物理选修3-1第一章第二节导学案

第一章 静电场 第2节 库仑定律

【学习目标】

1．通过实验掌握库仑定律，点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，记住静电力常量； 2．通过例题及练习会用库仑定律的公式进行有关的计算； 3．通过阅读知道库仑扭秤的实验原理。 【重点、难点】

重点：掌握库仑定律；

难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算。

预习案 【自主学习】

1．探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力________；距离减小时，作用力________。

2．探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力

________；电荷量减小时，作用力________。

3．静电力：________间的相互作用力，也叫________。它的大小与带电体的________及________有关。 4．点电荷：自身的________________比相互之间的距离______________的带电体．

5．库仑定律：真空中的两个点电荷之间的相互作用力的大小，与它们电荷量的乘积成____________，与它们距离的二次方成________，作用力的方向在它们的________。

6．库仑定律的公式F＝________，式中k叫做静电力常量，k的数值是________。 【学始于疑】任意两个带点的物体间的电场力都可以用库仑定律计算吗？

探究案

【合作探究一】点电荷

问题1：点电荷是不是指带电荷量很小的带电体？是不是体积很小的带电体都可看做点电荷？

问题2：点电荷与元点荷一样吗？

例1 （多选） 下列关于点电荷的说法正确的是( ) A．点电荷可以是带电荷量很多的带电体 B．带电体体积很大时不能看成点电荷 C．点电荷的带电荷量可能是2.56×10

－20

C

D．一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定 归纳总结

1．点电荷是只有电荷量，没有大小和形状的理想化模型。

1

2．带电体看成点电荷的条件：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷。

【合作探究二】库仑定律

问题1：什么是库仑力？其大小如何确定？方向又如何确定？

问题2：库仑定律及表达式与哪个定律相似？

kq1q2

拓展：有人根据F＝2推出当r→0时，F→∞，正确吗？

r

例2 两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为( ) A．F＝k

B．F＞k

C．F＜ k

D．无法确定

例3有三个完全一样的球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为－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两球间的作用力变为原来的多少？

变式训练 两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它r

们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为( )

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A.F B.F C.F D．12F 1243【合作探究三】库仑的实验

问题：库仑扭秤是如何把力的作用效果放大的，如何确定力F的大小？此实验是如何把带电金属球所带的

电荷量均匀改变的？

【课堂小结/本节知识网络】

2

【当堂检测】

1．下列关于点电荷的说法中，正确的是( ) A．体积大的带电体一定不是点电荷

B．当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷 C．点电荷就是体积足够小的电荷 D．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 2．关于库仑定律，以下说法中正确的是( )

A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体 B．库仑定律是实验定律

C．库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用

D．根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大

3．相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静电力为F，现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的2倍，则它们之间的静电力变为( ) FFA. B．4F C．2F D. 24

4．如图所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为( )

A．(－9)∶4∶(－36) B．9∶4∶36 C．(－3)∶2∶(－6) D．3∶2∶6

5．如图所示，两个点电荷，电荷量分别为q1＝4×10 C和q2＝－9×10 C，两者固定于相距20 cm的a、b两点上，有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动，该点电荷所处的位置是( ) A．距a点外侧40 cm处 B．距a点内侧8 cm处 C．距b点外侧20 cm处 D．无法确定

6. 两个正电荷q1和q2的电荷量都是3 C，静止于真空中的A、B两点，相距r＝2 m. (1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力．

(2)在它们连线上A点左侧P点，AP＝1 m，放置负电荷q3，q3＝－1 C，求q3所受的静电力．

【课后巩固】A组

1．关于点电荷的说法，正确的是（ ） A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷

－9

－9

3

D．一切带电体都可以看成是点电荷

2、真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果保持它们所带的电量不变，将它们之间的距离增大到原来的3倍，它们之间作用力的大小等于（ ） A.F B.3F C.F/3 D.F/9

3. A、B两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B间相互作用的库仑力将（ ） A.可能变大 B.可能变小 C.一定不变 D.无法确定

4.真空中两个相同的金属小球A和B，带电荷量分别为QA=2×10C和QB=4×10C，相互作用力为F.若将两球接触后再放回原处，则它们之间的作用力将变为（ ） A.9F/8 B.F C.8F/9 D.2F/3

5.有A、B、C三个塑料小球，A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的，如果A带正电，则（ ） A.B和C两球均带负电 B.B球带负电，C球带正电

C.B和C两球中必有一个带负电，而另一个不带电 D.B和C两球都不带电

6.（多选） 关于库仑定律的公式F=kQ1Q2/r，下列说法中正确的是（ ） A.当真空中两个电荷间距离r→∞时，它们间的静电力F→0 B.当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力F→∞ C.当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了

D.当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了

7. （多选）要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是（ ） A.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变 B.保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍

C.使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电荷间的距离减小为原来的1/2

D.保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的1/2

8.两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a和b，分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F.现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C先与a球接触，再与b球接触后移去，则a、b两球间静电力大小变为（ ）

A.F/2 B.3F/8 C.F/4 D.F/8 9. （多选）关于点电荷的说法中正确的是（ ） A、真正的点电荷是不存在 B、点电荷是一种理想化的物理模型 C、小的带电体就是点电荷

D、形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体

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