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1、1库仑定律教学目标：1、 知道两种电荷、点电荷、试探电荷的概念及电荷守恒定律2、掌握真空中的库仑定律，并能处理带电粒子的平衡与运动教学重点：库仑定律 带电粒子的平衡与运动教学难点：库仑定律 带电粒子的平衡与运动教学过程：一、知识点回顾：（一） 、两种电荷 电荷守恒定律1 正、负电荷的规定自然界只存在正、负两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。2 电荷守恒定律电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中总量保持不变。3 元电荷所有带电体的电量都是 e 的整数倍，电荷量 e 被称为元电荷。1e=1.6 C19
2、0（二） 、库仑定律1内容： 真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。友情提醒：“真空中” 、 “点电荷” 、 “二次方”2公式： 其中 k 为静电力常量， k=9010 9 Nm2/c221rqkF3成立条件真空中（空气中也近似成立） ，点电荷。2关注：带电体可视为点电荷的条件带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。即带电体的线度比两带电体之间的距离小得多二、典型应用1.理解：电荷的代数和的含义【例 1】真空中两个静止的点电荷相距 10 cm，它们之间的相互作用力大小为9104 N，当它们结合在一起时，
3、形成一个带电荷量为 3108 C 的点电荷，原来两个点电荷所带电荷量各为多少？某同学求解如下：根据电荷守恒定律： q1 q2310 8 C a 根据库仑定律：q1q2 Fr2/k910 4 (10102 )2/(9109) C2110 15 C2 b以 q2 b/q1代入式得 q aq1 b0，解得21q1 (a 2) (3108 ) C12 12 910 16 410 15根号中的数值小于 0，经检查，运算无误.试指出求解过程中的问题并给出正确的解答.【解析】题中仅给出相互作用力的大小，不能确定两 个点电荷的电性，所以可能带同种电荷，也可能带异种电荷，该同学只按同种电荷计算，无解，说明两个点
4、电荷可能带异种电荷，应再解：由 q1 q2310 8 C a， q1q2110 15 C2 b得 q aq1 b021由此解得 q1510 8 C， q2210 8 C【思维提升】(1)在应用库仑定律，通过库仑力求电荷量时，只能求出两个电荷量的乘积，若要再分别求两个电荷量，必须考虑到由于带电性的相同和不同会出现的多解.(2)应用电荷守恒定律时，要理解“电荷的代数和”的含义，列方程时要注意电荷量的正、负号.2.电荷守恒定律与库仑定律的综合运用例 2两个半径为 r 的相同的金属小球，带电量之比为 17，相距 L 且 Lr,两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的（ ）A B. C
5、. D.747379716解析: Lr 说明什么？ （两小球可看成电电荷） ； 相互接触过程中会发生什么现象？（电荷从一个小球转移到另一个小球） 相互接触后各自带电量如何？（因两金属小球相同,根据对称性可得：相互接触后带电量均分）3 若两金属小球带同种电荷,则相互接触后带电量之比为 44 若两金属小球带异种电荷, 则相互接触后带电量之比为 33根据 可得相互作用力可能为原来的 或 21rqkF71693.应用库仑定律的条件例 3A 和 B 两个相同的金属小球，半径皆为 r,带电量分别+Q 和+2Q，当两球球心间距离为 3r 时，它们的库仑力为 （ C ）A等于 B 大于 C 小于 D.无法确定
6、29rkQ29rk29rkQ解析:A、B 能否看成电电荷？若认为 A、B 两球所带电量集中于球心则两者间的库仑力多大？能不能等效的认为 A、B 两球所带电量集中于球心？它们的库仑力大小与 什么关系呢？ 29rkQ若 A、B 带异种电荷呢？ 库仑力与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近， r 都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r） 。4.带电体的平衡例 4 在真空中同一条直线上的 A、 B 两点固定有电荷量分别为+4 Q 和- Q 的点电荷。将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？若要求这三个点
7、电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？解析：若第三个点电荷 C 带正电+4QA B -Q+4Q -QBCAFBCAFACB4若第三个点电荷 C 带负电所以，不论 C 电性如何，只能在 B 点的右侧设 A、B 之间的距离为 r, B、C 之间的距离为 x根据平衡条件及库仑定律得：22)(4xQkrkCcrx解除锁定后，C 处的点电荷肯定在电场力作用下平衡了；要使 A、 B 两个点电荷都处于平衡，C 只能带正电 对 B： 224xQkrcQc4规律：三个点电荷都只在电场力作用下保持静止遵循：两同夹异，两大夹小例 5已知如图，带电小球 A、 B 的电
8、荷分别为 QA、 QB， OA=OB，都用长 L 的丝线悬挂在 O 点。静止时 A、 B 相距为 d。为使平衡时 AB 间距离减为 d/2，可采用以下哪些方法A 将 小 球 A、 B 的质量都增加到原来的 2 倍B 将 小 球 B 的 质 量 增 加 到 原 来 的 8 倍C 将 小球 A、 B 的电荷量都减小到原来的一半D 将 小球 A、 B 的电荷量都减小到原来的一半，同时将小 球 B 的 质 量 增 加 到 原 来 的 2倍解：本题实质上就是判断 A、 B 之间的距离跟哪些因素有关？成什么关系？由 B 的共点力平衡图知 ，LdgmF而 ， 可知2dQkFA选 BD3mgLQkBAOABm
9、BgFNLd+4Q -QABCFCAFCB5点评：从题型上看本题属于力的平衡问题，关键：画出 B 球的受力示意图并建立完整的平行四边形，涉及某几何三角形的边长的平衡问题，可优先考虑利用相似三角形对应边成比例列式求解。5.带电体的运动例 6已知如图，光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球 A、 B，带电量分别为 -2Q 与-Q。现在使它们以相同的初动能 E0开始相向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为 E1和 E2。有下列说法： E1=E2 E0， E1=E2= E0， 接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 两球必将同时返回各自的出发点。
10、其中正确的是A B C D解：由牛顿定律的观点看，两球的加速度大小始终相同，相同时间内的位移大小一定相同，必然在连线中点相遇，又同时返回出发点。由动量观点看，系统动量守恒，两球的速度始终等值反向，也可得出结论：两球必将同时返回各自的出发点。且两球末动量大小和末动能一定相等。从能量观点看，两球接触后的电荷量都变为 -1.5Q，在相同距离上的库仑斥力增大，返回过程中电场力做的正功大于接近过程中克服电场力做的功，由功能关系，系统机械能必然增大，即末动能增大。选 C。本题引出的问题是：两个相同的带电小球（可视为点电荷） ，相碰后放回原处，相互间的库仑力大小怎样变化？讨论如下：等量同种电荷， F /=F；等量异种电荷， F /=0F；不等量异种电荷 F /F、 F /=F、 F /F 都有可能，当满足 q1=（32 ） q2时 F /=F。三、课堂小结：静电学问题和力学问题的处理思路是一样的，首先，确定研究对象，然后两分析即分析受力与状态，建立坐标系列方程求解。四、布置作业：课时作业五、教学后记：A B -Q-2Q
