库仑定律 高一下学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第一章

静电力与电场强度第2节库仑定律电荷之间存在“同性相斥，异性相吸”，那么电荷之间相互作用力会遵循什么样规律呢？电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？知识点一：点电荷将气球充气后靠近较轻的金属筒，筒静止不动；将气球在头发上摩擦后再靠近筒，筒会滚动起来。气球没有接触筒，为什么筒却滚动起来了？1.静电力：电荷间的相互作用力称为静电力。气球摩擦后会带电，当其靠近金属筒时，静电感应会使筒的两侧带上异种电荷。气球上的电荷与筒上的电荷相互作用，筒因此滚动起来。静电力的大小与很多因素有关，同时考虑这些因素，会大大增加研究静电力作用规律的难度，如何将其简化？质点的定义：忽略物体的大小和形状用来代替物体的、有质量的点。类比质点，建立理想模型来进行相关研究2.点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小、分布对它们之间的作用力可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的电，叫做点电荷（1）性质：（2）条件：类似于力学的质点，也是一种理想化模型。形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计。注意：一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其形状和大小确定。

思考：

两个靠近的带电球体，是否可以看做是集中在球心位置的点电荷？+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++因为电荷间的作用力，电荷并不能均匀的分布在球体上，所以不可以。同种电荷异种电荷知识点二：两点电荷间的静电力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。细线偏离角度减小（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，同时改变两小球的电荷量（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？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结论：两小球所带电荷量越大，两电荷间静电力越大定性探究实验探究——定量探究（库仑扭秤）

法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。4.方向：利用电荷之间“同性相斥，异性相吸”的特点判断1.库仑定律：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量q1、q2

的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。作用力的方向在它们的连线上。2.表达式：3.静电力常量：

N·m2/C2（1）适用条件：适用于计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力。如果两电荷间的距离趋于零，则电荷不能视为点电荷，因此不能根据库仑定律得到库仑力无穷大的结论。（2）点电荷的电性有正负之分，但在计算静电力的大小时，可用所带电量的绝对值进行计算。静电力的方向在两点电荷的连线上，再根据电荷的电性来判断是吸引力还是斥力。（3）当一个点电荷受到多个点电荷的作用时，可以根据力的独立作用原理并通过力的合成求出合力。知识点三：静电力的计算1C1C1m代入数据：库仑是一个非常大的电荷量单位100万吨mg只有百万分之一库伦可达几百库仑1.库仑定律与万有引力的对比例题1：氢原子由一个质子和一个电子组成，根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径r=5.3×10-11m.已知质子的质量mp=1.67×10-27kg，电子的质量me=9.11×10-31kg，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.（1）求电子受到质子的静电力和万有引力的大小.解：（1）由库仑定律，得两粒子间的静电力的大小为由万有引力定律，得两粒子间的万有引力的大小为（2）库仑定律和万有引力定律的表达式有哪些相似之处？例题1：氢原子由一个质子和一个电子组成，根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径r=5.3×10-11m.已知质子的质量mp=1.67×10-27kg，电子的质量me=9.11×10-31kg，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.静电力和万有引力的计算公式在形式上具有高度相似性.它们都适用于可以视为“点”的物体，即质点或点电荷；它们都包含一个常量：静电力常量k或万有引力常量G；都包含两个物质的参量：电量或质量；都表现为与距离的二次方成反比关系；计算结果单位都一致等.（3）在研究微观物质的相互作用力时，在库仑定律和万有引力定律中，哪一种力可以被忽略呢？请说明理由.例题1：氢原子由一个质子和一个电子组成，根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径r=5.3×10-11m.已知质子的质量mp=1.67×10-27kg，电子的质量me=9.11×10-31kg，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.由（1）的计算结果，可得静电力与万有引力的大小之比为根据计算结果，可知氢原子中电子与质子的静电力远远大于万有引力.因此，在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力通常可以忽略.万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式条件两质点之间两点电荷之间（1）库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。（2）库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美。3.静电力的叠加（1）库仑定律描述的是两个点电荷之间的作用力。如果存在两个以上点电荷，那么要对这个点电荷的作用力进行的矢量求和。例题2：真空中有三个点电荷，固定在一等边三角形的三个顶点，三角形的边长l=50cm。已知q1=3.0×10-6C，q2=-3.0×10-6C，q3=-5.0×10-6C，求q3所受的静电力。如图所示，q3受到q1的吸引力F1，受到q2的排斥力F2，q3所受静电力F等于这两个力的合力。由于F1、F2

大小相等，其合力F的方向与q1、q2

的连线平行。解：因q1与q2所带电荷量大小相等，与q3的距离也相等，有F=2F1cos60°=2×0.54×0.5N=0.54N

所以，q3所受静电力的大小为0.54N，方向与q1、q2

的连线平行并指向右方。（2）三个自由点电荷的平衡问题①“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上。②“两同夹异”——正负电荷相互间隔。③“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小。④“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。1.关于点电荷的下列说法中正确的是()A.真正的点电荷是不存在的．B.点电荷是一种理想模型．C.足够小的电荷就是点电荷．D.一个带电体能否看成点电荷，不是