河北地区高中物理第一章静电场1.2库仑定律学案无解答新人教选修.docx

1.2 库仑定律【学习目标】1.掌握库仑定律,要求知道点电荷的概念,理解库仑定律的含义及其表达公式,知道静电力常量。2.会用库仑定律的公式进行有关的计算。3.知道库仑扭秤的实验原理。【知识导学】1.探究实验:实验表明,电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大,随电荷间距离的增大而减小。2.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,与它们间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。(2)表达式:F= 。公式中的k叫作静电力常量,其数值是k=9.0109 Nm2/C2。 (3)适用条件:a.在真空环境中;b.静止的点电荷之间的相互作用。3.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作点电荷。点电荷是一种理想化模型,实际上并不存在。4.库仑扭秤实验(1)库仑扭秤实验是通过金属丝扭转角度比较静电力F的大小的,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静电力F与q的关系,由于当时无法测量物体所带电荷量,于是采用这样的方法:用两个相同的金属小球,如果一个带电(设电荷量为q),一个不带电,相互接触后它们所带电荷量就均为 ,利用这两个金属小球进行实验;让一个小球的电荷全部转移掉(即不带电),再与另一个带电小球接触,它们所带的电荷量就均为 ,利用这两个金属小球再进行实验,结果发现静电力F与q1和q2的乘积成正比。 【三“点”探究】主题1:探究影响电荷间相互作用力的因素(重点探究)阅读教材中“演示”的内容,回答下列问题。(1)在探究影响电荷间相互作用力因素的实验中,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?(2)在电荷量不变的情况下,探究电荷间作用力与电荷间距离的关系,应怎样操作实验?结论是什么?(3)在电荷间距离不变的情况下,探究电荷间作用力与电荷量的关系,应怎样操作实验?结论是什么? 主题2:与库仑一起探究阅读教材中“库仑的实验”标题下的内容,回答下列问题。(1)两点电荷之间的作用力非常小,在当时没有足够精密的测量仪器的情况下,库仑是如何实现测量的?(2)当时连电荷量的单位都没有,库仑是如何比较电荷的多少的? 主题3:对库仑定律的理解阅读教材中的相关内容,回答下列问题。(1)什么是点电荷?现实中存在点电荷吗?(2)有人根据公式F=k推出当r0时F,你认为正确吗,为什么?(3)有人从计算质量分布均匀的球体之间的万有引力得到启发,认为均匀的带电金属球,不论距离远近都可以看作点电荷,可以将球心间距代入公式F=k计算两球之间的库仑力,你认为正确吗?请分析原因。 【知识运用】1.下列关于点电荷的说法正确的是( )。A.点电荷就是体积很小的带电体B.形状不规则的带电体是不能被看作点电荷的C.只有电荷量很小的带电体才能被看作点电荷D.公式F=k只能用来计算点电荷之间的库仑力2.对于库仑定律的理解正确的是( )。A.库仑定律适用于真空中的点电荷B.当半径为r的两带电小球相距为r时,可用库仑定律计算它们间的静电力C.在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算D.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们各自所受的库仑力大小一定相等3.两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为( )。A.F B.F C.F D.12F4.下列各图中A球系在绝缘细线的下端,B球固定在绝缘平面上,它们带电的种类以及位置已在图中标出。A球能保持静止的是( )。【拓展提升】拓展一、库仑定律的理解与应用1.真空中有两个完全相同的金属小球,A球带qA=6.410-16 C的正电荷,B球带qB=-3.210-16 C的负电荷,均可视为点电荷。(1)当它们相距为0.5 m时,A、B间的库仑力为多大?(2)若将两球接触后再分别放回原处,A、B间的库仑力又为多大? 拓展二、电荷(带电体)在库仑力作用下平衡2.如图所示,q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知q1与q2之间的距离为l1, q2与