选修31第1章12静电力库仑定律

如图1－2－1乙所示，在环上任取对称的两点(或两小段 )P、Q，P对O点处的负电荷产生吸引力FP，同样Q对O点处的负 电荷产生吸引力FQ，这两个力大小相同，方向相反，合力为零 ．同理还可取P′、Q′等等相互对称的点，都具有相同的结论． 而圆环正是由无数这样的点组成的，不难发现，在这样的圆环 中心处的点电荷受力为零．
选修31第1章12静电力库 仑定律
2020/8/22
1．知道点电荷的概念，了解理想化模型，体会理想化 方法在科学研究中的作用．
2．理解库仑定律的内容及公式并说明库仑定律描述的 客观规律和适用条件．
3．通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多 样性和统一性．了解类比法，体会类比法在物理发展中的作用.
【变式2】 如图1－2－4所示，等边三角形ABC，边长为 L，在顶点A、B处有等量异种点电荷QA、QB.QA＝＋Q，QB＝－ Q，求在顶点C处的点电荷＋QC所受的静电力．
答案 2d
【变式3】 两个带有同种电荷的小球A、B，放在光滑绝
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缘水平面上，其中小球A固定，小球B只在库仑力作用下由静止
开始沿水平面运动，在运动过程中，小球B的加速度a和速度v的
与两个物体 电荷量
有关，有引力，也 有斥力，适用于真
Q1、Q2、r
空中 点电荷
温馨提示 对于微观粒子，相互之间的静电力远大于万 有引力，因此，在讨论电子这类微观粒子的相互作用时，万有 引力可以忽略不计.
3．点电荷只具有相对意义 点电荷是一个相对的概念，一个带电体能否看做点电荷 ，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，就完全可以把它看做点电荷；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． 另外，带电体的线度比相关的距离小多少时才能看做点 电荷，还与问题所要求的精度有关．从宏观意义上讨论电子、 质子等带电粒子时，完全可以把它们视为点电荷．
变化是( )．
A．a一直在增大
B．a一直在减小
C．v一直在增大
D．v一直在减小
库仑定律与电荷守恒定律的应用 1．如图1－2－5所示，有半径均为r的两个金属球，彼此 距离为L，其中L远远大于球的半径r.它们都带正电荷，电荷量 分别为Q1、Q2，则它们之间的静电力为( )．
答案 B
2．库仑定律与力学综合应用 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 ，合成分解时遵循平行四边形定则，可以与其他的力平衡，使 物体发生形变，产生加速度．分析问题的思路与方法完全是力 学问题的思路与方法． 即：电学问题、力学方法 (1)库仑力作用下的平衡问题 ①分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，与力学 问题一样，具体方法是：a.确定研究对象；b.受力分析；c.列出 平衡方程；d.联立求解．
2．当多个带电体同时存在时，每一对带电体间的库仑 力仍遵守库仑定律．某一带电体同时受多个库仑力作用时，可 利用力的平行四边形定则求出其合力．
3．库仑定律中的常量k，只有在采用国际单位制单位时 ，它的值才是9.0×109 N·m2/C2.
4．库仑定律表明，库仑力与万有引力十分相似，都与 距离的平方成反比．对于某些问题可利用这一相似性，借助于 类比的方法求解．
电荷
电荷量
二者之间的距离
线度
距离
反比 相吸
静电力常量
正比 它们的连线
相斥
9.0×109
距离 点电荷
平方反比
矢量和
四、静电力与万有引力的比较
定律
共同点
区别
影响大小 的因素
万有 引力 定律
库仑 定律
①都与 距离的平方 成反比 ②都有一个常量
与两个物体 质量
有关，只有引力， 适用于 质点
m1、m2、r
二、对库仑定律的理解 1．适用范围：适用于真空中两个点电荷间的相互作用 ． (1)在空气中库仑定律也近似成立． (2)对于不能看成点电荷的带电体不能直接应用库仑定律 求解，但我们可以用一组点电荷来替代实际的带电体，从而完 成问题的求解． (3)两个均匀带电球体间的库仑力也可利用库仑定律计算 ，此时，r应指两球体的球心距．
5．库仑力具有力的共性，它与学过的重力、弹力、摩 擦力一样．具有力的一切性质，它是矢量，合成、分解时遵循 平行四边形定则，能与其他的力合成，能使物体发生形变，能 使物体产生加速度．
例如：如图1－2－1甲所示，一个半径为R的圆环均匀带 电，ab为一段极小的缺口，缺口长为L(L≪R)，圆环带的电荷量 为QL(正电荷)，在圆心处放置一带电荷量为q的负点电荷，试求 负点电荷受到的库仑力．
(2)库仑力作用下的非平衡问题 跟力学问题的处理方法相同，明确研究对象，分析运动 过程，再分析包括库仑力在内的所有力，再依据牛顿运动定律 或者动能定理列方程，并灵活选用整体法和隔离法分析问题．
【典例1】 有三个完全一样的金属球A、B、C，A球带 的电荷量为7Q，B球带的电荷量为－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？
【变式1】 上题中若把A、B两球固定，然后让C反复与 A、B两球接触，最后移去C球，A、B两球间的相互作用力变为 原来的多少倍？
答案 8.0×10－21 N 方向平行于AB向左
借题发挥 当多个带电体同时存在时，每两个带电体间 的库仑力都遵守库仑定律．某一带电体同时受到多个库仑力作 用时可利用力的平行四边形定则求出其合力．这就是库仑力的 叠加原理．