第2节 库仑定律
1．了解点电荷、静电力内容． 2．掌握库仑定律的内容和条件． 3．理解库
仑扭秤实验原理．
4．掌握库仑力叠加、平衡原理．
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
1．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． 2．猜想：带电体之间的作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比．
二、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．
2．公式：F＝kq1q2922
，其中k＝9．0×10 N·m/C，叫做静电力常量． r23．适用条件：(1)在真空中；(2)静止点电荷．
4．点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，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以忽略时，这样的带电体就可以看成带电的点，叫做点电荷．
三、库仑的实验
1．库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的角度比较静电力F大小的．实验结果发现静电力F与距离r的平方成反比．
2．库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个完全相同的金属小球接触，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比．
3．静电力叠加原理：对于两个以上的点电荷，两个电荷间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和．
判一判 (1)两电荷的带电量越大，它们间的静电力就越大．( )
(2)两电荷的带电量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大．( ) (3)很小的带电体就是点电荷．( )
提示：(1)×．电荷间的距离一定时，两电荷的带电量越大，它们间的静电力才越大． (2)×．
(3)×．点电荷是一种物理模型，是对实际带电体的抽象概括，实际中并不存在点电荷，但当带电体的大小形状可以忽略时，实际物体可以视为点电荷．
想一想 用干
燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下，然后将两张塑料片靠近会发现它们相互排斥，分析一下这其中的物理道理．
提示：两张薄塑料片与纤维布发生摩擦，摩擦后带上同种电荷，由于同种电荷相斥，所以表现为两张塑料片靠近时相互排斥．
做一做 如图所示
的实验装置为库仑扭秤．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，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系．这一实验中用到了下列哪些方法( )
①微小量放大法 ②极限法 ③控制变量法 ④逐差法 A．①② C．③④
B．①③ D．②④
提示：选B．把微弱的库仑力转换放大成可以看得到的扭转角度，并通过扭转角度的大小找出力和距离的关系，是微小量放大法；保持电荷量不变，改变A和C的距离可得到F和r的关系，保持A和C的距离不变，改变电荷量q可得到F和q的关系，这是控制变量法．故选项B正确．
对点电荷的理解
1．点电荷是物理模型：只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中
的质点，实际中并不存在．
2．带电体看成点电荷的条件：如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷．
3．元电荷与点电荷
(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位． (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍．
【题组过关】
1．(2018·成都高二检测)关于点电荷的概念，下列说法正确的是( )
A．当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷
B．只有体积很小的带电体才能看做点电荷 C．体积很大的带电体一定不能看做点电荷
D．对于任何带电球体，总可以把它看做电荷全部集中在球心的点电荷
解析：选A．电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略时，就可以看成是点电荷，所以A正确，B、C错误；当带电体之间的距离不是很大时，带电球体就不能看做电荷全部集中在球心的点电荷，因为此时带电体之间的作用力会影响电荷的分布，所以D错误．
2．美国东部一枚火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射塔冲天而起．这是美国未来载人航天工具——“战神I－X”火箭的第一次升空．升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有被及时导走，下列情况中升空后的“战神I－X”火箭能被视为点电荷的是( )
A．研究“战神I－X”火箭外部与其相距1 m处的一个带电微粒之间的静电力 B．研究“战神I－X”火箭与地球(带负电)之间的静电力 C．任何情况下都可视为点电荷 D．任何情况下都不可视为点电荷 答案：B
对库仑定律的理解和应用
1．适用范围：适用于真空中两个静止点电荷间的相互作用． (1)在空气中库仑定律也近似成立．
(2)对于不能看成点电荷的带电体不能直接应用库仑定律求解，但我们可以用一组点电荷来替代实际的带电体，从而完成问题的求解．
(3)两个均匀带电球体间的库仑力也可利用库仑定律计算，此时，r应指两球体的球心
精品-新人教版2018_2019学年高中物理第一章静电场第2节库仑定律学案选修3_1
