9.2 库仑定律导学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

9.2库仑定律
【学习目标】
（1）了解点电荷，知道实际带电体简化为点电荷的条件。
了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程。
了解库仑扭秤实验。
【学习重点】
理解库仑定律的内容、公式及适用条件。
【学习难点】
会用库仑定律进行有关的计算。
【学习过程】
自主预习探新知
一、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，电荷在带电体上的具体分布情况可以忽略，这个带电的点称为点电荷。
2．点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际不存在（选填“存在”或“不存在”）。
二、库仑定律
1．基本方法：控制变量法。
（1）探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系
电荷量不变时，电荷间的距离增大，作用力减小；距离减小，作用力增大。
（2）探究电荷间作用力的大小跟电荷量间的关系
电荷间距离不变时，电荷量增大，作用力增大；电荷量减小，作用力减小。
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。
（2）公式：F＝k，k叫静电力常量，数值k＝9.0×109 N·m2/C2．
基础自测
1．正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）体积很小的带电体都能看做点电荷。 （×）
（2）库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体。 （×）
（3）相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等。 （√）
（4）库仑定律是库仑在前人工作的基础上通过实验总结出来的规律。 （√）
2．下列关于点电荷的说法正确的是（ ）
A．体积大的带电体一定不能看作点电荷
B．点电荷的电荷量一定是1.6×10－19 C
C．点电荷是一个理想化模型
D．研究带电体的相互作用时，所有带电体都可以看作点电荷
答案：C
解析：当带电体的形状和大小对所研究的问题的结果影响可忽略不计时，可将带电体视为点电荷，故A错误；点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，元电荷为1.6×10－19 C，是电量的最小值，点电荷的值可以等于元电荷，也可以是元电荷的整数倍，故B错误；点电荷是理想化的物理模型，故C正确；研究带电体的相互作用时，并不是所有带电体都可以看作点电荷，只有满足条件的带电体才能视为点电荷，故D错误。
3．（多选）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，都可以使用公式F＝k
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为4r时，对于它们之间的静电作用力的大小，只取决于它们各自所带的电荷量
答案：AC
解析：库仑定律适用于真空中的两个点电荷，当两个带电小球离得非常远时，可以看成点电荷来处理，而非常近时带电体的电荷分布会发生变化，不再均匀，故不能用库仑定律来解题，两点电荷间的力是作用力和反作用力，所以AC正确。
合作探究攻重难
考点1 点电荷
情境引入助学助教
点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点。
（1）只有体积很小或电荷量很小的带电体才可以看做点电荷吗？
（2）点电荷就是元电荷吗？
提示：（1）不是。一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，与体积大小和电荷量大小无关。
（2）不是。点电荷是一种理想化的物理模型，元电荷是最小电荷量。
1．点电荷是物理模型
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。
3．元电荷与点电荷
（1）元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位。
（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。
巩固练习
一、单选题
1．下面关于物理学史的说法正确的是（　　）
A．卡文迪什利用扭秤实验得出万有引力与距离平方成反比的规律
B．牛顿通过观测天体运动，积累下大量的数据，总结出行星运动三大定律
C．开普勒通过“地月检验”测算出了地球的质量
D．库仑发现了点电荷间的相互作用规律
2．下列问题研究中运用了极限思想方法的是（　　）
A．在不考虑带电体的大小和形状时，常用点电荷替代带电体
B．在研究复杂电路时，可用总电阻替代所有电阻产生的效果
C．用图象中的直线（或曲线）与t轴所围成的面积表示位移
D．根据平均速度的定义式，当非常小时，可表示t时刻的瞬时速度
3．如图，两条长度均为L的绝缘细线一端拴在同一点，另一端分别拴在两个质量相同的带电小球A、B上，两球平衡时处于同一水平面，细线夹角为90°。若将小球B换成质量相同的带电小球C，细线夹角变为60°，则带电小球B和C的电荷量之比为（　　）
A． B．
C． D．
4．静电力常量的单位，若用国际单位制（SI）中的基本单位可表示为（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，两个带电球，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定（　　）
A．两球一定带同种电荷
B．两球都带负电
C．大球受到的静电力大于小球受到的静电力
D．大球受到的静电力小于小球受到的静电力
6．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是（　　）
A．开普勒通过分析第谷的观测数据，得出了行星运动的规律
B．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验较准确地测出了引力常量
C．英国物理学家卡文迪什利用扭秤实验首先较准确地测定了静电力常量
D．库仑利用扭秤实验发现了库仑定律，并测定了电子的电荷量
7．如图所示，用长度不等的绝缘丝线将带电小球A、B悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别是和（），两小球恰在同一水平线上，则下列说法正确的是（　　）
A．两小球一定带异种电荷
B．A小球的质量一定小于B小球的质量
C．A小球所带电荷量一定大于B小球所带电荷量
D．A小球所受库仑力一定大于B小球所受库仑力
二、填空题
8．当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作______。
9．A、B两点电荷，原来相距r，相互作用力为F。若将A、B的电荷量都增大到原来的4倍，则相互作用力为________。若再将距离也增大到原来的4倍，则相互作用力为________。
10．真空中有两个点电荷，电荷量均为，当两点电荷相距为时，它们之间库仑力的大小为。
(1)若保持两点电荷的电荷量不变，仅将它们之间的距离减小为，求它们之间的库仑力的大小___________；
(2)若保持两点电荷之间的距离不变，仅将它们的电荷量都增大为，求它们之间的库仑力的大小___________。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．D
5．A
6．A
7．B
8．点电荷
9． 4F F
10． 。
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