1.2库仑定律 学案-2021年粤教版(新教材)物理必修第三册
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1、第二节第二节 库仑定律库仑定律 学习目标 1.知道点电荷的概念.2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件.3.理解静电力的概念,会用库仑 定律进行有关计算 一、点电荷 影响静电力的因素 1点电荷 (1)点电荷:如果一个带电体本身的大小比它与其他带电体的距离小得多,那么在研究它与其他带电体的相 互作用时,电荷在带电体上的具体分布情况可以忽略, 即可以把带电体抽象成一个带电的点, 称为点电荷 (2)点电荷与力学中的质点模型一样,是一种理想化的物理模型 2影响静电力的因素 (1)实验探究:利用如图 1 所示的装置探究影响电荷之间相互作用力的因素 图 1 (2)实验结论:电荷之间的静电力随着电荷量的增大
2、而增大,随着距离的增大而减小 二、库仑定律 1实验:借助电子秤探究库仑力 利用如图 2 器材定量探究库仑力 图 2 (1)静电力 F 与距离 r 的关系 改变 A、B 两金属圆片的距离,读取电子秤的示数,得到相应的静电力大小,记录在下表中: 探究变量 距离 r d 2d 3d 4d 5d F 1 r 1 r2 作出 F1 r的关系图线或 F 1 r2的关系图线 实验结论:在两带电体的电荷量不变时,它们之间的静电力大小与它们之间的距离的二次方成反比 (2)静电力 F 与电荷量的关系 保持两金属圆盘的距离不变,利用相同圆盘接触,电荷量平分的方法逐渐减小 A 或 B 的电荷量,测量并记 录两者之间的
3、静电力大小,做出 Fq1和 Fq2的关系图线 实验结论:两带电体间距离不变时,它们之间的静电力的大小与每个带电体的电荷量成正比 2库仑定律 (1)内容:在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们的电荷量 q1、q2的乘积成正比,与它 们之间距离 r 的二次方成反比, 作用力的方向在它们的连线上 这种电荷之间的相互作用力称为静电力或库 仑力 (2)公式:Fkq1q2 r2 ,其中 k9.0109 N m2/C2,叫作静电力常量 (3)适用条件:a.在真空中;b.静止点电荷 1判断下列说法的正误 (1)探究电荷之间的作用力与某一因素的关系时,必须采用控制变量法( ) (2)只有电荷量很小
4、的带电体才能看成点电荷( ) (3)两点电荷所带的电荷量越大,它们间的静电力就越大( ) (4)两点电荷所带的电荷量一定时,电荷间的距离越小,它们间的静电力就越大( ) (5)若点电荷 q1的电荷量大于 q2的电荷量,则 q1对 q2的静电力大于 q2对 q1的静电力( ) 2(2020 十堰市高二期末)真空中有两个静止点电荷,它们之间的库仑力的大小为 F.若将它们的距离减小为 原来的1 2,同时将它们的电荷量均增大为原来的 2 倍,则它们之间的库仑力将变为( ) A.F 2 BF C4F D16F 答案 D 解析 根据库仑定律 Fkq1q2 r2 , 若将它们的距离减小为原来的1 2, 同时
5、将它们的电荷量均增大为原来的 2 倍, 则 Fk2q1 2q2 1 2r 2 16kq1q2 r2 16F,故选 D. 一、对点电荷的理解 1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 2带电体能否看成点电荷视具体问题而定如果带电体的大小比带电体间的距离小得多,则带电体的大小 及形状就可以忽略,此时带电体就可以看成点电荷 (多选)下列关于点电荷的说法中正确的是( ) A无论两个带电体多大,只要它们之间的距离远大于它们的大小,这两个带电体就可以看作点电荷 B一个带电体只要它的体积很小,则在任何情况下,都可以看作点电荷 C一个体积很大的带电体,在任何情况下,
6、都不能看作点电荷 D两个带电的金属小球,不一定能将它们作为电荷集在球心的点电荷处理 答案 AD 解析 无论两带电体自身大小怎样,当两带电体之间的距离远大于它们的大小时,可以把带电体看作点电 荷,选项 A 正确,C 错误;尽管带电体体积很小,但两带电体相距很近,以至于本身的大小和形状对问题 的影响不能忽略,两带电体也不能被看作点电荷,选项 B 错误;两个带电金属小球,若离的很近,两球所 带的电荷在静电力作用下会分布不均, 电荷的分布影响到静电力的大小, 此时不能把它们当作电荷来处理, 选项 D 正确 二、库仑定律的理解和应用 导学探究 原子是由原子核和核外电子组成的,核外电子绕核做圆周运动,什么
7、力提供电子做圆周运动的向心力? 答案 原子核对核外电子的库仑力提供电子做圆周运动的向心力 知识深化 1点电荷 (1)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 (2)带电体能否看成点电荷视具体问题而定如果带电体的大小比带电体间的距离小得多,则带电体的大小 及形状就可以忽略,此时带电体就可以看成点电荷 2库仑定律 (1)库仑定律只适用于真空中两个静止点电荷之间的相互作用,一般没有特殊说明的情况下,都可按真空来 处理 (2)当 r0 时,电荷不能再看成点电荷,库仑定律不再适用 (3)两个点电荷之间的静电力遵守牛顿第三定律不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷
8、作用力大 (4)两个规则的带电球体相距比较近时,电荷的分布会发生改变,库仑定律不再适用 对于库仑定律,下列说法正确的是( ) A凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力,就可以使用公式 Fkq1q2 r2 B两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律 C相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等 D当两个半径为 r 的带电金属球中心相距 4r 时,对于它们之间的静电作用力大小,只取决于它们各自所 带的电荷量 答案 C 解析 库仑定律适用于真空中的两个静止点电荷,A 错误;当两个带电小球离得非常远时,可以看成点电 荷来处理,而非常近时带电小球上的电荷分布会发生变化,
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