第2节 静电力 库仑定律
学 习 目 标 1.知道点电荷的概念，了解理想化模型．(重点、难点) 2．理解库仑定律的内容、公式及适用条件，知道静电力常量．(重点) 3．了解库仑扭秤实验． 4．能区分静电力与万有引力. 知 识 脉 络 静 电 力 与 点 电 荷 模 型 [先填空] 1．静电力
(1)定义：电荷间的相互作用力，也叫库仑力．
(2)影响静电力大小的因素：两带电体的形状、大小、电荷量、电荷分布、二者间的距离等．
2．点电荷
物理学上把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体叫作点电荷． [再判断]
1．体积很小的带电体都能看成点电荷．(×) 2．球形带电体一定可以看作点电荷．(×) 3．点电荷是一种理想模型．(√) [后思考]
带电体在什么情况下可以看作点电荷？
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【提示】 研究电荷之间的相互作用力时，当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可以忽略时，这样的带电体就可以看作点电荷．
[合作探讨]
“嫦娥三号”月球探测器成功发射，升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电．
图1-2-1
探讨1：在研究“嫦娥三号”与地球的静电力时，能否把“嫦娥三号”看成点电荷？
【提示】 能．
探讨2：研究点电荷有什么意义？
【提示】 点电荷是理想化模型，实际并不存在，是我们抓住主要因素、忽略次要因素抽象出的物理模型．
[核心点击]
点电荷与元电荷的区别
点电荷是为了研究问题方便而抽象出来的理想化物理模型，实际中并不存在；而元电荷是自然界中存在的最小的电荷量，两者有着完全不同的含义．点电荷的带电量应该是元电荷的整数倍．
1．关于元电荷和点电荷的理解正确的是( ) A．元电荷就是电子 B．元电荷就是质子
C．体积很小的带电体就是点电荷 D．点电荷是一种理想化模型
【解析】 元电荷是带电量的最小单元，不是物质(电子、质子)，没有电性之说，故A、B错误；当两个带电体的形状和大小对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷，故C错误；点电荷实际不存在，是理想化模型，D正确．
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【答案】 D
2．下列哪些物体可以视为点电荷( )
【导学号：34022024】
A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
B．不论什么情况下，在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体一定能视为点电荷
C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 D．带电的金属立方体一定不能视为点电荷
【解析】 带电体能否视为点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多，而不是看物体本身有多大，形状如何，也不是看它们所带的电荷量多大．故A、B、D错，C对．
【答案】 C
3．(多选)下列关于点电荷的说法中正确的是( )
A．无论两个带电体多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看作是点电荷
B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷 C．一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷
D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理
【解析】 无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看作点电荷，选项A正确，而选项C错误；尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以至于本身的大小和形状对问题的影响不能忽略，两带电体也不能被看作点电荷，选项B错误；两个带电金属小球，若离的很近，两球所带的电荷在静电力作用下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥，等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间距小
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于球心距离，因此，选项D正确．
【答案】 AD
带电体看作点电荷的条件
带电体能否看做点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于它们的形状、大小与距离相比能否忽略．即将带电体看做点电荷的前提条件是带电体间的距离远大于带电体本身的尺寸．
库 仑 定 律 [先填空] 1．内容
适用条件 库仑力大小 库仑力方向 2.表达式 库仑定律的公式F＝9×109_N·m2/C2.
3．静电力叠加原理
对于两个以上的点电荷，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．
[再判断]
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．(√)
kQ1Q2r2，式中k叫做静电力常量，k的数值是真空中的点电荷，对空气中的点电荷近似适用 与电荷量的乘积成正比 与它们距离的平方成反比 在它们的连线上，吸引或排斥 第 4 页
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．(×) [后思考]
Q1Q2
有同学根据库仑定律的表达式F＝kr2得出当r→0时F→∞，这个结论成立吗？为什么？
【提示】 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．
[合作探讨]
有两个完全相同的金属小球A、B(它们的大小可忽略不计)，A带电荷量7Q，B带电荷量为－Q，当A、B在真空中相距为r时，两球之间的库仑力为F.
探讨1：若用绝缘工具使A、B相距2r，则两球的库仑力变为多少？ F
【提示】 4.
探讨2：若用绝缘工具使A、B两球相互接触后再放回原处，则两球的库仑力变为多少？
9
【提示】 7F. [核心点击]
1．静电力的求解方法
静电力的大小计算和方向判断一般分开进行．
(1)大小计算：利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入Q1、Q2的绝对值即可．
(2)方向判断：利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断． (3)单位：要统一用国际单位，与k＝9.0×109 N·m2/C2统一．
2．库仑力具有力的一切性质，相互作用的两个点电荷之间的作用力遵守牛顿第三定律．库仑力同样遵守平行四边形定则，在解决多个电荷相互作用时矢量合成法则同样有效．
4．两个完全相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的( )
【导学号：34022024】
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2024版 第1章 第2节 静电力 库仑定律
