高中物理第1章静电场第2节静电力库伦定律课堂互动教案鲁科版选修

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1、第2节静电力库仑定律课堂互动三点剖析一、怎样正确理解“点电荷”点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型.类似于力学中的质点，实际中并不存在.如果带电体间的距离比它们自身的线度大得多，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，这样的处理会使问题大为简化，对结果又没有太大的影响，因此物理学上经常用到此方法.一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定.例如，一个半径为10cm的带电圆盘，如果考虑它和10m处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷；而如果这个电

2、子离圆盘只有1mm，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面.【例1】下列哪些物体可视为点电荷(　　)A.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B.均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷C.带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D.带电的金属球一定不能视为点电荷解析：能否看成点电荷取决于带电体间距离与它们自身的大小之间的关系，而不是取决于其他的条件.如果它们之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看作是点电荷.答案：BC二、库仑定律1.库仑定律与万有引力定律的比较定律共同点区别影响大小的因素万

3、有引力定律①都与距离的平方成反比②都有一个常量与两个物体的质量有关m1、m2、r库仑定律与两个物体的电荷量有关Q1、Q2、r2.应用库仑定律解题应注意的问题（1）在理解库仑定律时，有人根据公式F=k,设想当r→0时，得出F→∞的结论.从数学角度分析是正确的，但从物理角度分析，这一结论是错误的.错误的原因是：当r→0时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷都有一定大小，根本不会出现r→0的情况.也就是r→0时，不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力了.（2）将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行.即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、

4、Q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引加以判断.（3）要统一国际单位.（4）如果一个点电荷同时受到另外两个或更多的点电荷的作用力，可根据静电力叠加的原理求出合力.【例2】两个相同的金属小球，电荷量之比为1∶7，相距为r、两者接触后再放回原来的位置，它们间的库仑力可能变为原来的_______倍.解析：当两球带同种电荷时，即q2=7q接触后每球所带电荷量q1′=q2′=q=4q,F′=k当两球带异种电荷时，即q2=-7q接触后每球电荷量q1″=q2″=-=-3q,F″=k,又因

5、为F=k解得：F′=F，F″=F.答案：或温馨提示完全相同的异体球接触时，其电荷量先中和后均分，由于题目没有明确带电性质，故应都考虑.本题强调的是金属“小”球，因此将其看作点电荷，应用库仑定律进行计算.【例3】两个质量分别是m1、m2的小球，各用长为L的丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q1、q2时，两丝线张开一定的角度θ1，θ2，如图1-2-1所示.则下列说法正确的是(　　)图1-2-1A.若m1＞m2，则θ1＞θ2B.若m1＝m2，则θ1＝θ2C.若m1＜m2，则θ1＞θ2D.若q1＝q2，则θ1＝θ2解析：这是一道带电体平衡问题，分析方法

6、仍然与力学中物体的平衡方法一样.小球受到三个力的作用：重力、绳子拉力、静电斥力.采用正交分解法并列出平衡方程得，k-F拉sinθ=0,F拉cosθ-mg=0，所以tanθ=，由此式可见，正确选项为B、C.答案：BC各个击破类题演练1真空中有三个点电荷，它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求它们所受的库仑力.解析：如下图所示，每个点电荷都受到其他两个点电荷的斥力，只求出其中一个点电荷受的库仑力即可.以q3为研究对象，共受到F1和F2的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离r都相同.F1=F2=k=0.144N根据平行四

7、边形定则，合力为F=2F1cos30°=0.25N.答案：0.25N类题演练2如图1-2-2所示，半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为+Q的电荷，另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零，现在球壳上挖去半径为r（rR）的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为多少?方向如何?（已知静电力常量k）图1-2-2解析：由于球壳上带电均匀，原来每条直径两端相等的一小块圆面上的电荷对球心+q的力互相平衡.现在球壳上A处挖去半径为r的小圆孔后，其他直径两端的电荷对球心+q的力仍互相平衡，剩下的就是与A相对称的B处、半径也等于r的一小块圆面上电

8、荷对它的力