q2的乘积成正比，跟它们的距离 r
的 平方 成反比，作用力的方向 沿着它们的连线
．
②表达式 F＝kqr1q2 2.式中 k 是 静电力常量
小等于
9.0×109 N·m2/C2
.
③适用条件：真空中的 点电荷 ．
1．点电荷是静电学中的第一个理想模型，它是指( ) A．球形带电体 B．体积很小的带电体 C．带电量很小的带电体 D．形状和大小对相互作用力的影响可以忽略的带电体 【解析】 点电荷是形状和大小对相互作用力的影响可 以忽略的带电体，与带电体的大小、形状，带电量无关，故 D 正确． 【答案】 D
1．两点电荷间的库仑力 真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点 电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷 无关． 2．库仑力是一种“性质力”，在实际应用时，与其他力 一样，受力分析时不能漏掉，它对物体的运动状态有着独立 的作用效果． 3．两电荷间的库仑力是作用力与反作用力的关系，符合 牛顿第三定律．
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
Q2 k9r2
，电荷的吸引也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.Байду номын сангаас【答案】 B
导体球在不能看成点电荷时，其作用力只能定性推断， 两导体球带同种电荷时 F＜kQr1Q2 2，两导体球带异种电荷时 F ＞kQr1Q2 2.
(3)库仑定律
①内容：真空中两个静止的点电荷 之间相互作用的大 小，跟它们的 电荷量q1与q2的乘积成正比，跟它们的距离 r
的 平方 成反比，作用力的方向 沿着它们的连线
．
②表达式 F＝kqr1q2 2.式中 k 是 静电力常量
小等于
9.0×109 N·m2/C2
.
③适用条件：真空中的 点电荷 ．
1．点电荷是静电学中的第一个理想模型，它是指( ) A．球形带电体 B．体积很小的带电体 C．带电量很小的带电体 D．形状和大小对相互作用力的影响可以忽略的带电体 【解析】 点电荷是形状和大小对相互作用力的影响可 以忽略的带电体，与带电体的大小、形状，带电量无关，故 D 正确． 【答案】 D
高中物理 第1章 电荷的相互作用 1.2 探究电荷相互作用规律学案 沪科版选修31
1.2 探究电荷相互作用规律1．决定电荷相互作用的因素电荷间的相互作用力的大小与电荷所带的电荷量和电荷之间的距离有关。
预习交流1如图所示，用软纸与两张透明塑料片摩擦，然后把两张塑料片靠近，两张塑料片之间会发生什么作用？分析它们之间的作用力的大小可能跟哪些因素有关。
答案：摩擦后的塑料片由于带同种电荷而相互排斥。
反复实验会发现，作用力的大小跟塑料片之间的距离有关，还可能和塑料片所带电荷的多少有关。
2．库仑定律(1)内容：真空中两个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，跟它们的距离r 的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。
同种电荷相斥，异种电荷相吸。
(2)公式：F ＝kQ 1Q 2r 2。
(3)k 是一个常量。
如果各物理量都采用国际单位制，则k ＝9.0×109_N·m 2/C 2。
(4)库仑定律的适用条件是：在真空中的点电荷，在干燥的空气中可直接应用。
如果不是点电荷，但知道了电荷的分布仍可利用库仑定律和力的合成法则求带电体间的相互作用力。
预习交流2如图所示，在一条直线上的A 、B 、C 三点上分别放置Q A ＝＋3×10－9 C 、Q B ＝－4×10－9C 、Q C ＝＋3×10－9 C 的点电荷，试求作用在点电荷A 上的静电力。
答案：9.9×10－4N一、决定电荷相互作用的因素如图所示，把两个带同种电荷的小球挂在丝线下端，可看到两球在静电斥力的作用下分开，静止时细线偏离竖直方向θ角。
电荷量不变时，两小球越近，θ角越大，距离不变时，电荷量越大，θ角越大，你能根据力学知识判断静电力大小的决定因素吗？答案：从实验可知，两个电荷之间的作用力随它们之间距离的增大而减小，随电荷量的增大而增大。
关于利用如图所示的装置探究决定电荷间的相互作用力大小的因素实验，下列说法正确的是( )。
A ．这是一个定性的探究实验B ．这是一个定量的探究实验C ．挂在铁架台上的悬挂带电小球的丝线偏角越大，作用力越大D ．本实验用控制变量法 答案：ACD 解析：在探究决定两电荷间作用力大小的因素的实验中，是采用控制变量法定性地探究力与电荷量、距离的关系的，故A 、D 正确，B 不正确；本实验是利用悬线偏角大小来显示力的大小的，故C 正确。
高中物理第1章电荷的相互作用1.2探究电荷相互作用规律课件沪科版选修31
第二十三页，共32页。
2．应用库仑定律时应注意的问题 (1)应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正、负号代入公式 中，只将其电荷量的绝对值代入公式中算出力的大小，力的方向根据同种电荷相 互排斥，异种电荷相互吸引的原则另行判断即可． (2)各物理量要统一用国际单位，只有采用国际单位时，k 的值才是 9.0×109 N·m2/C2. 3．静电力的叠加 库仑力也称为静电力，它具有力的共性．它与学过的重力、弹力、摩擦力是 并列的．它具有力的一切性质，它是矢量，合成与分解时遵循平行四边形定则．
第八页，共32页。
3．注意区分点电荷与元电荷 (1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝 对值． (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很 大也可以很小，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍．
第九页，共32页。
1．(多选)下面关于点电荷的说法正确的是( ) A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B．带电体体积很大时不能看成点电荷 C．点电荷的带电荷量可能是2.56×10－20 C D．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可看作点电荷 【解析】 点电荷是一个理想化的模型，当带电体的大小和形状对作用力的 影响可以忽略时带电体可看成点电荷．点电荷不是以带电荷量的多少来确定的， 电荷量必须是元电荷的整数倍．故A、D对． 【答案】 AD
偏离竖直方向的角度 越大 ． 实验 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而 增大，(z随ēn着ɡ距dà) 结论 离的增大而 减小 .
第十七页，共32页。
3.库仑定律 (1)内容：真空中两个静止的 点电荷 之间相互作用力的大小，跟它们的 __电___荷__(_d_i_à_n_h__è_)的量乘q1积与成q正2比，跟它们的距离r的 平方(成pí反ng比fā，n作g)用力的方向 __沿___着___它__们___(_tā__m__e．n)的连线 (2)表达式：F＝kqr1q2 2.式中k是 静电力常量，k的大小等于_9_._0_×___1_0_9__N__·_m__2/.C2 (3)适用条件：真空中的 点电荷 ．
2．应用库仑定律时应注意的问题 (1)应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正、负号代入公式 中，只将其电荷量的绝对值代入公式中算出力的大小，力的方向根据同种电荷相 互排斥，异种电荷相互吸引的原则另行判断即可． (2)各物理量要统一用国际单位，只有采用国际单位时，k 的值才是 9.0×109 N·m2/C2. 3．静电力的叠加 库仑力也称为静电力，它具有力的共性．它与学过的重力、弹力、摩擦力是 并列的．它具有力的一切性质，它是矢量，合成与分解时遵循平行四边形定则．
第八页，共32页。
3．注意区分点电荷与元电荷 (1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝 对值． (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很 大也可以很小，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍．
第九页，共32页。
1．(多选)下面关于点电荷的说法正确的是( ) A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B．带电体体积很大时不能看成点电荷 C．点电荷的带电荷量可能是2.56×10－20 C D．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可看作点电荷 【解析】 点电荷是一个理想化的模型，当带电体的大小和形状对作用力的 影响可以忽略时带电体可看成点电荷．点电荷不是以带电荷量的多少来确定的， 电荷量必须是元电荷的整数倍．故A、D对． 【答案】 AD
偏离竖直方向的角度 越大 ． 实验 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而 增大，(z随ēn着ɡ距dà) 结论 离的增大而 减小 .
第十七页，共32页。
3.库仑定律 (1)内容：真空中两个静止的 点电荷 之间相互作用力的大小，跟它们的 __电___荷__(_d_i_à_n_h__è_)的量乘q1积与成q正2比，跟它们的距离r的 平方(成pí反ng比fā，n作g)用力的方向 __沿___着___它__们___(_tā__m__e．n)的连线 (2)表达式：F＝kqr1q2 2.式中k是 静电力常量，k的大小等于_9_._0_×___1_0_9__N__·_m__2/.C2 (3)适用条件：真空中的 点电荷 ．
1.2《探究电荷相互作用规律》ppt课件-(沪科版选修3-1)
k
q2 L2
q
3mgL2 k
第11页，共12页。
电荷平衡问题的解答
一般步骤：与物体受力平衡问题解答相同。
特例：三个电荷在直线上的平衡
两同夹异： 两侧为同种电荷，中间异种电荷。 两大夹小： 两侧电荷量比中间大。 近小远大： 中间的电荷离电量小的近，离大的远。
第12页，共12页。
丝线的两端共同系于天花板上的O点，使金属环带电后，因排斥而使丝线构成一个等 边三角形，此时两环恰处于同一水平线上，若不计环与线间的摩擦，求金属环所 带电荷量是多少？
某同学解答这道题的过程如下：
解：设电荷量为q,小环受到三个力拉力T、 重力mg和库仑力F，受力分析如下图所示，由受力
平衡知识得：
k q2 L2
k 4Q Qc (L x )2
k Q Qc x2
电荷B受A、C的库仑力而平衡，有
k
4Q 2 L2
k Q Qc x2
解得x＝L， QC=4Q
则电荷C应放在A、B两点的连线上，在B点的外侧距B点L 处，带电荷量为+4Q.
第9页，共12页。
5、如图所示，一条长为3L的绝缘丝线穿过两个质量都是m的小金属环A和B，将
1.2 库仑定律
第1页，共12页。
一、决定电荷相互作用的因素
探究方法：
（1）采用控制变量法
θ
（2）测量作用力的方法：利用
θ
平衡条件
F＝T sin
mg T cos
解出：F mg tan
∴ 细线偏角θ越大，F越大。
（3）结论：Q越大、距离量
困难及解决方法： （1）无精密测量仪器 制造出库仑扭秤
误的，为什么？ 2、两个导体球，球心之间的距离为r，由于电荷间力的
高中物理1.2《探究电荷相互作用规律》1.3《静电与生活》课件(沪科版选修3-1)
3.对于库仑定律的理解错误的是( ) A.库仑定律适用于真空中的点电荷 B.当半径为r的两带电小球相距为r时，可用库仑定律 计算它们间的静电力 C.在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定 律计算 D.相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相 同，它们各自所受的库仑力大小一定相等
【解析】选B.库仑定律的适用条件是真空中的点电荷， 干燥空气中的点电荷也近似适用，故A、C正确.半径为 r的两小球距离是r时，不能看做点电荷，故库仑定律 不适用，故B错误.两点电荷间的静电力是一对作用力 与反作用力，大小一定相等，故D正确.
电量平分.(3)应用库仑定律公式求解.
【自主解答】选C.两金属球间原来的库仑力F=k Q 3Q
=k 3Q2 ，两球接触后各带相同电量Q′=
Q 3Q
r2
=Q,又
r2
因它们的距离变为
r
2
，所以此时两球间的库仑力F′=
ห้องสมุดไป่ตู้k QQ （r）2
k
4Q2 r2
4 3
2
F，故C项正确.
2
1.运送汽油的汽车,在它的车尾总装有一根拖在地上的 铁链条,这是为什么? 提示:运输过程中,汽油不断与油槽内壁摩擦，使油槽 带有的电荷通过铁链传到地下,避免产生电火花而引起 爆炸.
2
2
定律的数学表达式F=k q1q2 可知，若保持相互作用力不
r2
变，则应让另一个电荷的电荷量变为原来的
2
，即减
少 1 ，所以选项C正确.
3
3
4.(2010·烟台高二检测)有两个完全相同的金属小
球，它们的半径均为r,分别带电+q和+5q,当它们在真
空中相距为d(两球心间的距离，且d>>r)时，它们之间
【全版】物理《探究电荷相互作用规律》课件(沪科版选修)推荐PPT
课堂训练
1、下列说法中正确的是：
A .点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是
不存在的．
B .点电荷就是体积和带电量都很小的带电体
C
.根据 F
k
q1q2 r2
可知，当r
0 时,F
∞
D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它的
尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研
究的问题的影响是否可以忽略不计．
答案：AD．
3*10-11m（结果保留一位有效数值） 库仑定律和万有引力定律都遵从平方反比规律,人们至今还不能说明它们的这种相似性,物理学家还在继续研究.
C．F1 ＞ F2
D．无法判断
答案：B． ks5u精品课件
3、已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量 m2=1.67×10-27kg，它们之间的距离为5.3*10-11m （结果保留一位有效数值）
F合×10-8N
例3、
典型例题
图1.2-3
从库例仑题定可律以和看万 出有：引电力子定和律质都子遵的从 静平电方力反是比它规们律间,人万 有们引至力今的还2.不3×能1说039明倍. 正它因们如的此这,以种后相在似研性, 究物带理电学微家粒还间在相继互续 作研用究时. ,经常忽略万 有引力.
2、如果是两个球形带电导体：不可以
ks5u精品课件
课堂训练
2、两个半径为0.3m的金属球，球心相
距1.0m放置，当他们都带1.5×10 静电力常量：k=9.
1、如果是两个电荷分布均匀的带电球体可以
−5
究的问题的影响是否可以忽略不计．
C的正电时，相互作用力为F ，当 （1）它们之间的万有引力？
1 结论：即 F ∝q1q2
（1）它们之间的万有引力？
(新)高中物理第1章电荷的相互作用1_2探究电荷相互作用规律学案沪科版选修3-12
1.2 探究电荷相互作用规律1．决定电荷相互作用的因素电荷间的相互作用力的大小与电荷所带的电荷量和电荷之间的距离有关。
预习交流1如图所示，用软纸与两张透明塑料片摩擦，然后把两张塑料片靠近，两张塑料片之间会发生什么作用？分析它们之间的作用力的大小可能跟哪些因素有关。
答案：摩擦后的塑料片由于带同种电荷而相互排斥。
反复实验会发现，作用力的大小跟塑料片之间的距离有关，还可能和塑料片所带电荷的多少有关。
2．库仑定律(1)内容：真空中两个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，跟它们的距离r 的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。
同种电荷相斥，异种电荷相吸。
(2)公式：F ＝kQ 1Q 2r 2。
(3)k 是一个常量。
如果各物理量都采用国际单位制，则k ＝9.0×109_N·m 2/C 2。
(4)库仑定律的适用条件是：在真空中的点电荷，在干燥的空气中可直接应用。
如果不是点电荷，但知道了电荷的分布仍可利用库仑定律和力的合成法则求带电体间的相互作用力。
预习交流2如图所示，在一条直线上的A 、B 、C 三点上分别放置Q A ＝＋3×10－9 C 、Q B ＝－4×10－9C 、Q C ＝＋3×10－9 C 的点电荷，试求作用在点电荷A 上的静电力。
答案：9.9×10－4N一、决定电荷相互作用的因素如图所示，把两个带同种电荷的小球挂在丝线下端，可看到两球在静电斥力的作用下分开，静止时细线偏离竖直方向θ角。
电荷量不变时，两小球越近，θ角越大，距离不变时，电荷量越大，θ角越大，你能根据力学知识判断静电力大小的决定因素吗？答案：从实验可知，两个电荷之间的作用力随它们之间距离的增大而减小，随电荷量的增大而增大。
关于利用如图所示的装置探究决定电荷间的相互作用力大小的因素实验，下列说法正确的是( )。
A ．这是一个定性的探究实验B ．这是一个定量的探究实验C ．挂在铁架台上的悬挂带电小球的丝线偏角越大，作用力越大D ．本实验用控制变量法 答案：ACD 解析：在探究决定两电荷间作用力大小的因素的实验中，是采用控制变量法定性地探究力与电荷量、距离的关系的，故A 、D 正确，B 不正确；本实验是利用悬线偏角大小来显示力的大小的，故C 正确。
高中物理 1.2 探究电荷相互作用规律 1课件 沪科选修31
静电力与万有引力间的相同点和不同点 1．相同点 (1)两种力均为非接触力(场力)． (2)静电力和万有引力都与距离的二次方成反比． (3)静电力和万有引力的表达式中都有与作用力有 关的物理量(电荷量或质量)的乘积，且两种力都 与乘积成正比．
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(4)两种力的方向均在相互作用物体的连线上． 2．不同点 (1)静电力是指物体因为带电而产生的相互作 用；而万有引力是指物体因为具有质量而产 生的相互作用． (2)静电力可能是引力，也可能是斥力；但万 有引力只能是引力． (3)库仑定律的研究对象是点电荷，而万有引 力定律的研究对象是质点．
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9.0×109 N·m2/C2
点电荷
想一想
要点探究讲练互动
要点1 对点电荷的进一步理解 学案导引 小的带电体一定能看做点电荷吗？
1．点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的 理想化模型． 2．一个带电体能否看做点电荷，是相对具体 问题而言的，不能单凭其大小和形状确定． 3．点电荷与质点的类比 点电荷是不考虑大小形状和电荷分布情况的 带电体，是实际带电体的理想化模型．事实 上，任何带电体都有其大小和形状，
库仑力作用下的平衡问题 [经典案例] (8分)如图1－2－4所示，带电量 分别为4q和－q的小球A、B固定在水平放置的 光滑绝缘细杆上，相距为d.若杆上套一带电小 环C，带电体A、B和C均可视为点电荷．求小 环C的平衡位置．
热点示例创新拓展
图1－2－4
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(4)两种力的方向均在相互作用物体的连线上． 2．不同点 (1)静电力是指物体因为带电而产生的相互作 用；而万有引力是指物体因为具有质量而产 生的相互作用． (2)静电力可能是引力，也可能是斥力；但万 有引力只能是引力． (3)库仑定律的研究对象是点电荷，而万有引 力定律的研究对象是质点．
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要点1 对点电荷的进一步理解 学案导引 小的带电体一定能看做点电荷吗？
1．点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的 理想化模型． 2．一个带电体能否看做点电荷，是相对具体 问题而言的，不能单凭其大小和形状确定． 3．点电荷与质点的类比 点电荷是不考虑大小形状和电荷分布情况的 带电体，是实际带电体的理想化模型．事实 上，任何带电体都有其大小和形状，
库仑力作用下的平衡问题 [经典案例] (8分)如图1－2－4所示，带电量 分别为4q和－q的小球A、B固定在水平放置的 光滑绝缘细杆上，相距为d.若杆上套一带电小 环C，带电体A、B和C均可视为点电荷．求小 环C的平衡位置．
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图1－2－4
沪科版选修31 1.2 探究电荷相互作用规律 (共14张PPT)
相互作用．
空中相距1 m时，相互作用力是9.0×109 N.
(4)方向：沿_两__电__荷__连__线_方向，且同种电荷_相__斥__，
异种电荷__相__吸___．
对库仑定律的理解 1．库仑定律的适用条件：库仑定律只适用于计 算真空中两个点电荷间的相互作用力；空气中两
点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计
1.2 探究电荷相互作用规律
同种电荷相互排斥、 异种电荷相互吸引。
既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间 相互作用力的大小决定于哪些因素呢
早在我国东汉时期人们就掌握了电 荷间相互作用的定性规律, 定量讨论电 荷间相互作用， 则是两千年后的法国 物理学家库仑. 库仑做了大量实验, 于 1785பைடு நூலகம்得出了库仑定律.
我有办法！
库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆．库仑家 里很有钱，在青少年时期，他就受到了良好的教育。著 有《电力定律》 、《电气与磁性》等书。不仅在力学 和电学上都做出了重大的贡献，做为一名工程师，他在 工程方面也作出过重要的贡献．
实验探究：探究电荷相互作用的因素
视频演示
实验表明，电荷之间的作用力随__电__荷__量____的减 小而减小，随___距__离___的增大而减小． 特别提示：该实验采用了控制变量法探究力与电量、 距离之间的关系．
量
N•m2/C2
方向 沿两点电荷连线方向，
且同种电荷排斥，异种电荷吸引
谢谢！
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/8/292021/8/292021/8/292021/8/298/29/2021 •14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月29日星期日2021/8/292021/8/292021/8/29 •15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月2021/8/292021/8/292021/8/298/29/2021 •16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/8/292021/8/29August 29, 2021 •17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/8/292021/8/292021/8/292021/8/29
空中相距1 m时，相互作用力是9.0×109 N.
(4)方向：沿_两__电__荷__连__线_方向，且同种电荷_相__斥__，
异种电荷__相__吸___．
对库仑定律的理解 1．库仑定律的适用条件：库仑定律只适用于计 算真空中两个点电荷间的相互作用力；空气中两
点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计
1.2 探究电荷相互作用规律
同种电荷相互排斥、 异种电荷相互吸引。
既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间 相互作用力的大小决定于哪些因素呢
早在我国东汉时期人们就掌握了电 荷间相互作用的定性规律, 定量讨论电 荷间相互作用， 则是两千年后的法国 物理学家库仑. 库仑做了大量实验, 于 1785பைடு நூலகம்得出了库仑定律.
我有办法！
库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆．库仑家 里很有钱，在青少年时期，他就受到了良好的教育。著 有《电力定律》 、《电气与磁性》等书。不仅在力学 和电学上都做出了重大的贡献，做为一名工程师，他在 工程方面也作出过重要的贡献．
实验探究：探究电荷相互作用的因素
视频演示
实验表明，电荷之间的作用力随__电__荷__量____的减 小而减小，随___距__离___的增大而减小． 特别提示：该实验采用了控制变量法探究力与电量、 距离之间的关系．
量
N•m2/C2
方向 沿两点电荷连线方向，
且同种电荷排斥，异种电荷吸引
谢谢！
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/8/292021/8/292021/8/292021/8/298/29/2021 •14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月29日星期日2021/8/292021/8/292021/8/29 •15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月2021/8/292021/8/292021/8/298/29/2021 •16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/8/292021/8/29August 29, 2021 •17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/8/292021/8/292021/8/292021/8/29
高中物理 1.2 探究电荷相互作用规律同步备课课件 沪科版选修31
化情况
课
夹角 θ 变化情况
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
HK ·物理 选修3-1
教
课
学
堂
教
互
法
分
2.思考判断
析
动 探 究
(1)实验表明电荷之间的作用力一定和电荷间的距离成
教 反比．(×)
当
学
堂
方 案
(2)实验中电荷之间作用力的大小是通过丝线偏离竖直
双 基
设 计
方向的角度显示的．(√)
达 标
(3)通过实验，可以确定两个带电体间的作用力的大小取
1.库仑扭称实验及现 象．(重点) 2.库仑定律的内容、适用 条件及应用．(重点) 3.库仑定律适用条件的理 解．(难点) 4.带电体简化为点电荷的 条件．(难点)
当 堂 双 基 达 标
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
HK ·物理 选修3-1
教
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
实验探究：探究电荷相互作用的规律
探
究
1．基本知识
菜单
HK ·物理 选修3-1
教
课
学
堂
教
互
法
分
●课标解读
析
动 探 究
1．理解点电荷的概念，掌握带电体可以看做点电荷的条
件．
教
当
学
堂
方 案
2．理解库仑定律的含义及其表达式，知道静电力常量．
双 基
设 计
3．会用库仑定律的公式进行有关的计算．
达 标
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q1q2 C．F<k 3R2 D．无法确定
解析：因为球心距离不比球的半径大很多，所以 不能看成点电荷，必须考虑电荷在球体上的分布，当 q1、q2 为同种电荷时，相互排斥，电荷分布于最远的 两侧，电荷中心间距离大于 3R；当 q1，q2 为异种电荷 时，相互吸引，电荷分布于最近的两侧，电荷中心距 q1q2 离小于 3R.如图所示，所以静电力可能小于 k 2， 3R q1q2 也可能大于 k .故正确答案为 D. 3R2
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 尺寸的绝对值，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 答案：CD
库仑定律 1．内容：真空中两个静止的点电荷间的作用力 F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比，跟 它们的距离r的二次方成反比，作用力的方向沿着它 们的连线．同种电荷相斥，异种电荷相吸． Q1Q2 2．公式：静电力的大小：F＝k 2 ，其中 k 为 r
近似成立
(3)如果存在多个点电荷时，某点电荷受的静电力是 矢量和 ． 其他所有点电荷单独对其作用的静电力的_______ 2．点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小 大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它 忽略不计 时，这样的带 们之间相互作用力的影响可以_________ 电体就可以看作带电的点，叫做点电荷． 特点：(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的 并不存在 ． 理想化模型，类似于力学中的质点，实际中________ (2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题 大小和形状 确定． 而言的，不能单凭其___________
知识梳理
一、库仑定律 1．库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间相 互作用力的大小，跟它们的电荷量q1与q2的乘积成 正比 ，跟它们的距离r的平方成_____ 反比 ，作用力的方 _____ 连线上 ． 向在它们的_______ 库仑力． (1)电荷间的相互作用力称为静电力或______ (2)库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷， 近似成立 ． 在空气中也_________
（3）一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体 问题而言的,不能单凭其大小和形状确定，例如，一个 半径为10 cm的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m处某 个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如 果这个电子离带电圆盘只有1 mm，那么这一带电圆盘 又相当于一个无限大的带电平面. 【例1】 关于点电荷的说法，正确的是 ( ) A.只有体积很小的带电体，才能看作点电荷 B.体积很大的带电体一定不能看作点电荷 C.点电荷一定是电荷量很小的带电体 D.两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电 荷集中在球心的点电荷处理
(1)在国际单位制中，电荷量的单位是库仑(C)， 牛顿 (N) 力的单位是________ ，距离的单位是 ______米 ．(m) (2)k是静电力常量，k＝________________ 9.0×109 N· m2/C2 ，其 意义是：两个电荷量为1 C的点电荷，在真空中相距 1 m时，相互作用力是_________N. 9.0×109
二、库仑的实验 1．用库仑扭秤做实验时，改变两个球之间的 距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找到力F与 反比 ，即 距离r的关系：力F与距离r的二次方成_____
1 F∝ 2. r 2．电荷间的作用力与电荷量的关系：力F与 正比 ，即F∝q1q2.库仑定律的表达 q1和q2的乘积成_____ qq 式 F＝k 1 2 2 . r
第2课时
探究电荷相互作用规律
学 习 目 标
思 维 启 迪
自然界中存在两种电 1.掌握库仑定律，知道点电 荷，并且我们知道同种电 荷的概念 ，理解库仑定 荷相斥，异种电荷相吸， 律的含义及其公式表达， 既然电荷之间存在相互作 知道静电力常量． 用，那么电荷之间相互作 2.会用库仑定律的公式进行 用力的大小决定于哪些因 有关的计算． 素呢？与万有引力之间是 3.知道库仑扭秤的实验原理. 否具有相似的规律性呢？
解析：两个点电荷间的距离不变，其中一个 1 3 电荷量增加了 ，则电荷量变为原来的 ，根据库 2 2 Q1Q2 仑定律的数学表达式 F＝k 2 可知，若保持相 r 互作用力不变， 则应让另一个电荷的电荷量变为 2 1 原来的 ，即减少了 .所以选项 C 正确． 3 3
答案：C
3．关于静电力常量，下列说法中正确的是( ) A．由k＝F· r2/Q1Q2可知，当两个点电荷之间的距 离r越大，两个点电荷电量的乘积Q1Q2越小时，静电力 常量k的值就越大 B．k是一个无单位的常数 C．因为静电力有方向，所以k是一个矢量 D．k在数值上等于两个1 C的点电荷相距1 m时的 相互作用力的大小
【题后反思】 根据库仑定律和力的平衡条件， 可推出三个自由点电荷平衡的条件是：三个电荷 在同一直线上，位于中间的电荷带电量最小，与 两侧电荷异号，并靠近两侧电荷中带电量较小的 那一个．概括成易记的口诀即为：“三点共线，两 同夹异，两大夹小，近小远大．”
有两个带电小球，电荷量分别为＋Q和 ＋9Q，在真空中相距0.4 m．如果引进第三个 带电小球，正好使三个小球都处于平衡状态， 第三个小球带哪种电荷？应放在什么地方？ 电荷量是Q的几倍？ 答案：负电 由小球连线上离Q的距离 9 0.1 m处 电荷量 q＝ Q 16
图1-2-1
答案：B
判断三个点电荷受库仑力作用下的平衡 物体处于平衡的条件，F合＝0，每个电荷都处于 平衡，则每个电荷受到其它两个电荷对它的库仑力等 大反向． 【例3】如图1－2－2所示， q1、q2、q3分别表示在一条直线上 的三个点电荷，已知q1与q2之间的 距离为l1，q2与q3之间的距离为 l2，且每个电荷都处于平衡状态．
答案：D 【题后反思】 库仑定律适用于点电荷，对于 带电球体，由于电荷间的相互作用会使电荷分布 不均匀，这点与万有引力不同，应引起注意．
如图1－2－1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， 电荷量绝对值均为Q，两球之间的静 电力为 ( )
Q2 A．等于 k 2 9r Q2 C．小于 k 2 9r Q2 B．大于 k 2 9r Q2 D．等于 k 2 r
图1-2-2
(1)如q2为正电荷，则q1为____电荷，q3为____电荷； (2)q1、q2、q3三者电量大小之比是________． 解析：(1)已知三点电荷在一直线上，且每个电荷都 处于平衡状态，如q2带正电荷，q1和q3必带负电； (2)由力的平衡条件和库仑定律有 q1q2 q2q3 q1q2 q1q3 对 q2 k 2 ＝k 2 ，对 q1 k 2 ＝k ， l1 l2 l1 l1＋l22 l1 2 l1 2 ∴q1∶q2∶q3＝ 2q3∶ 2q3∶q3 l2 l1＋l2 l1＋l2 2 l1＋l2 2 ＝( ) ∶1∶( ). l2 l1 l1＋l2 2 l1＋l2 2 答案：(1)负 负 (2)( ) ∶1∶( ) l2 l1
解析：在研究带电体间的相互作用时，如果带 电体本身的线度远小于它们之间的距离，带电体本 身的大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来 说可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷．但 点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电荷量也 可以很大．点电荷这个概念与力学中的“质点”类似， A、B、C选项均不对，D选项正确． 答案：D 【题后反思】 点电荷概念的理解可以参照质点 概念的理解，一个电荷能不能看成点电荷，并不是 取决于这个带电体的绝对体积，而是取决于自身的 大小和体积对所研究的问题有没有影响．
解析：k是一个常数，与Q和r无关，与Q 和r所选的单位制有关．若各量都选用国际单 位制中的单位时，则k＝9.0×109 N· m2/C2，故 选项D正确． 答案：D
4．有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带 电荷量为7Q，B带电荷量为－Q，C球不带电，将A、 B两球固定，然后让C球先跟A球接触，再跟B球接触， 最后移去C球，则A、B球间的作用力变为原来的多 少倍？ 解析：由库仑定律知，开始时A、B两球间的作 用力： 7QQ F＝k 2 ① r
7 当 A、C 两球接触时，两球均带电 Q 2
当 B、C 两球接触时，两球均带电 17 5 ( Q－Q)＝ Q 22 4 7 5 Q·Q 2 4 故后来 A、 B 两球间的作用力 F′＝k 2 ② r F′ 5 由①、②两式知 F ＝ . 8 5 答案： 8
对点电荷的理解 点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大 得多,以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它 们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带 电体就可以看作带电的点，叫做点电荷. （1）点电荷具有相对意义，带电体的尺寸不一 定很小，带电荷量也不一定很小，应视具体问题而定. （2）点电荷是一种科学的抽象，真正的点电荷 是不存在的，这个特点类似于力学中的质点.
静电力常量，k＝9×109 N· m2/C2.
3．方向：在两点电荷的连线上． 4．适用范围：适用于真空中两点电荷间的相互 作用．对于不能看成点电荷的带电体不能直接利用 库仑定律求解．但我们可以用一组点电荷代替实际 带电体，从而完成问题的求解． 【例2】 两个半径为R的带电金属球体所带电荷 量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的 静电力的大小为 ( ) q1q2 q1q2 A．F＝k B．F>k 3R2 3R2
基础自测
1．下列关于点电荷的说法正确的是 ( ) A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B．带电体体积很大时不能看成点电荷 C．点电荷所带电荷量可能是2.56×10－20 C D．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电 体可以看作点电荷 答案：AD
2．两个点电荷放在真空中保持一定距离，若 1 其中一个点电荷的电荷量增加了 ，但仍然保持它 2 们之间的相互作用ห้องสมุดไป่ตู้不变， 则另一个点电荷的电荷 量应该减少了 1 A. 5 1 B. 4 1 C. 3 ( 1 D. 2 )
解析：因为球心距离不比球的半径大很多，所以 不能看成点电荷，必须考虑电荷在球体上的分布，当 q1、q2 为同种电荷时，相互排斥，电荷分布于最远的 两侧，电荷中心间距离大于 3R；当 q1，q2 为异种电荷 时，相互吸引，电荷分布于最近的两侧，电荷中心距 q1q2 离小于 3R.如图所示，所以静电力可能小于 k 2， 3R q1q2 也可能大于 k .故正确答案为 D. 3R2
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 尺寸的绝对值，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 答案：CD
库仑定律 1．内容：真空中两个静止的点电荷间的作用力 F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比，跟 它们的距离r的二次方成反比，作用力的方向沿着它 们的连线．同种电荷相斥，异种电荷相吸． Q1Q2 2．公式：静电力的大小：F＝k 2 ，其中 k 为 r
近似成立
(3)如果存在多个点电荷时，某点电荷受的静电力是 矢量和 ． 其他所有点电荷单独对其作用的静电力的_______ 2．点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小 大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它 忽略不计 时，这样的带 们之间相互作用力的影响可以_________ 电体就可以看作带电的点，叫做点电荷． 特点：(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的 并不存在 ． 理想化模型，类似于力学中的质点，实际中________ (2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题 大小和形状 确定． 而言的，不能单凭其___________
知识梳理
一、库仑定律 1．库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间相 互作用力的大小，跟它们的电荷量q1与q2的乘积成 正比 ，跟它们的距离r的平方成_____ 反比 ，作用力的方 _____ 连线上 ． 向在它们的_______ 库仑力． (1)电荷间的相互作用力称为静电力或______ (2)库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷， 近似成立 ． 在空气中也_________
（3）一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体 问题而言的,不能单凭其大小和形状确定，例如，一个 半径为10 cm的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m处某 个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如 果这个电子离带电圆盘只有1 mm，那么这一带电圆盘 又相当于一个无限大的带电平面. 【例1】 关于点电荷的说法，正确的是 ( ) A.只有体积很小的带电体，才能看作点电荷 B.体积很大的带电体一定不能看作点电荷 C.点电荷一定是电荷量很小的带电体 D.两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电 荷集中在球心的点电荷处理
(1)在国际单位制中，电荷量的单位是库仑(C)， 牛顿 (N) 力的单位是________ ，距离的单位是 ______米 ．(m) (2)k是静电力常量，k＝________________ 9.0×109 N· m2/C2 ，其 意义是：两个电荷量为1 C的点电荷，在真空中相距 1 m时，相互作用力是_________N. 9.0×109
二、库仑的实验 1．用库仑扭秤做实验时，改变两个球之间的 距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找到力F与 反比 ，即 距离r的关系：力F与距离r的二次方成_____
1 F∝ 2. r 2．电荷间的作用力与电荷量的关系：力F与 正比 ，即F∝q1q2.库仑定律的表达 q1和q2的乘积成_____ qq 式 F＝k 1 2 2 . r
第2课时
探究电荷相互作用规律
学 习 目 标
思 维 启 迪
自然界中存在两种电 1.掌握库仑定律，知道点电 荷，并且我们知道同种电 荷的概念 ，理解库仑定 荷相斥，异种电荷相吸， 律的含义及其公式表达， 既然电荷之间存在相互作 知道静电力常量． 用，那么电荷之间相互作 2.会用库仑定律的公式进行 用力的大小决定于哪些因 有关的计算． 素呢？与万有引力之间是 3.知道库仑扭秤的实验原理. 否具有相似的规律性呢？
解析：两个点电荷间的距离不变，其中一个 1 3 电荷量增加了 ，则电荷量变为原来的 ，根据库 2 2 Q1Q2 仑定律的数学表达式 F＝k 2 可知，若保持相 r 互作用力不变， 则应让另一个电荷的电荷量变为 2 1 原来的 ，即减少了 .所以选项 C 正确． 3 3
答案：C
3．关于静电力常量，下列说法中正确的是( ) A．由k＝F· r2/Q1Q2可知，当两个点电荷之间的距 离r越大，两个点电荷电量的乘积Q1Q2越小时，静电力 常量k的值就越大 B．k是一个无单位的常数 C．因为静电力有方向，所以k是一个矢量 D．k在数值上等于两个1 C的点电荷相距1 m时的 相互作用力的大小
【题后反思】 根据库仑定律和力的平衡条件， 可推出三个自由点电荷平衡的条件是：三个电荷 在同一直线上，位于中间的电荷带电量最小，与 两侧电荷异号，并靠近两侧电荷中带电量较小的 那一个．概括成易记的口诀即为：“三点共线，两 同夹异，两大夹小，近小远大．”
有两个带电小球，电荷量分别为＋Q和 ＋9Q，在真空中相距0.4 m．如果引进第三个 带电小球，正好使三个小球都处于平衡状态， 第三个小球带哪种电荷？应放在什么地方？ 电荷量是Q的几倍？ 答案：负电 由小球连线上离Q的距离 9 0.1 m处 电荷量 q＝ Q 16
图1-2-1
答案：B
判断三个点电荷受库仑力作用下的平衡 物体处于平衡的条件，F合＝0，每个电荷都处于 平衡，则每个电荷受到其它两个电荷对它的库仑力等 大反向． 【例3】如图1－2－2所示， q1、q2、q3分别表示在一条直线上 的三个点电荷，已知q1与q2之间的 距离为l1，q2与q3之间的距离为 l2，且每个电荷都处于平衡状态．
答案：D 【题后反思】 库仑定律适用于点电荷，对于 带电球体，由于电荷间的相互作用会使电荷分布 不均匀，这点与万有引力不同，应引起注意．
如图1－2－1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， 电荷量绝对值均为Q，两球之间的静 电力为 ( )
Q2 A．等于 k 2 9r Q2 C．小于 k 2 9r Q2 B．大于 k 2 9r Q2 D．等于 k 2 r
图1-2-2
(1)如q2为正电荷，则q1为____电荷，q3为____电荷； (2)q1、q2、q3三者电量大小之比是________． 解析：(1)已知三点电荷在一直线上，且每个电荷都 处于平衡状态，如q2带正电荷，q1和q3必带负电； (2)由力的平衡条件和库仑定律有 q1q2 q2q3 q1q2 q1q3 对 q2 k 2 ＝k 2 ，对 q1 k 2 ＝k ， l1 l2 l1 l1＋l22 l1 2 l1 2 ∴q1∶q2∶q3＝ 2q3∶ 2q3∶q3 l2 l1＋l2 l1＋l2 2 l1＋l2 2 ＝( ) ∶1∶( ). l2 l1 l1＋l2 2 l1＋l2 2 答案：(1)负 负 (2)( ) ∶1∶( ) l2 l1
解析：在研究带电体间的相互作用时，如果带 电体本身的线度远小于它们之间的距离，带电体本 身的大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来 说可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷．但 点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电荷量也 可以很大．点电荷这个概念与力学中的“质点”类似， A、B、C选项均不对，D选项正确． 答案：D 【题后反思】 点电荷概念的理解可以参照质点 概念的理解，一个电荷能不能看成点电荷，并不是 取决于这个带电体的绝对体积，而是取决于自身的 大小和体积对所研究的问题有没有影响．
解析：k是一个常数，与Q和r无关，与Q 和r所选的单位制有关．若各量都选用国际单 位制中的单位时，则k＝9.0×109 N· m2/C2，故 选项D正确． 答案：D
4．有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带 电荷量为7Q，B带电荷量为－Q，C球不带电，将A、 B两球固定，然后让C球先跟A球接触，再跟B球接触， 最后移去C球，则A、B球间的作用力变为原来的多 少倍？ 解析：由库仑定律知，开始时A、B两球间的作 用力： 7QQ F＝k 2 ① r
7 当 A、C 两球接触时，两球均带电 Q 2
当 B、C 两球接触时，两球均带电 17 5 ( Q－Q)＝ Q 22 4 7 5 Q·Q 2 4 故后来 A、 B 两球间的作用力 F′＝k 2 ② r F′ 5 由①、②两式知 F ＝ . 8 5 答案： 8
对点电荷的理解 点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大 得多,以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它 们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带 电体就可以看作带电的点，叫做点电荷. （1）点电荷具有相对意义，带电体的尺寸不一 定很小，带电荷量也不一定很小，应视具体问题而定. （2）点电荷是一种科学的抽象，真正的点电荷 是不存在的，这个特点类似于力学中的质点.
静电力常量，k＝9×109 N· m2/C2.
3．方向：在两点电荷的连线上． 4．适用范围：适用于真空中两点电荷间的相互 作用．对于不能看成点电荷的带电体不能直接利用 库仑定律求解．但我们可以用一组点电荷代替实际 带电体，从而完成问题的求解． 【例2】 两个半径为R的带电金属球体所带电荷 量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的 静电力的大小为 ( ) q1q2 q1q2 A．F＝k B．F>k 3R2 3R2
基础自测
1．下列关于点电荷的说法正确的是 ( ) A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B．带电体体积很大时不能看成点电荷 C．点电荷所带电荷量可能是2.56×10－20 C D．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电 体可以看作点电荷 答案：AD
2．两个点电荷放在真空中保持一定距离，若 1 其中一个点电荷的电荷量增加了 ，但仍然保持它 2 们之间的相互作用ห้องสมุดไป่ตู้不变， 则另一个点电荷的电荷 量应该减少了 1 A. 5 1 B. 4 1 C. 3 ( 1 D. 2 )