第2节
库仑定律
1.点电荷是理想模型, 当带电体的大小和形状在研究的问题中的 影响可以忽略时, 带电体可被看成点电荷。
q1q22．库仑定律表达式为F＝k2, 此式仅适用于真空中的点电荷。
r9
静电力常量k＝9.0×10 N·m2/C2。
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
1．实验原理：如图所示, 小球受Q的斥力, 丝线偏转。
F＝mgtan_θ, θ变大, F变大。 2．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。 3．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。 二、库仑定律
1．库仑力：电荷间的相互作用力, 也叫做静电力。
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, 可将带电体看做带电的点, 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＝k2, k＝9.0×109_N·m2/C2, 叫做静电力常量。
r(3)适用条件：真空中的点电荷。 三、库仑的实验
1．实验装置：库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。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所受的重力平衡。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∝2。
r(2)力F与q1和q2的乘积成正比, 即F∝q1q2。 所以F∝
q1q2q1q2
或F＝k2。 2rr
1．自主思考——判一判
(1)实验表明电荷之间的作用力一定和电荷间的距离成反比。(×) (2)实验表明两个带电体的距离越大, 作用力就越小。(√)
(3)点电荷是一个带有电荷的点, 它是实际带电体的抽象, 是一种理想化模型。(√) (4)球形带电体一定可以看成点电荷。(×) (5)很大的带电体也有可能看做点电荷。(√) 2．合作探究——议一议
q1q2m1m2
(1)比较库仑定律F＝k2 与万有引力定律F＝G2, 你会发现什么？
rr
提示：仔细观察, 我们会发现它们有惊人的相似：两个公式中都有r2, 即两种力都与距离的二次方成反比；两个公式中都有与作用力有关的物理量(电荷量或质量)的乘积, 且两种力都与乘积成正比；这两种力的方向都在两个物体的连线上。对静电力与万有引力进行比较, 我们可以看到, 自然规律既具有多样性, 又具有统一性, 也许它们是同一种相互作用的不同表示。
q1q2
(2)有人根据库仑定律的表达式F＝k2得到：当两电荷之间的距离r→0时, 两电荷之
r间的库仑力F→∞, 这样对吗？
提示：不对。库仑定律的适用条件是真空中的点电荷, 当r→0时, 两个电荷已经不能再看成点电荷了, 也就不能运用库仑定律计算电荷之间的相互作用力了。
对点电荷的理解
1．点电荷是只有电荷量, 没有大小、形状的理想化模型, 类似于力学中的质点, 实际中并不存在。
2．带电体能否看成点电荷视具体问题而定, 不能单凭它的大小和形状下结论。如果带电体的大小比带电体间的距离小得多, 则带电体的大小及形状就可以忽略, 此时带电体就可以看成点电荷。
1．下列关于点电荷的说法正确的是( ) A．电荷量很小的带电体就是点电荷
B．一个电子, 不论在何种情况下, 都可以看成点电荷
C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时, 可将这两个带电体看成点电荷 D．一切带电体都可以看成点电荷
解析：选C 带电体能否看做点电荷, 和带电体的体积无关, 主要看带电体的体积相对所研究的问题是否可以忽略, 如果能够忽略, 则带电体可以看成点电荷, 否则就不能。
2018-2019学年物理同步人教版选修3-1学案：第一章 第2节 库仑定律 Word版含解析
