高二物理 选修3-1第二节库仑定律

《高二物理 选修3-1第二节库仑定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、§第二节、库仑定律【学习目标】1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量．2．☆会用库仑定律的公式进行有关的计算．3．知道库仑扭秤的实验原理．【知识结构】库仑的实验库仑定律库仑定律点电荷检验电荷（试探电荷）【预习导航】1．点电荷：当带电体之间的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，这时的带电体可以看作点电荷。点电荷是一个理想模型。2．库仑定律：1）内容：真空中两个间相互作用的静电力跟它们的成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在上。2）公式：F=，

2、式中k叫做。如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用，力的单位用，距离的单位用，则由实验得出k=9×109。3）方向:在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。4）适用条件：真空中静止的点电荷（干燥的空气中近似适用）；当两个点电荷均静止或只发生一个电荷的运动时适用。3．静电力也是一种“性质力”，同样具有力的共性。不能认为两个电量不同的点电荷相互作用时，一定是电量大的受静电力大（或小）。实际上，两个点电荷之间的相互作用力遵守牛顿定律——大小相等、方向相反，并且一条直线上；如果一点电荷同时受到另外两个点电

3、荷的作用力，这两个力遵循力的合成法则，根据定则，可求出这个点电荷受到的合力。4．检验电荷：充分小，这样可以把它看做点电荷；足够小，使其不影响原电场。【自主探究】探究三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律【典型例题】两个完全相同的金属小球A、B，A球带电量为＋5.0×10－9C，B球带电量为－7.0×10－9C，两球相距1ｍ。问：它们之间的库仑力有多大？若把它们接触后放回原处它们之间的相互作用力为多大？解析两球未接触时，球间库仑力F＝ｋQ1Q2/ｒ2＝9×109×5.0×10-9×7.0×10-9/12=3.15×10－7

4、（N）两球接触后，部分电荷中和，剩余净电荷为－2×10－9C，由于两金属球完全相同，净电荷均分，各带－1.0×10－9C，此时两球间库仑力F´＝ｋQ´1Q´2/ｒ2＝9×109×(1.0×10-9)2/12=9.0×10－9（N）拓展两带电导体接触时，净电荷的分配与导体的形状、大小等因数有关。对两个完全相同金属球（1）若接触前分别带电为Q1、Q2，则接触后两球带电均为（Q1＋Q2）／2；（2）若接触前分别带电Q1、－Q2，则接触后两球带电均为（Q1－Q2）／2。其实，库仑在实验研究电荷间相互作用而得到库仑定律的过程中，

5、就是利用以上方法来改变和控制电荷的电荷量的。例2　从库仑定律的公式F=KQ1Q2/r2看出，当两个电荷间的距离趋近于零时，两电荷间的作用力将变为无限大，这种说法正确吗？为什么？解析这种说法不正确。因为库仑定律的适用范围是真空中的点电荷，当两电荷间的距离趋近于零时，任何小的带电体都不可能再看作是点电荷了，因而它们之间的作用力的大小已不能用库仑定律进行计算和判断。例3两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r，它们带有等量同种电荷q时，相互间的库仑力为F1；若距离不变，它们带有等量异种电荷q时，库仑力为F2，则两力的大小关系为

6、：(　　)　　A、F1＞F2　　　　B、F1＜F2　　　　　　C、F1＝F2　　　　　　　D、无法确定解析两个体积不能忽略的金属球带有同种电荷时，由于同种电荷互相排斥，金属球上的电荷分布不是均匀的，而是远离的一侧电荷分布较密集；而当金属球带有异种电荷时，由于异种电荷互相吸引，金属球上的电荷情况是靠近的一侧电荷分布较密集，显然，这时两球间的静电力较前者大一些。所以本题正确答案为B。　　答案B例4真空中两个相同的带等量异种电荷的小球A和B（A、B可看作点电荷），分别固定在两处，二球间静电力为F。用一个不带电的同样小球C先和

7、A接触，再与B接触，然后移去C，则A、B球间的静电力应为______F。若再使A、B球距离增大一倍，则它们的静电力为______F。思路点拨此题考察的电荷间的相互作用力的变化，考虑用库仑定律来求解。解析设A、B两球带电量分别为q、-q，相距为r，则库仑力F=kq2/r2，为引力。　　　　　球C接触A后，A、C球电量平分均为q/2（平均分配）；　　　　　再用C接触B时，电量先中和后平分，带电量均为-q/4（先中和后平均分配）；　　　　　移去C，A、B间库仑力F＇=kq2/8r2=F/8，为引力。　　　　　当A、B球间距离

8、变为2r时库仑力F＂=F/32为引力。总结升华：①完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电量平均分配，异种电荷先中和后平分。②F与r及q1、q2的关系是，F与r2成反比，而不是与r成反比；F正比于q1q2的乘积。这一点与万有引力相似，因此我们在学习时可以把以前掌握的万有引力定律规律应用到这里来。【反馈检测】1．关于元电荷，下列说法