《庫侖定律（第二課時）》實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

電荷之間的作用力F與q1和q2的乘積成正比；與距離r的二次方成反比。復(fù)習(xí)回顧想一想？三、庫侖定律

真空中兩個靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。電荷間這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力。1.內(nèi)容2.表達(dá)式比例系數(shù)k

叫做靜電力常量，國際單位制中，k=9.0×109N·m2/C2三、庫侖定律（1）適用條件：靜止點(diǎn)電荷真空中3.理解三、庫侖定律（2）相互作用力的方向

：在它們的連線上。++q1q2r——F斥F斥F斥F斥+—F引F引三、庫侖定律3.理解+ABC+—F斥F引例如：A、B、C三個點(diǎn)電荷固定在某一條直線上，

A、B均帶正電，C帶負(fù)電，分析帶電體A和C對B庫侖力的方向。（2）相互作用力的方向（1）庫侖定律是電學(xué)發(fā)展史上的第一個定量實(shí)驗(yàn)定律。4.

意義三、庫侖定律放大思想轉(zhuǎn)化思想均分思想理想化模型思想（2）類比法在庫侖定律建立過程中發(fā)揮了重要作用。4.

意義三、庫侖定律四、靜電力的計算算一算？【例題1】在氫原子內(nèi)，氫原子核與電子之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子核與電子之間的靜電力和萬有引力。分析：氫原子核與質(zhì)子所帶的電荷量相同，是1.60×10-19C。電子帶負(fù)電，所帶的電荷量也是1.60×10-19C。質(zhì)子質(zhì)量為1.67×10-27kg，電子質(zhì)量為9.1×10-31kg。解：根據(jù)庫侖定律，它們之間的靜電力根據(jù)萬有引力定律，它們之間的萬有引力分析：氫原子核與質(zhì)子所帶的電荷量相同，是1.60×10-19C。電子帶負(fù)電，所帶的電荷量也是1.60×10-19C。質(zhì)子質(zhì)量為1.67×10-27kg，電子質(zhì)量為9.1×10-31kg。氫原子核和電子之間的靜電力遠(yuǎn)大于萬有引力。研究微觀粒子的相互作用時，經(jīng)常忽略萬有引力。四、靜電力的計算通過以上對靜電力和萬有引力的研究討論，請比較庫侖定律和萬有引力定律有哪些相似和不同之處？

想一想？庫侖定律與萬有引力定律的對比

體現(xiàn)自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性相似處分別跟電荷量的乘積和質(zhì)量的乘積成正比都跟距離的平方成反比不同處靜電力有吸引和排斥力，萬有引力只有吸引力靜電力是帶電體間的作用，萬有引力是任何兩個物體間的作用算一算？四、靜電力的計算【例題2】真空中有三個帶正電的點(diǎn)電荷，它們固定在邊長為50cm的等邊三角形的三個頂點(diǎn)上，每個點(diǎn)電荷的電荷量都是2.0×

10-6C，求它們各自所受的靜電力。q1q2q3＋＋＋q1q2q3F2FF1＋＋＋四、靜電力的計算

分析：q3共受F1和F2兩個力的作用，q1=q2=q3=q，相互間的距離r

都相同。根據(jù)平行四邊形定則合力的方向?yàn)閝1與q2連線的垂直平分線向外。每個點(diǎn)電荷所受的靜電力大小相等，數(shù)值均為0.25N，方向均為另外兩個點(diǎn)電荷連線的垂直平分線向外。

兩個或兩個以上點(diǎn)電荷對某一個點(diǎn)電荷的作用力，等于各個點(diǎn)電荷單獨(dú)對這個點(diǎn)電荷作用力的矢量和。兩個或兩個以上點(diǎn)電荷間的靜電力求解四、靜電力的計算四、靜電力的計算拓展：想一想？如果從q1到q2的連線是一根均勻帶電的直棒，所帶的電荷量為（q1+

q2），那么此棒對q3的作用力方向如何變化？q1+q2q3＋＋＋＋＋四、靜電力的計算想一想？q1+q2q3＋＋＋＋＋教材P9小結(jié)帶電物體的相互作用力物理觀念相互作用觀類比思想模型建構(gòu)放大思想均分思想科學(xué)思維庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論與解釋

問題/證據(jù)解釋/交流科學(xué)探究電力力學(xué)中的作用力點(diǎn)電荷質(zhì)點(diǎn)微小量放大電荷量均分

提出物理問題富蘭克林伽利略的科學(xué)方法形成猜想和假設(shè)普利斯特利卡文迪什設(shè)計實(shí)驗(yàn)與制定方案獲取和處理信息基于證據(jù)得出結(jié)論庫侖小結(jié)科學(xué)探究探究一對“點(diǎn)電荷”的理解【情境導(dǎo)引】某次物理課上,甲、乙兩位同學(xué)探討點(diǎn)電荷的對話如下:甲:“由于帶電體A的體積很小,故它一定是點(diǎn)電荷?！币?“由于帶電體B的帶電荷量很小,故它一定是點(diǎn)電荷?！?1)甲、乙兩位同學(xué)的觀點(diǎn),你認(rèn)為誰的正確?為什么?(2)什么是點(diǎn)電荷?現(xiàn)實(shí)中有點(diǎn)電荷嗎?要點(diǎn)提示

(1)甲、乙同學(xué)的觀點(diǎn)都不正確,一個帶電體能否看作點(diǎn)電荷,不能只看它的體積大小,也不能只看它的帶電荷量多少。(2)點(diǎn)電荷是一種理想模型,它是不計大小的帶電體,現(xiàn)實(shí)中顯然不存在?！局R歸納】1.特點(diǎn):點(diǎn)電荷是只有電荷量,沒有大小、形狀的理想化模型,類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn),實(shí)際上并不存在。2.條件:帶電體能否看成點(diǎn)電荷視具體問題而定,不能單憑它的大小和形狀下結(jié)論。如果帶電體的大小比帶電體間的距離小得多,則帶電體的大小及形狀就可以忽略,此時帶電體就可以看成點(diǎn)電荷。要點(diǎn)筆記

如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,就可以忽略形狀、大小等次要因素,只保留對問題有關(guān)鍵作用的電荷量這一主要因素,這樣處理會使問題大為簡化,對結(jié)果又沒有太大的影響,這是物理學(xué)上經(jīng)常用到的方法?！镜淅痉丁坷?

下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是(

)A.任何帶電球體,都可看成電荷全部集中于球心的點(diǎn)電荷B.體積很大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷C.當(dāng)兩個帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離時,可將這兩個帶電體看成點(diǎn)電荷D.一切帶電體都可以看成點(diǎn)電荷答案

C解析

能否把一個帶電體看作點(diǎn)電荷,不能以它的大小而論,應(yīng)該根據(jù)具體情況而定,若它的大小和形狀以及電荷分布狀況可不予考慮,就可以將其看成點(diǎn)電荷。故選項A、B、D錯誤,選項C正確。變式訓(xùn)練1(多選)關(guān)于點(diǎn)電荷,下列說法正確的是(

)A.點(diǎn)電荷是電荷量和體積都很小的帶電體B.點(diǎn)電荷是一種理想模型C.點(diǎn)電荷的最小帶電荷量等于元電荷D.球形帶電體都可以看作點(diǎn)電荷答案

BC解析

點(diǎn)電荷是一種物理模型,實(shí)際中并不存在,選項B正確;一個帶電體能否看成點(diǎn)電荷,不是看它是否很小,而是看它的大小和形狀以及電荷分布狀況對所研究的問題的影響是否可以忽略不計,若可以忽略不計,則它就可以看作點(diǎn)電荷,否則就不能看作點(diǎn)電荷,選項A、D錯誤;所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,選項C正確。探究二庫侖定律的理解和應(yīng)用【情境導(dǎo)引】原子結(jié)構(gòu)模型示意圖如圖所示。該模型中,電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動,就像地球的衛(wèi)星一樣。觀察圖片,思考:電子做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力是由原子核對電子的萬有引力提供的嗎?要點(diǎn)提示

原子核對電子的庫侖力提供了向心力,兩者間的萬有引力要比庫侖力小得多,完全可以忽略不計。【知識歸納】1.靜電力的確定(1)大小:利用庫侖定律計算靜電力時不必將表示電性的正、負(fù)號代入公式,只代入q1和q2的絕對值即可。(2)方向:利用同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引來判斷。2.兩個點(diǎn)電荷之間的庫侖力遵守牛頓第三定律不論電荷量大小如何,兩點(diǎn)電荷間的庫侖力大小總是相等的。3.庫侖定律的適用范圍(1)庫侖定律只適用于能看成點(diǎn)電荷的帶電體之間的相互作用。(2)兩個形狀規(guī)則的均勻球體相距較遠(yuǎn)時可以看作點(diǎn)電荷;相距較近時不能看作點(diǎn)電荷,此時球體間的作用力會隨著電荷的分布而變化?！镜淅痉丁坷?有兩個完全相同的帶電絕緣金屬球A、B,分別帶有電荷量QA=8×10-9C,QB=-3.2×10-9C。問:(1)讓兩絕緣金屬球接觸后,A、B所帶電荷量各是多少?此過程中電荷發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移了多少?(2)A、B兩球接觸前固定好,讓第三個與它們相同的不帶電小球C反復(fù)與A、B接觸,最終A、B兩球的電荷量和電性如何?答案

(1)均為2.4×10-9C

電子由B球轉(zhuǎn)移到了A球,轉(zhuǎn)移的電荷量為5.6×10-9C

(2)均為1.6×10-9C

均帶正電解析

(1)兩金屬球接觸時,電荷量少的負(fù)電荷先被中和,剩余的正電荷再重新分配,即接觸后兩小球的電荷量在接觸過程中,電子由B球轉(zhuǎn)移到A球,自身的“凈”電荷全部中和后,繼續(xù)轉(zhuǎn)移,直至其帶QB'的正電荷,這樣,共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為ΔQ=QB'-QB=2.4×10-9

C-(-3.2×10-9

C)=5.6×10-9

C。(2)由于三球完全相同,反復(fù)接觸后三球最終電荷量相同,均分中和后的電荷量,故A、B均帶正電,電荷量為規(guī)律方法

接觸起電時電荷量的分配規(guī)律1.導(dǎo)體接觸起電時電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)。2.當(dāng)兩個完全相同的金屬球接觸后,電荷量將平均分配。(1)若兩個球原先帶同種電荷,則電荷量相加后均分;(2)若兩個球原先帶異種電荷,則電荷量先中和再均分。例3(多選)兩個用相同材料制成的半徑相等的帶電金屬小球,相距很遠(yuǎn)放置,其中一個球帶的電荷量是另一個的5倍,它們之間的庫侖力大小是F?，F(xiàn)將兩球接觸后再放回原處,它們之間的庫侖力大小可能為(

)答案

BD規(guī)律方法

對于庫侖定律和電荷守恒定律綜合應(yīng)用的問題,有時需要考慮兩電荷之間的作用力是引力還是斥力,或者說要考慮兩電荷是同號還是異號。變式訓(xùn)練2有三個完全相同的金屬小球A、B、C,A所帶電荷量為+7Q,B所帶電荷量為-Q,C不帶電。將A、B固定起來,然后讓C反復(fù)與A、B接觸,最后移去C,A、B間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼?

)答案

C探究三靜電力的疊加【情境導(dǎo)引】如圖所示,真空中有三個點(diǎn)電荷A、B、C,它們固定在邊長為a的等邊三角形的三個頂點(diǎn)上,電荷量都是Q,則電荷C所受的靜電力方向向哪?要點(diǎn)提示

以C為研究對象,共受到F1和F2的作用,相互間的距離都相同。故F1=F2。根據(jù)平行四邊形定則,合靜電力的方向沿A與B連線的垂直平分線斜向下?！局R歸納】1.真空中兩個靜止點(diǎn)電荷間相互作用力的大小只跟這兩個點(diǎn)電荷的電荷量及間距有關(guān),跟它們的周圍是否存在其他電荷無關(guān)。2.若空間存在多個點(diǎn)電荷,某點(diǎn)電荷受到的作用力等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)對這個點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。要點(diǎn)筆記

靜電力是一種性質(zhì)力,遵守力的所有規(guī)律?！镜淅痉丁坷?如圖所示,在A、B兩點(diǎn)分別放置點(diǎn)電荷Q1=+2×10-14C和Q2=-2×10-14C,在AB的垂直平分線上有一點(diǎn)C,且AB=AC=BC=6×10-2m。如果有一個電子在C點(diǎn),它所受到的靜電力的大小和方向如何?答案

8.0×10-21N,方向平行于AB向左

解析

電子在C點(diǎn)同時受A、B點(diǎn)的兩點(diǎn)電荷對它的靜電力FA、FB作用,如圖所示,由庫侖定律得

=8.0×10-21

N。由平行四邊形定則和幾何知識得:在C點(diǎn)的電子受到的靜電力F=FA=FB=8.0×10-21

N,方向平行于AB向左。規(guī)律方法

當(dāng)多個帶電體同時存在時,每兩個帶電體間的靜電力都遵守庫侖定律。某一帶電體同時受到多個靜電力作用時可利用力的平行四邊形定則求出其合力。這就是靜電力的疊加原理。變式訓(xùn)練3如圖所示,等邊三角形ABC,邊長為L,在頂點(diǎn)A、B處有等量同種正點(diǎn)電荷QA、QB,QA=QB=Q,求在頂點(diǎn)C處的正點(diǎn)電荷QC(QC已知)所受的靜電力大小。解析

正點(diǎn)電荷QC在C點(diǎn)的受力情況如圖所示,QA、QB對QC的作用力大小和方向都不因其他電荷的存在而改變,仍然遵守庫侖定律。拓展探究非點(diǎn)電荷間的靜電力求法【典例示范】例5如圖所示,一個半徑為R的絕緣圓環(huán)均勻帶電,ab為一極小的缺口,缺口長為L(L?R),圓環(huán)的帶電荷量為Q(正電荷),在圓心O處放置一帶電荷量為q的負(fù)點(diǎn)電荷,試求負(fù)點(diǎn)電荷受到的庫侖力的大小和方向。規(guī)律方法

對于不能視為點(diǎn)電荷的問題,可利用對稱性、割補(bǔ)法等,化非點(diǎn)電荷為點(diǎn)電荷,這樣可使難點(diǎn)得以突破,公式得以運(yùn)用,問題可迎刃而解。變式訓(xùn)練4

如圖所示,半徑為R的絕緣球殼上均勻帶有電荷量為+Q的電荷,另一電荷量為+q的點(diǎn)電荷放在球心處,由于對稱性,點(diǎn)電荷受力為零?，F(xiàn)在球殼上挖去半徑為r(r?R)的一個小圓孔,則此時置于球心的點(diǎn)電荷所受靜電力的大小為多少?方向如何?(已知靜電力常量為k)解析

解法一

由于球殼上均勻帶電,原來每條直徑兩端相等的一小塊面積上的電荷對球心處點(diǎn)電荷的靜電力相互平衡。當(dāng)在球殼上挖去半徑為r的小圓孔后,因?yàn)槭墙^緣球殼,其余部分的電荷分布不改變,所以其他直徑兩端的電荷對球心處點(diǎn)電荷的作用力仍相互平衡,剩下的就是與小圓孔相對的半徑也為r的一小塊圓面上的電荷對它的作用力。又r?R,所以這一帶電小圓面可看成點(diǎn)電荷,庫侖定律適用。小塊圓面上的電荷量為解法二

根據(jù)中和的特點(diǎn)可知,挖去的小圓孔相當(dāng)于在此處加上了等量的異種電荷,因?yàn)橥暾驓η蛐奶幍狞c(diǎn)電荷的靜電力為零,則被挖去小圓孔后的球殼對球心處點(diǎn)電荷的靜電力等于在小圓孔處補(bǔ)上的等量異種電荷探究四靜電力作用下的平衡問題【情境導(dǎo)引】如圖所示,