資源簡介

(共71張PPT)
第一章　靜電場
2.庫侖定律
核心素養(yǎng)：1.知道點電荷的概念和帶電體簡化為點電荷的條件。2.理解庫侖定律的內 容和公式。3.通過與質點模型類比，體會帶電體簡化為點電荷的條件。4.掌握庫侖定 律公式，會計算電荷所受庫侖力的大小。5.體會庫侖扭秤實驗的設計思路與實驗方 法，體會物理學的和諧統(tǒng)一之美，提高學習物理的興趣。
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研習任務一　探究影響點電荷之間相互作用力的因素
教材　認知
大　
小　
大　
小　
距離　
電荷量　
遠大于　
大小　
形狀　
提示：不是。
理想化　
核心　歸納
　對點電荷的理解
（1）理想化模型：點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力 學中的質點，實際中并不存在。
（2）點電荷的條件：帶電體能否看成點電荷視具體問題而定，不能單憑它的大小和 形狀下結論。如果帶電體的大小比帶電體間的距離小得多，則帶電體的大小及形狀就 可以忽略，此時帶電體就可以看成點電荷。
研習　經典
A. 兩個帶電體無論多大，只要它們之間的距離遠大于它們的大小，這兩個帶電體就 可以看作點電荷
B. 一個帶電體只要它的體積很小，則在任何情況下，都可以看作點電荷
C. 一個體積很大的帶電體，在任何情況下，都不能看作點電荷
D. 兩個帶電的金屬小球，不一定能將它們作為電荷集中在球心的點電荷處理
AD
[解析]　無論兩帶電體自身大小怎樣，當兩帶電體之間的距離遠大于它們的大小時， 帶電體本身的大小對于所研究的問題影響很小，可把帶電體看作點電荷，選項A正 確，C錯誤；盡管帶電體很小，但兩帶電體相距很近，以至于本身的大小和形狀對問 題的影響不能忽略，兩帶電體也不能被看作點電荷，選項B錯誤；兩個帶電金屬小 球，若離得很近，兩球所帶的電荷在靜電力作用下會分布不均，電荷的分布影響到靜 電力的大小，若帶同種電荷，相互排斥，等效的點電荷間距大于球心距離；若帶異種 電荷，相互吸引，等效的點電荷間距小于球心距離，因此，選項D正確。
對點電荷的兩點理解
（1）帶電體能否看作點電荷，不取決于帶電體的大小，而取決于它們的大小、形狀與距離相比能否忽略。
　　（2）同一帶電體，在不同問題中有時可以看作點電荷，有時不可以看作點 電荷。
A. 體積很大的帶電體不能看作點電荷
B. 只有體積很小的帶電體才能看作點電荷
C. 只要是均勻的球形帶電體，不管球的大小，都能被看作點電荷
D. 當兩個帶電體的形狀對它們之間的相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體都 能看作點電荷
解析：帶電體能否看作點電荷是由所研究問題的性質決定的，與自身大小、形狀無直 接關系，故A、B、C錯誤；當兩個帶電體的形狀對它們之間的相互作用力的影響可忽 略時，這兩個帶電體可看作點電荷，故D正確。
D
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研習任務二　庫侖定律及初步應用
合作　討論
　　如圖所示，一帶正電的物體位于M處，用絕緣絲線系上帶正電的相同的小球，分 別掛在P1、P2、P3的位置，可觀察到小球在不同位置時絲線偏離豎直方向的角度不 同。此實驗得出的結論是什么？
　　提示：在研究電荷之間作用力大小的決定因素時，采用控制變量的方法進行，如 本實驗，根據小球的偏角可以看出小球所受靜電力逐漸減小，由于沒有改變電性和電 荷量，不能研究電荷之間作用力和電性、電荷量關系，故得出的實驗結論是：電荷之 間作用力的大小與兩電荷間的距離有關。
教材　認知
一、庫侖定律
1. 庫侖扭秤實驗裝置
2. 實驗步驟
（1）改變A和C之間的距離，記錄每次扭絲扭轉的角度，便可找出力F與距離r的 關系。
（2）改變A和C的帶電荷量，記錄每次扭絲扭轉的角度，便可找出力F與帶電荷量q之 間的關系。
3. 實驗結論
反比　

正比　
q1q2　
乘積　
平方　
電荷　
9.0×109　
矢量和　
核心　歸納
1. 對庫侖定律的理解
（1）靜電力也叫庫侖力，是性質力，不是效果力，它與重力、彈力、摩擦力一樣具 有力的一切特性。
（2）真空中兩個靜止點電荷間相互作用力的大小只跟兩個電荷的電荷量及間距有 關，跟它們的周圍是否存在其他電荷無關。
（3）兩個電荷之間的庫侖力同樣遵守牛頓第三定律，與兩個電荷的性質、帶電多少 均無關，即作用力與反作用力總是等大反向的。
研習　經典
C. －F D. F
B
靜電力的確定方法
靜電力的大小計算和方向判斷一般分開進行。
（1）大小計算：利用庫侖定律計算大小時，不必將表示電性的正、負號代入公式， 只代入q1、q2的絕對值即可。
（2）方向判斷：利用同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引來判斷。
D
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研習任務三　靜電力的疊加
教材　認知
　靜電力疊加原理
矢量和　
核心　歸納
（1）靜電力具有力的一切性質，靜電力疊加原理實際就是力疊加原理的一種具 體表現。
（2）靜電力的合成與分解滿足平行四邊形定則，如圖所示。
研習　經典
A. 0
D
靜電力疊加的計算技巧與要求
（1）靜電力疊加遵循平行四邊形定則，先求出點電荷所受的每一個靜電力，再應用 平行四邊形定則求合力。
（2）注意兩個等大的力的合成，合力一定沿其角平分線方向，可利用對稱性求解。
（3）計算靜電力時，不但要求出靜電力的大小，還要說明靜電力的方向。
D
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研習任務四　庫侖力作用下帶電體的平衡
核心　歸納
分析靜電力作用下點電荷的平衡問題時，方法仍然與力學中分析物體的平衡方法一 樣，具體步驟如下：
（1）確定研究對象：如果有幾個物體相互作用時，要依據題意，用“整體法”或 “隔離法”選取合適的研究對象。
（3）建立坐標軸。
（4）根據F合＝0列方程，若采用正交分解，則有Fx＝0，Fy＝0。
（5）解方程求出未知量。
研習　經典
[典例4]　如圖所示，帶電荷量分別為＋q和＋4q的兩點電荷A、B，相距L，問：
（1）若A、B固定，在何處放置點電荷C，才能使C處于平衡狀態(tài)？
[答案] （1）見解析
（2）若A、B不固定，在何處放一個什么性質的點電荷，才可以使三個點電荷都處于 平衡狀態(tài)？
[解析] （2）設放置的點電荷的電荷量為Q，分別對A、B受力分析，根據平衡條件
[答案] （2）見解析
在同一直線上三個自由點電荷的平衡問題
（1）條件：每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等，方向相反。
（2）規(guī)律
即“三點共線”——三個點電荷分布在同一條直線上；“兩同夾異”——兩側的點電 荷電性相同，中間的點電荷的電性一定與兩側的相反；“兩大夾小”——中間電荷的 電荷量最小；“近小遠大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。
A. a球的質量一定比b球的大
B. a球的電荷量一定比b球的大
C. a球受到的庫侖力比b球的小
D. 絲線對a球的拉力比對b球的小
A
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課后提素養(yǎng)
基礎　題組
1. 思維辨析
×
×
×
×
√
√
A. 3∶1 B. 1∶3 C. 1∶1 D. 不能確定
A. 變大 B. 變小 C. 不變 D. 都有可能
解析：點電荷A、B間的相互作用力（庫侖力）的大小只與A、B的電荷量及距離有 關，與其他因素無關，C正確。
C
C
中檔　題組
A. 點電荷是一種理想化模型，真正的點電荷是可以在自然界找到的
B. 點電荷就是體積和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
D
解析：點電荷是一種理想化模型，真正的點電荷實際上并不存在，選項A錯誤；當兩 個帶電體的形狀對它們之間的相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體可看作點電 荷，與體積大小無直接關系，選項B錯誤；庫侖定律只適用于真空中的靜止的點電 荷，當距離很小時，帶電體不能再看作點電荷，故庫侖定律不再適用，選項C錯誤； 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，選項D正確。
C. F D. 3F
B
A. 9.9×10－4 N B. 9.9×10－3 N
C. 1.17×10－4 N D. 2.7×10－4 N
A
解析：
A受到B、C點電荷的庫侖力如圖所示，
規(guī)定沿這條直線由A指向C為正方向，則點電荷A受到的合力大小為FA＝FBA－FCA＝ （1.08×10－3－9×10－5） N＝9.9×10－4 N，故選項A正確。
B
5. 如圖所示，帶電荷量分別為qa、qb、qc的小球a、b、c（均可視為點電荷），固定在 等邊三角形的三個頂點上，a球所受庫侖力的合力F方向垂直于a、b的連線，則：
解析：（1）設等邊三角形的邊長為r，由題意可知a球所受庫侖力的合力F方向垂直于 a、b的連線向下，故b對a為向右的引力，c對a為斜向左下的斥力。
引力
斥力
2
課時作業(yè)
[基礎訓練]
A. 庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積很小的球體
C. 若點電荷q1的電荷量大于q2的電荷量，則q1對q2的靜電力大于q2對q1的靜電力
D. 庫侖定律和萬有引力定律的表達式相似，都是平方反比定律
D
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A. 兩球都帶正電
B. 兩球都帶負電
C. 大球受到的靜電力大于小球受到的靜電力
D. 兩球受到的靜電力大小相等
解析：由題圖可知，兩帶電球相互排斥，則說明兩球一定帶有同種電荷，但不能確定 是正電荷還是負電荷，故A、B錯；兩帶電球間的靜電力具有一般力的共性，符合牛 頓第三定律，故選項C錯，D對。
D
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A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
B
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解析：由題意知c受a的斥力為F斥，受b的吸引力為F引，若F斥＝F引，則兩力的合力水 平向右，由于F引＞F斥，則c球所受電場力的合力應為F2，B正確。
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A. θ1＞θ2 B. θ2＞θ1 C. θ1＝θ2 D. 無法確定
C
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A. 從原點指向第Ⅰ象限 B. 從原點指向第Ⅱ象限
C. 從原點指向第Ⅲ象限 D. 從原點指向第Ⅳ象限
解析：a、c帶正電，b帶負電，則a對c的作用力為斥力，b對c的作用力為引力，a所帶 電荷量比b所帶電荷量多，則a對c的作用力大于b對c的作用力，所以c受到a和b的靜電 力的合力方向從原點指向第Ⅰ象限，選項A正確。
A
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B. 16F
C
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C
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8. 把質量為2.0 g的帶負電的小球A用絕緣細繩懸掛起來，若將帶電荷量為Q＝ 4.0×10－6 C的帶電小球B推近小球A，如圖所示。當兩個帶電小球在同一高度且相距 30 cm時，繩與豎直方向恰成45°角。取g＝10 m/s2，靜電力常量k取9.0×109 N·m2/C2，小球A、B可看成點電荷，求：
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解析：對A球進行受力分析，如圖所示，則F庫 ＝mg tan 45°＝0.02 N。
（2）A球所帶電荷量。
（2） 5×10－8 C
（1）A球受的庫侖力大小；
（1） 0.02 N
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[能力提升]
A. P、Q一定帶異種電荷，且Q的電荷量一定等于P的電荷量
C. 水平面對斜面底部有水平向右的靜摩擦力
D. 水平面對斜面的支持力等于（M＋m1＋m2）g
BD
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A. a、b小球一定帶同種電荷
B. a、c小球可能帶同種電荷
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11. 如圖所示，質量為m的小球A穿在光滑絕緣細桿上，桿的傾角為α，小球A帶正電 （可視為點電荷），電荷量為q。在桿上B點處固定一個電荷量為Q的正點電荷。將A 由距B豎直高度為H處無初速度釋放，小球A下滑過程中電荷量不變。整個裝置處在真 空中，已知靜電力常量k和重力加速度g。求：
（1）A球剛釋放時的加速度是多大；
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（2）當A球的動能最大時，A球與B點間的距離d。
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