第2节 库仑定律
物理观念 1.知道点电荷的核心概念。 科学思维 1.通过抽象概括建立点电荷这种理想化模型。 2.进一步了解控制变量法在实验中的作用。 科学探究 经历探究实验过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定素养 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件。 3.会用库仑定律进行有关的计算。 性关系。
知识点一 探究影响电荷间相互作用力的因素
[观图助学]
小明同学用图中的装置探究影响电荷间相互作用力的因素。带电小球A、B之间的距离越近，摆角θ越大，这说明它们之间的库仑力越大。
1.实验原理：如图所示，小球B受Q的斥力，丝线偏离竖直方向。
F＝mgtan__θ，θ变大，F变大。 2.控制变量法
探究某一物理量与其他两个物理量的关系时，应先控制一个量不变，来研究另外两个量之间的关系，然后再控制另一个量不变，研究其他两个量之间的关系，最后总结出要研究的各个量之间的关系，这种控制变量研究其他量关系的方法叫控制变量法。 3.实验现象
(1)小球带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越小。 (2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越
大。
4.实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。 [思考判断]
(1)电荷之间相互作用力的大小只决定于电荷量的大小。(×)
(2)两电荷的带电荷量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大。(√)
知识点二 库仑定律
[观图助学]
观察上图，说出同种电荷和异种电荷之间的作用力的特点，试猜想：电荷与电荷之间的作用力与哪些因素有关？满足什么规律呢？ 1.库仑力：电荷间的相互作用力，也叫作静电力。
2.点电荷：带电体间的距离比自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可忽略时，可将带电体看作带电的点，即为点电荷。 3.库仑定律
(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与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。 q1q2
(2)表达式：F＝kr2，k＝9.0×109__N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：真空中的点电荷。 4.库仑力的叠加
(1)两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变。
(2)两个或者两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对其作用力的矢量和。 [思考判断]
(1)库仑力的大小与电性没有关系。(√)
(2)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等。(√)
(3)两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小。(×)
知识点三 库仑的实验
[观图助学]
库仑做实验用的装置叫作库仑扭秤，观察上图，猜想：库仑扭秤的巧妙体现在何处？
1.实验装置：库仑做实验用的装置叫作库仑扭秤。如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A使绝缘棒平衡。当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。 2.实验步骤
(1)改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出 力F与距离r的关系。
(2)改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力 F与带电荷量q之间的关系。 3.实验结论
1(1)力F与距离r的二次方成反比，即F∝r2。 (2)力F与q1和q2的乘积成正比，即F∝q1q2。
本实验巧妙地将力的测量转化成了角的测量，解决了力不可直接测量的麻烦。
探究影响电荷间相互作用力的因素的实验属于探究性实验，实验应用的是控制变量法。
q1q2
表达式F＝kr2，当r→0时，F→∞，这个结论不成立，因为当r→0时两带电体已不能看成点电荷，库仑定律已不再成立。
库仑力是“性质力”而不是“效果力”，它与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性。在实际应用时，库仑力与其他力一样，对物体的平衡或运动起着独立的作用，受力分析时不能漏掉。
库仑扭秤实验是物理学史上与卡文迪许扭秤(如图所示)实验相媲美的人类杰作，它蕴藏着人类最精粹的思想与方法。
在库仑扭秤实验中，在研究F与q、r的关系时，用到了控制变量法；为了改变qq
点电荷的电荷量，用到了电荷量均分的思想，把带电小球的电荷量q分为2，4，q
8，…为了比较力的大小，通过改变悬丝扭转的角度可以使较小的力得到放大。
核心要点
[观察探究]
如图，“嫦娥三号”月球探测器升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电。
对“点电荷”的理解
第2节 库仑定律
