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1、第第2节静电力库仑定律节静电力库仑定律课标定位定位学学习目目标：1.知道点知道点电荷的概念，体会科学研荷的概念，体会科学研究中理想化模型的究中理想化模型的应用用2理解理解库仑定律的含定律的含义及其表达公式适用条及其表达公式适用条件，并能件，并能够用公式用公式进行相关行相关计算算重点重点难点：点：1.对点点电荷的理解荷的理解2库仑定律的适用条件及其定律的适用条件及其应用用 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第2节节静静电电力力库库仑仑定定律律课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、静一、静电力与点力与点电荷模型荷模型1物理学上把本身的物理学上把
2、本身的_比相互之比相互之间的距离的距离_得多的得多的带电体叫做点体叫做点电荷荷2两个两个带电体能否体能否视为点点电荷，要看它荷，要看它们本本身的身的_是否比它是否比它们之之间的距离小得多，而的距离小得多，而不是看物体不是看物体_有多大有多大线度度小小线度度本身本身二、二、库仑定律定律1内容：真空中两个点内容：真空中两个点电荷之荷之间的相互作用的相互作用力力F的大小，跟它的大小，跟它们的的电荷量荷量Q1、Q2的乘的乘积成成_，跟它，跟它们的距离的距离r的的_成反比；作成反比；作用力的方向沿着它用力的方向沿着它们的的_同种同种电荷相斥荷相斥,异种异种电荷相吸荷相吸正比正比二次方二次方连线2表达式：
3、表达式：F _；其中；其中Q1、Q2表示两个表示两个点点电荷的荷的_ ，r表示它表示它们的的_，k为比比例系数，也叫例系数，也叫_，k 9.0109 Nm2/C2.电荷量荷量距离距离静静电力常量力常量提示：提示：不不对r0时不能看成点不能看成点电荷，公式不荷，公式不能适用能适用三、静三、静电力与万有引力的比力与万有引力的比较1库仑定律描述的是由于物体定律描述的是由于物体_引起的相引起的相互作用，其作用力的大小跟互作用，其作用力的大小跟带电体的体的_及及_有关有关2万有引力定律描述的是由于物体具有万有引力定律描述的是由于物体具有_引起的相互作用，其作用力的大小跟物体引起的相互作用，其作用力的大小
4、跟物体_及及_有关有关带电距离距离质量量距离距离电荷量荷量多少多少质量的大小量的大小3二者的相似：两种力都与二者的相似：两种力都与_成成反比；两个公式中都有与作用力有关的物理量反比；两个公式中都有与作用力有关的物理量(电量或量或质量量)的乘的乘积，且两种力都与乘，且两种力都与乘积成正成正比；两种力的方向都在两物体的比；两种力的方向都在两物体的连线上上4二者的不同：静二者的不同：静电力可能是力可能是_力，也可能力，也可能是是_力；而万有引力只能是力；而万有引力只能是_力力距离的二次方距离的二次方斥斥引引引引核心要点突破核心要点突破一、一、对点点电荷的理解荷的理解1点点电荷：当荷：当带电体体间的距
5、离比它的距离比它们自身的自身的大小大得多，以至大小大得多，以至带电体的形状、大小及体的形状、大小及电荷荷分布状况分布状况对它它们之之间相互作用力的影响可以忽相互作用力的影响可以忽略不略不计时，这样的的带电体就可以看成体就可以看成带电的点的点,叫做点叫做点电荷荷(1)点点电荷是只有荷是只有电荷量，没有大小、形状的理荷量，没有大小、形状的理想化模型，想化模型，类似于力学中的似于力学中的质点，点，实际中并不中并不存在存在(2)一个一个带电体能否看成点体能否看成点电荷，是相荷，是相对于具体于具体问题而言的，不能而言的，不能单凭其大小和形状确定凭其大小和形状确定2举例例说明明(1)均匀均匀带电球体，半径
6、球体，半径为R.若若电荷分布不荷分布不变,研究研究rR的任何点的的任何点的电场分布分布时，可看成点，可看成点电荷，与荷，与电荷量集中的球心的点等效；荷量集中的球心的点等效；若若电荷荷分布是可改分布是可改变的，在附近放另一个的，在附近放另一个电荷荷时，其，其表面表面电荷量的分布荷量的分布发生改生改变，就不能看成点，就不能看成点电荷；荷；若研究的位置离得很若研究的位置离得很远(rR)，就可以，就可以把球看成点把球看成点电荷荷(2)板状板状带电体或杆状体或杆状带电体，体，对于附近的其他于附近的其他电荷，均不能看成点荷，均不能看成点电荷，只有你研究的位置荷，只有你研究的位置到到电荷的距离荷的距离远远大
7、于大于带电体的体的线度度时，才能，才能当作点当作点电荷荷处理理即即时应用用(即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀)1下列关于点下列关于点电荷荷说法法错误的是的是()A电子和子和质子在任何情况下都可子在任何情况下都可视为点点电荷荷B均匀均匀带电的的绝缘球体在球体在计算算库仑力力时一般一般可可视为点点电荷荷C带电的的细杆在一定条件下可以杆在一定条件下可以视为点点电荷荷D带电的金属球有的金属球有时能能视为点点电荷，有荷，有时不不能能视为点点电荷荷解析：解析：选A.带电体能否体能否视为点点电荷，要看它荷，要看它们本身的本身的线度是否比它度是否比它们之之间的距离小得多，而的距离小得多，而不是看物体本身有多大
8、，也不是看它所不是看物体本身有多大，也不是看它所带的的电荷量有多大荷量有多大3两个两个电荷荷间的距离的距离r0时，两，两电荷已失去荷已失去了点了点电荷的前提条件，所以荷的前提条件，所以违背了背了库仑定律的定律的适用条件，不能再运用适用条件，不能再运用库仑定律定律计算两算两电荷荷间的相互作用力因此不能的相互作用力因此不能认为F.4库仑力具有力的一切性力具有力的一切性质，相互作用的两，相互作用的两个点个点电荷之荷之间的作用力遵守牛的作用力遵守牛顿第三定律，第三定律，应用用库仑定律定律时仍仍应该对带电体体进行受力分析行受力分析库仑力同力同样遵守平行四遵守平行四边形定形定则，在解决多个，在解决多个电荷
9、相互作用荷相互作用时矢量合成法矢量合成法则同同样有效有效.5式中各量的式中各量的单位要位要统一用国一用国际单位，与位，与k9.0109 Nm2/C2 统一一6如果一个点如果一个点电荷同荷同时受到另外的两个或更受到另外的两个或更多的点多的点电荷的作用力，可由静荷的作用力，可由静电力叠加的原理力叠加的原理求出合力求出合力即即时应用用(即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀)2(2011年福州高二年福州高二单元元检测)对于于库仑定律的定律的理解理解错误的是的是()A库仑定律适用于真空中的点定律适用于真空中的点电荷荷B当半径当半径为r的两的两带电小球相距小球相距为r时，可用，可用库仑定律定律计算它算它们间的
10、静的静电力力C在干燥空气中的两个点在干燥空气中的两个点电荷荷间的静的静电力可力可用用库仑定律定律计算算D相互作用的两个点相互作用的两个点电荷，不荷，不论它它们的的电荷荷量是否相同，它量是否相同，它们各自所受的各自所受的库仑力大小一定力大小一定相等相等解析：解析：选B.库仑定律的适用条件是真空中的点定律的适用条件是真空中的点电荷，干燥空气中的点荷，干燥空气中的点电荷也近似适用，故荷也近似适用，故A、C正确；半径正确；半径为r的两小球距离是的两小球距离是r时，不能看做点，不能看做点电荷，故荷，故库仑定律不适用，定律不适用，B错误；两点；两点电荷荷间的静的静电力是一力是一对作用力与反作用力，大小一定
11、作用力与反作用力，大小一定相等，故相等，故D正确正确三、三、电场力与万有引力的比力与万有引力的比较库仑定律定律万有引力定律万有引力定律公式公式产生生原因原因存在于存在于电荷荷间，不只，不只有吸引也可能有排斥有吸引也可能有排斥只要有只要有质量就有引力量就有引力,因此称因此称为万有引力万有引力相互相互作用作用库仑力与它力与它们电荷量荷量的乘的乘积成正比成正比吸引力与它吸引力与它们质量的量的乘乘积成正比成正比相似相似与距离的平方成反比遵从牛与距离的平方成反比遵从牛顿第三定律第三定律特特别提醒：提醒：(1)库仑力和万有引力是不同性力和万有引力是不同性质的的力力(2)万有引力定律适用万有引力定律适用时，
12、库仑定律不一定适用定律不一定适用.即即时应用用(即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀)3.如如图121所示，两个所示，两个质量均量均为m的完全相的完全相同的金属球壳同的金属球壳a与与b，其壳，其壳层的厚度和的厚度和质量分布量分布均匀，将它均匀，将它们固定于固定于绝缘支座上，两球心支座上，两球心间的的距离距离L为球半径的球半径的3倍若使它倍若使它们带上等量异种上等量异种电荷，使其荷，使其电荷量的荷量的绝对值均均为Q，那么，那么，a、b两球之两球之间的万有引力的万有引力F引引与与库仑力力F库分分别为()图121解析：解析：选D.万有引力定律适用于两个可看成万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，点的物
13、体，虽然两球心然两球心间的距离的距离L只有其半径只有其半径r的的3倍，但由于其壳倍，但由于其壳层的厚度和的厚度和质量分布均匀量分布均匀,两球壳可看成两球壳可看成质量集中于球心的量集中于球心的质点因此，点因此，可以可以应用万有引力定律由用万有引力定律由错解原因分析可知解原因分析可知,此此时两小球不能看成点两小球不能看成点电荷，即荷，即库仑定律不适定律不适用用综上所述，上所述，对于于a、b两两带电球壳的整体来球壳的整体来说，满足万有引力定律的适用条件，不足万有引力定律的适用条件，不满足足库仑定律的适用条件，故只有定律的适用条件，故只有选项D正确正确. 两个半径均两个半径均为r的金属球放在的金属球放
14、在绝缘支架支架上，两球面最近距离上，两球面最近距离为r，带等量异种等量异种电荷，荷，电荷量荷量为Q，两球，两球间的静的静电力力为下列下列选项中的中的哪一个哪一个()课堂互动讲练课堂互动讲练库仑定律条件的应用库仑定律条件的应用例例例例1 1图122【精【精讲精析】精析】两球两球间距和球本身大小差不多距和球本身大小差不多,不符合不符合简化化为点点电荷的条件，因荷的条件，因为库仑定律的定律的公式公式计算算仅适用于点适用于点电荷，所以不能用公式荷，所以不能用公式计算我算我们可以根据可以根据电荷荷间的相互作用的相互作用规律作一律作一个定性分析由于两个定性分析由于两带电体体带等量异种等量异种电荷，荷，电荷
15、荷间相互吸引，因此相互吸引，因此电荷在荷在导体球上体球上的分布的分布【答案】【答案】B【方方法法总结】库仑定定律律另另一一条条件件是是“真真空空中中”，一一般般在在没没有有特特殊殊说明明的的情情况况下下，都都可可按按真真空空来来处理理本本题若若不不考考虑到到库仑定定律律的的适适用用条条件件，很很容容易易根根据据库仑定定律律计算算选择A.实际上上在在本本题中中两两球球不不符符合合简化化为点点电荷荷的的条条件件，因因此此不能使用不能使用库仑定律定律计算算 (2011年太原年太原质检)如如图123所示，所示，悬挂在挂在O点的一根不点的一根不可伸可伸长的的绝缘细线下端有一个下端有一个带电荷量不荷量不变
16、的小球的小球A.在两次在两次实验中，均中，均缓慢移慢移动另一另一带同种同种电荷荷的小球的小球B.当当B到达到达悬点点O的正下方的正下方并与并与A在同一水平在同一水平线上上时，A处于于库仑力作用下的平衡问题库仑力作用下的平衡问题例例例例2 2图123受力平衡，受力平衡，悬线偏离偏离竖直方向的角度直方向的角度为，若，若两次两次实验中中B的的电荷量分荷量分别为q1和和q2，分分别为30和和45.则q2/q1为()【精【精讲精析】精析】设细线长为l，A的的带电荷量荷量为Q.A与与B处在同在同一水平一水平线上，以上，以A为研究研究对象，象，受力分析作出受力受力分析作出受力图，如，如图124所示根据平衡条
17、件可所示根据平衡条件可知，知，库仑力跟重力的合力与力跟重力的合力与细线的拉力等大反向，由几何关系列式得的拉力等大反向，由几何关系列式得图124【答案】【答案】C【方法【方法总结】对于力于力电综合合问题，其解决，其解决问题的关的关键仍然是研究仍然是研究对象的象的选取和正确的受力取和正确的受力分析，但要注意分析，但要注意库仑力的大小不力的大小不仅和距离有关和距离有关,而且而且还与所与所带电量有关，量有关，库仑力的力的变化又会化又会导致物体的受力情况和位置的改致物体的受力情况和位置的改变 (2011年年龙岩高二岩高二综合合检测)在真空中有在真空中有两个相距两个相距为r的点的点电荷荷A和和B，带电荷量
18、分荷量分别为q1q和和q24q，若要将第三个，若要将第三个电荷荷q3放入，放入，要求放入要求放入q3后三后三电荷均荷均处于平衡状于平衡状态，对q3的的电荷量及荷量及电性有何要求？性有何要求？同一直线上静电力的合成同一直线上静电力的合成例例例例3 3【思路点【思路点拨】解此解此题注意以下几点：注意以下几点：(1)正确正确选取研究取研究对象并受力分析象并受力分析(2)根据根据库仑力公式力公式计算每个算每个电荷的受力大小荷的受力大小.(3)根据静根据静电力的叠加力的叠加结合平衡条件列方程求合平衡条件列方程求解解.【自主解答】【自主解答】(1)若若A、B固定，固定，要要让q3平衡，只需是平衡，只需是q
19、3所受的所受的A、B对它的静它的静电力大小相等，方向相反即可力大小相等，方向相反即可让q3受力平衡，必受力平衡，必须和和q1、q2在同一直在同一直线上，因上，因为q1、q2带异种异种电荷，所以荷，所以q3不可能在它不可能在它们之之间再根据再根据库仑定律，静定律，静电力和距离的平方成力和距离的平方成反比可推知反比可推知q3应该在在q1、q2的的连线上，且在上，且在q1的外的外侧(离离电荷量小的荷量小的电荷近一点的地方荷近一点的地方)设图【答案】【答案】A、B固定固定时，对q3的的电性和性和电荷量荷量没有要求；没有要求；A、B不固定不固定时，q34q，xr.图126变式式训练如如图126所示，同一直所示，同一直线上的上的三个点三个点电荷荷q1、q2、q3恰好都恰好都处于平衡状于平衡状态，除受相互作用的静除受相互作用的静电力外不受其他外力作用，力外不受其他外力作用，已知已知q1、q2间的距离是的距离是q2、q3间距离的距离的2倍，下倍，下列列说法不正确的是法不正确的是().Aq1、q3为正正电荷，荷，q2为负电荷荷Bq1、q3为负电荷，荷，q2为正正电荷荷Cq1q2q33649Dq1 q2 q39 4
