高中物理 2库仑定律(1)导学案 新人教版选修3-1

用心 爱心 专心5 二 库仑定律 一 二 库仑定律 一 要点导学 要点导学 1 电荷间的相互作用力大小与两个因素有关 一是与 有关 二 是与 有关 2 当带电体之间的 比它们自身的大小大得多时 带电体的形状和体积对相互作 用力的影响可以忽略不计 这时的带电体可以看作 3 库仑定律 真空中两个 间相互作用的静电力跟它们的 成正比 跟 它们的 成反比 作用力的方向在 上 公式 F 式中 k 叫做 如果公式中的各个物理量都采用国际单位 即电量的单位用 力的 单位用 距离的单位用 则由实验得出 k 9 109 使用上述公式时 电荷量 Q1 Q2一般用绝对值代入计算 如果其它条件不变 让两点电荷在介质中 其作用力将比它们在真空中的作用力小 4 库仑的实验 库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤 如图 1 2 1 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 入容器并他它靠近 A 时 A 和 C 之问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 改变 A 与 C 之间距离 记录每次悬丝扭转的角 度 便可找到力 F 与距离 r 的关系 实验的结果是力 F 与距离 r 的二次方 成反比 即 2 1 r F 在库仑那个年代 还不知道怎样测量物体所带的电荷量 甚至连电荷量的 单位都没有 库仑发现 两个相同的带电金属小球互相接触后 它们对相 隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等 所以他断定这两个小球所带 的电荷量相等 如果把一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触 前者的电荷量就会分给后者一半 库仑就用这个方法 把带电小球的电荷量分为 q q q 842 这样库仑巧妙地解决了小球的带电量的测量问题 5 库仑定律虽然只给出了点电荷之间的静电力公式 但是任一带电体都有可以看作是 由许许多多点电荷组成的 只要知道了带电体上的电荷分布情况 根据库仑定律和力 的合成法则 就可以求出任意带电体之间的静电力 范例精析 范例精析 例例 1 1 两个完全相同的金属小球 A B A 球带电量为 5 0 10 9C B 球带电量为 7 0 10 9C 两球相距 1 问 它们之间的库仑力有多大 若把它们接触后放回原 处 它们之间的相互作用力为多大 解析解析 两球未接触时 球间库仑力 F Q1Q2 2 9 109 5 0 10 9 7 0 10 9 12 3 15 10 7 N 两球接触后 部分电荷中和 剩余净电荷为 2 10 9C 由于两金属球完全相同 净电荷均分 各带 1 0 10 9C 此时两球间库仑力 图 1 2 1 用心 爱心 专心6 F Q 1Q 2 2 9 109 1 0 10 9 2 12 9 0 10 9 N 拓展拓展 两带电导体接触时 净电荷的分配与导体的形状 大小等因数有关 对两个 完全相同金属球 1 若接触前分别带电为 Q1 Q2 则接触后两球带电均为 Q1 Q2 2 2 若接触前分别带电 Q1 Q2 则接触后两球带电均为 Q1 Q2 2 其实 库仑在实验研究电荷间相互作用而得到库仑定律的过程中 就是利用以上方法来改变 和控制电荷的电荷量的 例例 2 2 从库仑定律的公式F KQ1Q2 r2 看出 当两个电荷间的距离趋近于零时 两电荷间的作用力将变为无限大 这种说法正确吗 为什么 答 这种说法不正确 因为库仑定律的适用范围是真空中的点电荷 当两电荷间 的距离趋近于零时 任何小的带电体都不可能再看作是点电荷了 因而它们之间的作 用力的大小已不能用库仑定律进行计算和判断 能力训练 能力训练 1 关于点电荷的说法 正确的是 A 只有体积很小的带电体才能看作点电荷 B 体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C 当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时 这两个带电 体可看作点电荷 D 一切带电体都可以看成是点电荷 2 真空中有两个点电荷 它们之间的静电力为F 如果保持它们所带的电量不变 将 它们之间的距离增大到原来的 3 倍 它们之间作用力的大小等于 A F B 3F C F 3 D F 9 3 A B 两点电荷间的距离恒定 当其他电荷移到 A B 附近时 A B 间相互作用的库 仑力将 A 可能变大B 可能变小C 一定不变D 无法确定 4 真空中两个相同的金属小球 A 和 B 带电荷量分别为 QA 2 10 8C 和 QB 4 10 8C 相互作用力为 F 若将两球接触后再放回原处 则它们之间的作用力将变为 A F 8 9 B FC F 8 9 D F 3 2 5 有 A B C 三个塑料小球 A 和 B B 和 C C 和 A 之间都是相互吸引的 如果 A 带 正电 则 A B 和 C 两球均带负电 B B 球带负电 C 球带正电 C B 和 C 两球中必有一个带负电 而另一个不带电 D B 和 C 两球都不带电 6 关于库仑定律的公式 2 21 r QQ kF 下列说法中正确的是 A 当真空中两个电荷间距离 r 时 它们间的静电力 F 0 B 当真空中两个电荷间距离 r 0 时 它们间的静电力 F 用心 爱心 专心7 C 当两个电荷间的距离 r 时 库仑定律的公式就不适用了 D 当两个电荷间的距离 r 0 时 电荷不能看成是点电荷 库仑定律的公式就不适用了 7 要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的 4 倍 下列方法中可行的是 A 每个点电荷的带电荷量都增大到原来的 2 倍 电荷间的距离不变 B 保持点电荷的带电荷量不变 使两个点电荷间的距离增大到原来的 2 倍 C 使一个点电荷的带电荷量加倍 另一个点电荷电荷量保持不变 同时将两点电荷间 的距离减小为原来的 2 1 D 保持点电荷的带电荷量不变 将两点电荷间的距离减小为原来的 2 1 8 两个大小相同 可看成是点电荷的金属小球 a 和 b 分别带有等量异种电荷 被固定 在绝缘水平面上 这时两球间静电引力的大小为 F 现用一个不带电 同样大小的绝缘 金属小球 C 先与 a 球接触 再与 b 球接触后移去 则 a b 两球间静电力大小变为 A F 2 1 B F 8 3 C F 4 1 D F 8 1 9 在国际单位制中 静电力常量K的单位是 10 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的 成正比 跟它们间的 成 反比 作用力的方向在 这就是库仑定律 素质提高 素质提高 11 有三个完全相同的金属小球 A B C 其中 A 球带电荷量为 7Q B 球带电荷量为 Q C 球不带电 将 A 和 B 固定起来 然后让 C 球反复与 A 球和 B 球接触 最后移去 C 球 求 A 和 B 间的相互作用力将变为原来的多少倍 12 两个半径相等体积不能忽略的金属球相距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