一静电力库仑定律课件

荷
B．点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 D．带电的金属球一定不能视为点电荷 【答案】 C
二、对库仑力的理解及库仑定律的适用条件 1．大小：依据F＝k q1q2 r2 ，q1、q2代入绝对值，k＝
9.0×109 N· 2/C2，F、q、r单位必须是N、C、m. m 当r→0时，两带电体已不能看做点电荷，库仑定律及 其公式不再适用，不能成立了． 2．方向：沿连线方向，且同种电荷相斥，异种电荷相 吸．
作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．
2－1：真空中有两个点电荷Q和q，它们之间的库仑力为F， 下列的哪些做法可以使它们之间的库仑变为1.5F( )
A．使Q的电荷量变为2Q，使q的电荷量变为3q，同时使它 们的距离变为原来的2倍 B．使每个电荷的电荷量都变为原来的1.5倍，距离也变为 原来的1.5倍
力都与乘积成正比；两种力的方向都在两物体的连线上．
4．二者的不同：静电力可能是 斥 力，也可能是 引力；而万 有引力只能是 引 力．
一、对“点电荷”的正确理解
1．点电荷的物理模型： 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，实际中并不存在． 2．带电体能否看成点电荷的条件： 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带
好都处于平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用，
A．q1、q3为正电荷，q2为负电荷
B．q1、q3为负电荷，q2为正电荷
C．q1∶q2∶q3＝36∶4∶9
D．q1∶q2∶q3＝9∶4∶36
【解析】
三个点电荷都处于平衡状态，根据库仑定
q1q2 q3q1 律由q1平衡得k ＝k ，得q2∶q3＝4∶9；由q2平衡得 2r2 3r2 q2q1 kq3q2 kq1q3 kq3q2 k ＝ 2 ，得q1∶q3＝4∶1；由q3平衡得 ＝ 2 ， r r 2r2 3r2 得q1∶q2＝9∶1.综上可知q1∶q2∶q3＝36∶4∶9.故正确答案 为ABC.
1－1：下列关于点电荷的说法中，正确的是( A．带电球体一定可以看成点电荷
)
B．直径大于1 cm的带电球体一定不能看成点电荷 C．直径小于1 cm的带电球体一定可以看成点电荷
D．点电荷与质点都是理想化的模型
【解析】
点电荷与质点都是为研究问题而理想化的模型，
只要其体积、形状不影响研究的问题就可以理想化，故D正
第2节
静电力
库仑定律
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．
1．自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿
一、静电力与点电荷模型
1．静电力 (1)定义：电荷间的相互作用力叫做静电力也叫做库仑力． (2)影响静电力大小的因素：两带电体的 电荷量 之间的 距离 等． 及 二 者
静电力遵守牛顿第三定律吗？
【提示】
遵守牛顿第三定律
2．点电荷
(1)物理学上把本身的 线度 比相互之间的距离 小 得 多 的 带电体叫做点电荷． (2)两个带电体能否视为点电荷，要看它们本身的 线度 是 否比它们之间的距离小得多，而不是看物体 本身 有多大． 二、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 Hale Waihona Puke Baidu 电 荷 相 斥，异种电荷相吸．
确．能否看成点电荷并不是依据电荷本身的大小和形状，故A、 B、C错．
【答案】
D
如右图所示，在一条直线上的A、B、C三点上分别放置 QA＝＋3×10－9 C、QB＝－4×10－9 C、QC＝＋3×10－9 C的点 电荷，试求作用在A电荷上的作用力．
【解析】
研究A点电荷，分析A受到B、C电荷的库仑力，
遵循距离的“平方反比”规律，都是 “场”的作用
(1)库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要 分别分析． (2)库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和 谐美、多样性的美．
如右图所示，两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 和 b， 其壳层的厚度和质量分布均匀， 将它们固定于绝缘支座 上， 两球心间的距离为 l 且为球半径的 3 倍． 若使它们带上等 量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为 Q，那么关于 a、b 两 球之间的万有引力 F 引和库仑力 F 库的表达式正确的是( m2 Q2 A．F 引＝G 2 ，F 库＝k 2 l l m2 Q2 B．F 引≠G 2 ，F 库≠k 2 l l m2 Q2 C．F 引≠G 2 ，F 库＝k 2 l l m2 Q2 D．F 引＝G 2 ，F 库≠k 2 l l )
【答案】 A
真空中相距3 m的光滑绝缘平面上，分别放置两个电荷量
为－Q，＋4Q的点电荷A、B，然后再在某一位置放置点电荷C， 这时三个点电荷都处于平衡状态，求C的电荷量以及相对A的位 置．
【解析】
根据题意，三个点电荷中每个点电荷都处
于平衡状态，由此可知，三个点电荷应处于同一条直线 上，设A、B如右图所示放置，为保证三个电荷都平衡，经 代入数据分析，C应放在A的左侧，且C应带正电，设为 qC，AB之间的距离为r，AC之间的距离为r′，则以A为研 qCQ Q· 4Q 究对象，k 2＝k 2 . r r′ kqC· 4Q kQ· 4Q 以B为研究对象，则 . 2 2＝ r r＋r′ kQ·C k· qC q 4Q· 以C为研究对象，则 ＝ ， r′2 r＋r′2
对于不能视为点电荷的物体间的库仑力不能随便用库仑定
律求解，要视具体情况而定．
2.真空中两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两 球面最近距离为r，所带电荷量分别为＋7Q和－Q，则两球 之间的静电力( 7Q2 A．大于k 2 9r 7Q2 C．等于k 2 9r ) 7Q2 B．小于k 2 9r D．无法确定
【答案】
D
下面关于点电荷的说法正确的是(
)
A．只有体积很小的带电体才可看做点电荷 B．只有做平动的带电体才可看做点电荷 C．只有带电荷量很少的带电体才可看做点电荷 D．点电荷所带电荷量可多可少
【解析】
能否将一个带电体看成点电荷，关键在于我们
分析时是否无需考虑它的体积大小和形状，即它的体积大小和 形状可不予考虑时就可以将其看成点电荷，至于它的电荷量就 可多可少． 【答案】 D
如右图所示，根据库仑定律： 9×109×4×10 9×3×10 kQBQA FBA＝ ＝ rBA2 0.012
－ －9
N＝1.08×10
－3
N
9 9 kQCQA 9×10 ×3×10 ×3×10 FCA＝ ＝ rCA2 0.032 5
－
－9
N＝9.0×10－
N 规定沿这条直线由A指向C为正方向，则A点电荷受到
Q1Q2 F＝k 2 r . 2．定义式：
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·m2/C2 . 4．库仑定律是法国物理学家 库仑 提出来的． 5．实验表明，对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷 所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电
荷的作用力的 矢量 和．这个结论通常叫做静电力 叠加 原理．
3．矢量性：与重力、弹力、摩擦力一样合成时遵循平 行四边形定则，是矢量． q1q2 4．相互性：F＝k 2 既表示了q1对q2的力，又表示了q2 r 对q1的力，即两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样 满足牛顿第三定律．
5．库仑定律的适用条件 (1)真空 (2)点电荷 库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两 个均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷，r应指两球体的球 心距
的合力大小为：FA＝FBA－FCA＝(1.08×10 3－9.0×10 5) N ＝9.9×10－4 N．故电荷A受作用力的大小为9.9×10－4 N，方 向由A指向C.
【答案】 9.9×10－4 N 方向由A→C
－
－
(1)计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行，即用 公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q1、q2的正、负号代入公 式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力 的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可． (2)如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的
【解析】
若把两球看成点电荷，两球间的静电力为F
k· Q 7kQ2 7Q· ＝ ＝ 2 .但两球之间的距离为r，不能看成点电荷， 9r 3r2 正负电荷应分布在两球的内侧，所以两球之间的静电力应 7Q2 大于k 2 . 9r
【答案】
A
三、库仑定律与万有引力定律的比较
两大定律 异同比较 公式表达 存在表现 作用媒介 适用条件 统一性 库仑定律 q1q2 F＝k 2 r 电荷相吸或相 斥 电场 真空中点电荷 万有引力定律 m1m2 F＝G 2 r 物体相吸 万有引力场 两质点间
三、静电力和万有引力的比较
1．库仑定律描述的是由于物体 带电 引 起 的 相 互 作 用 ， 其 作用力的大小跟带电体的 电荷量多少及距离 有关． 2．万有引力定律描述的是由于物体具有 质量 引 起 的 相 互 作用，作用力大小跟物体 质量的大小及距离 有关． 3．二者的相似：两力都与 距离的二次方 成 反 比 ； 两 公 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
由以上任意两个方程可得出qC＝4Q，r′＝r＝3 m.
如果要求三个电荷A、B、C均在静电力作用下处于平衡： (1)三个电荷必须在一条直线上；(2)位于中间的电荷量最小；(3) 中间电荷与两侧异号；(4)中间电荷与电荷量较小的电荷较 近．即“三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大”．
3－1：如右图所示，同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3恰 已知q1 、q2 间的距离是q2 、q3 间距离的2倍，下列说法正确的是 ( )
两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2 成 ________，与这两个物体间距离r的平方成________． 【答案】 正比 反比
2.甲、乙两个小球分别带有一定量的电荷，两球在同一条水 平线上，如右图所示，则两球在水平方向上一定存在相互的 ________．
【答案】
吸引力
1．什么是静电力？ 2．什么是点电荷？把带电体能看成点电荷的大小是什么？ 3．库仑定律的内容是什么？表达式如何？ 4．静电力和万有引力有何异同？
C．使其中一个电荷的电荷量变为原来的1.5倍，距离也变
为原来的1.5倍
2 D．保持电荷量不变，使距离变为原来的 倍 3
Qq 【解析】 根据库仑定律F＝k 2 ，设原来的两点电荷 r Qq 间距为r，则原来两点电荷间的静电力大小为F＝k 2 ，当电 r k· 3q 2Q· 荷量或距离变化时，根据库仑定律，对A项有FA＝ 2r2 3F k· 1.5Q· 1.5q ＝ ，可见符合要求；对B项有FB＝ ＝F，不 2 2 1.5r k· 1.5Q· 2F q 符合要求；对C项有FC＝ ＝ ，不符合要求；对 3 1.5r2 kQq 9F D项有FD＝ ＝ ，不符合要求．故正确答案为A. 2r 4 2 3
电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、
大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体
就能看成点电荷．这样的处理会使问题大为简化，对结果又没 有太大的影响，是物理学上经常用到的方法．
3．点电荷只具有相对意义： 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．
【解析】
由于a、b两球所带异种电荷相互吸引，使
它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布 较密集，又l＝3r，不满足l≫r的要求，故不能将带电球壳 Q2 看成点电荷，所以不能应用库仑定律，故F库≠k 2 .万有引 l 力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然不满足l≫r，但 由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集 m2 中于球心的质点，可以应用万有引力定律，故F引＝G 2 . l
(1)点电荷与力学中的质点类似，是在研究复杂物理问题时 引入的一种理想化模型． (2)不少物理问题都与较多的因素有关，要研究其与所有因 素的关系是很困难的，抓住主要因素构建物理模型，才可以简 化研究的过程．
1.关于点电荷，下列说法正确的是(
)
A．直径为0.01 mm的带电粒子在任何情况下都可视为点电