高中人教版 (2019)2 库仑定律教课内容课件ppt

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1．填一填(1)库仑定律：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 ，与它们的距离的 成反比，作用力的方向在________________。(2)适用条件：① ；② 。(3)点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小 ，以致带电体的_____、 及 对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作 。
2．判断(1)点电荷就是元电荷。 ( )(2)两个带电荷量不变的点电荷间的距离越大，它们间的相互作用力就越小。( )(3)两带电体间的静电力一定与电荷间的距离平方成反比。 ( )
3．想一想如图9.2­1所示，O是一带正电的物体，把系在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。利用此装置探究影响电荷间相互作用力的因素。图9.2-­1在本实验中，电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系？提示：悬线偏离竖直方向的夹角越大，说明二者的相互作用力越大；反之则越小。
1．填一填(1)库仑的实验①库仑扭秤实验是通过悬丝 比较静电力F大小的。实验结果发现静电力F与距离r的 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 的金属小球接触，电荷量 的方法，发现F与q1和q2的 成正比。
(2)静电力计算①两个点电荷间的作用力 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这个点电荷的作用力的 。2．判断(1)两个金属小球接触后再分开，所带电的电性相同。 ( )(2)两个金属小球接触后再分开，所带电荷量一定相等。 ( )
3．选一选有两个点电荷，所带电荷量分别为q1和q2，相距为r，相互作用力为F。为了使它们之间的作用力增大为原来的2倍，下列做法可行的是 (　　)A．仅使q1增大为原来的2倍B．仅使q2减小为原来的一半C．使q2和q1都增大为原来的2倍D．仅使r减小为原来的一半
【重难释解】1．点电荷是理想化模型只有电荷量，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．注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值。(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，但它一定是元电荷的整数倍。
[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，若离得很近，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于球心距离，因此，选项D正确。[答案]　AD
【素养训练】1．(多选)关于点电荷，下列说法中正确的是 (　　)A．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体B．点电荷是一种理想模型C．点电荷的最小带电荷量等于元电荷D．球形带电体都可以看作点电荷解析：点电荷是一种理想化模型，实际中并不存在，B正确；一个带电体能否看成点电荷，不是看它的大小和形状，而是看它的大小和形状对所研究的问题的影响是否可以忽略不计，若可以忽略不计，则它就可以看作点电荷，否则就不能看作点电荷，A、D错误；所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，C正确。答案：BC　
2．下列关于点电荷的说法正确的是 (　　)A．任何带电球体，都可看成电荷全部集中于球心的点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷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是点电荷解析：能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定，若它的体积和形状对研究问题的影响可忽略不计，就可以将其看成点电荷，故选项C正确。答案：C　
[问题驱动]电荷间作用力的大小与距离、电荷量的关系(1)探究电荷间作用力的大小与距离的关系如图9.2­2所示，把两个完全相同、带同种电荷的小球挂在等长绝缘细线下端，观察细线相对竖直方向的偏离角度(角度越大，静电力越大)。增大两细线悬点之间的距离，观察细线偏离角度有什么变化。图9.2­2提示：增大两细线悬点之间的距离，细线偏离角度将减小。
(2)探究电荷间作用力的大小与电荷量的关系保持绝缘细线悬点位置不变，同时增加或减少两小球的电荷量(如用带电棒同时接触两球)，再观察细线偏离的角度，可得出什么结论？提示：同时增加或减少两小球的电荷量时，细线偏离的角度将增大或减小，由此可知，两小球所带电荷量越大，两电荷间静电力越大。　　　
【重难释解】1．静电力的确定(1)大小计算：利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1和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。2．两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律不论电荷量大小如何，两点电荷间的库仑力大小总是相等的。3．库仑定律的适用范围(1)库仑定律只适用于能看成点电荷的带电体之间的相互作用。(2)两个形状规则的均匀球体相距较远时可以看作点电荷；相距较近时不能看作点电荷，此时球体间的作用力会随着电荷的分布而变化。
库仑定律的两个应用(1)计算两个可视为点电荷的带电体间的库仑力。(2)分析两个带电球体间的库仑力①两个规则的均匀带电球体，相距比较远时，可以看成点电荷，库仑定律也适用，二者间的距离就是球心间的距离。
4．两个半径相等体积不能忽略的金属球相距为r，它们带有等量同种电荷q时，相互间的库仑力为F1；若距离不变，它们带有等量异种电荷q时，库仑力为F2，则两力大小的关系是 (　　)A．F1＞F2 B．F1＜F2C．F1＝F2 D. 无法确定
【重难释解】1．分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，方法仍然与解决力学中物体的平衡问题的方法一样，具体步骤：(1)确定研究对象；(2)进行受力分析；(3)建立坐标系；(4)列方程F合＝0，正交分解，∑Fx＝0，∑Fy＝0；(5)求解方程。
2．三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。(2)规律：“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；“两同夹异”——正负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
[迁移·发散]上例中，若把两个带正电的小球固定，其他条件不变，则结果如何？
解决三个自由点电荷的平衡问题时，首先应根据三个自由点电荷的平衡问题的规律确定出点电荷的电性和大体位置。求点电荷间的距离时，对未知电荷量的电荷列平衡方程；求未知电荷的电荷量时，对其中任意已知电荷量的电荷列平衡方程求解。
【素养训练】6. 如图9.2­5所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是 (　　)图9.2­5A．C带正电，且QC＜QB B．C带正电，且QC＞QBC．C带负电，且QC＜QB D．C带负电，且QC＞QB
解析：因A、B都带正电，所以静电力表现为斥力，即B对A的作用力沿BA的延长线方向，而不论C带正电还是带负电，A和C的作用力方向都必须在AC连线上，由平行四边形定则知，合力必定在两个分力的夹角内，所以A和C之间必为引力，且FCA＜FBA，所以C带负电，且QC＜QB，C正确。答案：C　
一、培养创新意识和创新思维1．库仑定律是电磁学的基本定律。1766年英国的普里斯特利通过实验证实了带电金属空腔不仅对位于空腔内部的电荷没有静电力的作用，而且空腔内部也不带电。他受到万有引力定律的启发，猜想两个点电荷(电荷量保持不变)之间的静电力与它们的距离的平方成反比。1785年法国的库仑通过实验证实了两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比。下列说法不正确的是 (　　)A．普里斯特利认为两带电体相距越远，带电体之间的静电力越小B．普里斯特利的猜想运用了“类比”的思维方法C．为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑精确测定了两个点电荷的电荷量D．为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比，库仑制作了库仑扭秤装置
解析：普里斯特利猜想两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比，故两带电体相距越远，带电体之间的静电力越小，故A正确，不符合题意；普里斯特利联想到万有引力定律的猜想，故运用了“类比”的思维方法，故B正确，不符合题意；为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑定性的比较了电荷的变化，故C错误，符合题意；为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比，库仑制作了库仑扭秤装置，故D正确，不符合题意；故选C。答案：C　
2. (2021·平顶山五校联考)如图9.2­7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 (　　)图9.2­7
①微小量放大法　②极限法　③控制变量法④逐差法A．①②　　　　　　　　B．①③C．③④ D．②④解析：A和C之间的作用力使悬丝扭转，作用力的大小体现在扭转角度的大小上，此处用到了微小量放大法；研究作用力时，保持距离和电荷量中的一个量不变，改变另一个量，体现了控制变量法，故B符合题意。答案：B　
“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(二)” (单击进入电子文档)