資源簡介

9.2庫侖定律
【學習目標】
1.通過演示實驗，定性了解電荷之間作用力的大小與帶電荷量的多少以及電荷之間距離大小的關系；明確點電荷是理想化模型。
2.知道帶電體簡化為點電荷的條件，感悟科學研究中建立理想化模型的重要意義。（重點）
3.知道庫侖定律的文字表述及其公式表達；通過靜電力與萬有引力的比較，體會自然規律的多樣性與統一性；了解庫侖扭秤實驗。（重、難點）
【學習過程】
任務一：電荷之間的作用力（閱讀教材P6“電荷之間的作用力”標題下的內容，回答下列問題）
問題1.（獨立思考）
通過“探究影響電荷間相互作用力的因素”的演示試驗，你認為電荷之間的作用力的大小與哪些因素有關？本實驗采用的研究方法是 。
問題2.（預習積累）
庫侖定律
①內容表述：
②適用條件：
靜電力
①概念：
②方向：
點電荷
①可視為點電荷的條件：
②屬于哪種物理模型？
【典例1】（多選）關于點電荷，下列說法正確的是（ ）
A. 真正的點電荷是不存在的
B. 點電荷是一種理想化模型
C. 點電荷就是體積和帶電荷量都很小的帶電體
D. 一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計
任務二：庫侖的實驗（閱讀教材P7～P8“庫侖的實驗”標題下的內容，回答下列問題）
問題3.（獨立思考）
本實驗的研究方法：
庫侖扭秤的工作原理：
兩個相同的帶電金屬小球互相接觸后電荷如何分布？
靜電力的表達式及各量的物理意義。
【典例2】有三個完全相同的金屬球，球A帶的電荷量為q，球B和球C均不帶電。現要使球B帶的電荷量為，應該怎樣操作？
【典例3】真空中，相距為r的兩個靜止的點電荷所帶電荷量分別為+Q和-2Q，則它們之間庫侖力的大小為（　　）
A． B． C． D．
任務三：靜電力計算（閱讀教材P8～P9“靜電力計算”標題下的內容，回答下列問題）
問題4.（獨立思考）
結合教材P8【例題1】，理解我們在研究微觀粒子間的相互作用力時，為什么不用考慮萬有引力的作用？
一個電荷同時受多個電荷的作用力時，如何求出這個電荷所受靜電力的大小和方向？
【典例4】真空中有三個點電荷，它們固定在邊長50 cm的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷的電荷量都是+2×10─6 C , 求它們各自所受的靜電力。
【典例5】在邊長為a的正方形的每個頂點都放置一個電荷量為q的同種點電荷。如果保持他們的位置不變，每個電荷受到其他三個電荷的靜電力的合力是多少？
任務四：通過理論探究得出三個自由點電荷平衡狀態的規律
【典例6】兩個可自由移動的點電荷分別放在 A、B 兩處，如圖所示，A 處電荷帶正電Q1，B處電荷帶負電Q2，且 Q2＝4Q1，另取一個可以自由移動的點電荷 Q3，放在直線 AB 上，欲使整個系統處于平衡狀態，則 ( )
A. Q3為負電荷，且放于 A 左方
B. Q3為負電荷，且放于B 右方
C. Q3為正電荷，且放于A 與 B之間
D. Q3為正電荷，且放于B 右方
【典例7】兩個帶正電荷的小球，電荷量分別為Q和9Q，在真空中相距l。如果引入第三個小球，恰好使得三個小球只在它們相互之間的靜電力作用下處于平衡狀態，第三個小球應帶何種電荷，放在何處，電荷量又是多少？
【達標檢測】
A、B兩點電荷，原來相距r，相互作用力為F。若將A、B的電荷量都增大到原來的4倍，則相互作用力為________；若再將距離也增大到原來的4倍，則相互作用力為________。
科學方法在物理問題的研究中十分重要，歷史上有一位物理學家受到牛頓萬有引力定律的啟發，運用 （選填“建立模型方法”、“類比方法”、“控制變量方法”、“假設方法”），在電磁學領域中建立了一個物理學定律，該定律的名稱為 。
真空中兩個相同的帶等量同種電荷的金屬小球A和B（均可看作點電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為F．現用一個與A和B相同的不帶電的金屬小球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開C，此時A、B之間的靜電力表現為 ，大小為 。若再使A、B間距離增大為原來2倍，則A、B兩球間的靜電力表現為 ，大小為 。
兩個半徑為0.3 m 的金屬球，球心相距 1.0 m 放置，當他們都帶1.5×10 5C 的正電時，相互作用力為F1 ，當它們分別帶 +1.5×10 5 C 和 1.5×10 5 C的電量時，相互作用力為 F2 , 則（ ）
A. F1 = F2 B. F1 ＜F2 C. F1 ＞ F2 D. 無法判斷
5.（多選）下列各圖中 A 球系在絕緣細線的下端，B 球固定在絕緣平面上，它們帶電的種類以及位置已在圖中標出。A 球能保持靜止的是 (　 　)
6. 兩個相同的金屬小球，帶電量之比為1∶7，相距為r ( r 遠大于小球半徑)，兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則它們間的庫侖力可能為原來的(　 )
A. B. C. D.
7. （多選）如圖所示，將一帶正電小球A固定在絕緣支架上，其電荷量為Q，另一帶電小球B用絕緣細線懸掛，該球帶電荷量為q。已知小球B靜止時兩球相距r，兩小球均可視為點電荷，靜電力常量為k。下列說法正確的是（　　）
A．小球B帶負電 B．小球B帶正電
C．小球B受到的靜電力大小為 D．小球B受到的靜電力大小為
8.（多選）用絕緣絲線懸掛一質量為m的帶電小球B，放置在電荷量為+Q的小球A附近。如圖所示，A、B兩球在同一水平面上相距s，絲線與豎直方向夾角θ=37o ，A、B兩帶電球可看成點電荷。試求：
(1)絲線拉力；
(2)A、B兩球之間的靜電力；
(3) B球所帶電荷的性質及電荷量的大小。
兩個分別用長13cm的絕緣細線懸掛于同一點的相同球形導體，帶有同種等量電荷（可視為點電荷）。由于靜電斥力，他們之間的距離為10cm。已測得每個小球質量是0.6g，求它們所帶的電荷量（已知靜電力常量k = 9.0×109N m2/C2,g取10m/s2）。

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