【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第1章2　库仑定律含解析

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2　库仑定律
[学习目标]　1.[物理观念]知道点电荷的概念，明确实际带电体看作点电荷的
条件。(难点)2.[科学思维]理解库仑定律的内容及公式，并说明库仑定律描述的客
观规律和适用条件。(重点)3.[科学探究]了解库仑扭秤实验，知道静电力常量。
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
实验
现象
(1)小球带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角
度越小
(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向
的角度越大
实验
结论
电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小
二、库仑定律
1．静电力：电荷间的相互作用力叫静电力，也叫库仑力。
2．点电荷的特点
(1)带电体间的距离比它们自身的大小大很多；
(2)带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷之间的作用力的影响可以忽略。
3．内容
适用条件
真空中两个静止的点电荷
库仑力大小
与它们的电荷量的乘积成正比，
与它们的距离的二次方成反比
库仑力方向
在它们的连线上，吸引或排斥
4.表达式：F＝k
q
1
q
2
r
2
，式中 k叫作静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2。
5．静电力的叠加
(1)两个点电荷间的作用力不会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矢量和。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)实验表明电荷之间的作用力一定和电荷间的距离成反比。 (×)
(2)实验表明两个带电体的距离越大，作用力就越小。 (√)
(3)点电荷是一个带有电荷的点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化模型。
(√)
(4)球形带电体一定可以看成点电荷。 (×)
(5)很大的带电体也有可能看作点电荷。 (√)
2.(多选)如图所示，O是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂
在横杆上的 P1、P2、P3位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的
大小，这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度 θ显示出来(小球与物体 O
在同一水平线上)。若物体 O的电荷量用 Q表示，小球的电荷量用 q表示，物体与
小球间距离用 d表示，物体和小球之间的作用力大小用 F表示。则下列对该实验
的判断正确的是(　　)
A．可用控制变量法，探究 F与Q、q、d的关系
B．保持 Q、q不变，减小 d，则 θ变大，说明 F与d成反比
C．保持 Q、d不变，减小 q，则 θ变小，说明 F与q有关
D．保持 q、d不变，减小 Q，则 θ变小，说明 F与Q成正比
AC　[保持 Q、q不变，减小 d，则θ变大，说明 F与d有关，但不能确定成
反比关系，选项 B错误；保持 Q、d不变，减小 q，则θ变小，说明 F与q有关，
选项 C正确；保持 q、d不变，减小 Q，则θ变小，说明 F随Q的减小而减小，
但不能确定成正比关系，选项 D错误；由上述可知选项 A正确。]
3．关于库仑定律，下列说法正确的是(　　)
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积最小的带电体
B．根据 F＝k
q
1
q
2
r
2
，当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向于无穷
大
C．所带电荷量分别为 Q和3Q的点电荷 A、B相互作用时，B受到的静电力
是A受到的静电力的 3倍
D．库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷
D　[如果在研究的问题中，带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计，
即可将它看成是一个几何点，则这样的带电体就是点电荷，故A错误；两个带电
体间的距离趋近于零时，带电体已经不能看成点电荷了，F＝k
q
1
q
2
r
2
已经不能适用，
故B错误；根据牛顿第三定律得，B受到的静电力和 A受到的静电力大小相等，
故C错误；库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷，故D正确。]
对点电荷的理解
1.点电荷是物理模型
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。
【例 1】　(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
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