库 仑 定 律 1.1.探究影响电荷间相互作用力的因素探究影响电荷间相互作用力的因素:(1)(1)探究方法探究方法:电荷间存在相互作用力电荷间存在相互作用力,其大小可能跟其大小可能跟_以及它们之间的以及它们之间的_等因素有关等因素有关,为了研究其定为了研究其定量关系量关系,通常用通常用_来进行实验探究来进行实验探究.电荷量电荷量距离距离控制变量法控制变量法(2)(2)探究结论探究结论:两电荷之间的作用力随它们之间距离两电荷之间的作用力随它们之间距离的增大而的增大而_,_,随它们之间距离的减小而随它们之间距离的减小而_._.两电荷之间的作用力随电荷量的增大而两电荷之间的作用力随电荷量的增大而_,_,随电随电荷量的减小而荷量的减小而_._.减小减小增大增大增大增大减小减小2.2.库仑定律库仑定律:任务驱动什么是点电荷任务驱动什么是点电荷?实际带电体看成点电荷的条实际带电体看成点电荷的条件是什么件是什么?提示提示:点电荷是用来代替带电体的点点电荷是用来代替带电体的点,当带电体的形状、当带电体的形状、大小及电荷分布对作用力的影响可以忽略时大小及电荷分布对作用力的影响可以忽略时,带电体可带电体可以看作点电荷以看作点电荷.(1)(1)点电荷点电荷:当实际带电体的大小当实际带电体的大小_它们之间的距它们之间的距离离,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以间的作用力的影响可以_时时,这样的带电体可看作点这样的带电体可看作点电荷电荷,它是它是_的物理模型的物理模型.远小于远小于忽略忽略理想化理想化(2)(2)库仑定律库仑定律:内容内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与与它们的电荷量的乘积成它们的电荷量的乘积成_,_,与它们的距离的二次方与它们的距离的二次方成成_,_,作用力的方向在它们的作用力的方向在它们的_上上.电荷之间存电荷之间存在着的相互作用力称为在着的相互作用力称为_或库仑力或库仑力.正比正比反比反比连线连线静电力静电力表达式表达式:F=_,:F=_,其中其中k k叫静电力常量叫静电力常量,k=_.k=_.适用条件适用条件:在真空中静止的在真空中静止的_._.9.0109.0109 9 Nm Nm2 2/C/C2 2点电荷点电荷主题一探究影响电荷间相互作用力的因素主题一探究影响电荷间相互作用力的因素 【问题探究问题探究】如图如图,O,O是一带正电的物体是一带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小把系在丝线上的带正电的小球先后挂在球先后挂在P P1 1、P P2 2、P P3 3等位置等位置.利用此装置探究影响电利用此装置探究影响电荷间相互作用力的因素荷间相互作用力的因素.试结合上述情景试结合上述情景,讨论下列问题讨论下列问题:(1)(1)在本实验中在本实验中,电荷间相互作用力的大小与悬线偏离电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系竖直方向的夹角大小有什么关系?提示提示:悬线偏离竖直方向的夹角越大悬线偏离竖直方向的夹角越大,说明二者的相互说明二者的相互作用力越大作用力越大;反之则越小反之则越小.(2)(2)在电荷量不变的情况下在电荷量不变的情况下,探究电荷间作用力与电荷探究电荷间作用力与电荷间距离的关系时间距离的关系时,怎样操作怎样操作?实验结论是什么实验结论是什么?提示提示:把一带正电的球把一带正电的球A A放在实验台上放在实验台上,用丝线悬挂一带用丝线悬挂一带正电的小球正电的小球B B于铁架台上于铁架台上.移动球移动球A,A,观察悬线偏离竖直观察悬线偏离竖直方向的夹角随方向的夹角随A A、B B间距离的变化而变化的情况间距离的变化而变化的情况.实验结论实验结论:两电荷之间的作用力随它们之间距离的增大两电荷之间的作用力随它们之间距离的增大而减小而减小,随距离的减小而增大随距离的减小而增大.(3)(3)在电荷间距离不变的情况下在电荷间距离不变的情况下,探究电荷间作用力与探究电荷间作用力与电荷量的关系时电荷量的关系时,怎样操作怎样操作?实验结论是什么实验结论是什么?提示提示:保持电荷间距离不变保持电荷间距离不变,分别用带不同电荷量的小分别用带不同电荷量的小球球A A做实验做实验,观察小球观察小球B B的悬线偏离竖直方向的角度随电的悬线偏离竖直方向的角度随电荷量的变化而变化的情况荷量的变化而变化的情况.实验结论实验结论:两电荷间的作用力随电荷量的增大而增大两电荷间的作用力随电荷量的增大而增大,随电荷量的减小而减小随电荷量的减小而减小.(4)(4)由问题由问题(1)(1)、(2)(2)、(3)(3)我们可以得出什么结论我们可以得出什么结论?提示提示:电荷之间存在着相互作用力电荷之间存在着相互作用力,力的大小与电荷量力的大小与电荷量的大小、电荷间距离的大小有关的大小、电荷间距离的大小有关.电荷量越大电荷量越大,距离越距离越小小,作用力就越大作用力就越大;反之反之,电荷量越小电荷量越小,距离越大距离越大,作用力作用力就越小就越小.【探究总结探究总结】探究影响电荷间相互作用力的因素的方法探究影响电荷间相互作用力的因素的方法【典例示范典例示范】两个半径为两个半径为R R的带电球所带电荷量分别为的带电球所带电荷量分别为q q1 1和和q q2 2,当两当两球心相距球心相距3R3R时时,相互作用的静电力大小为相互作用的静电力大小为()A.F=A.F=B.FB.FC.F C.F D.D.无法确定无法确定【解析解析】选选D.D.因为两球心距离不比球的半径大很多因为两球心距离不比球的半径大很多,所以不能看作点电荷所以不能看作点电荷,必须考虑电荷在球上的实际分必须考虑电荷在球上的实际分布布.当当q q1 1、q q2 2是同种电荷时是同种电荷时,相互排斥相互排斥,分布于最远的分布于最远的两侧两侧,距离大于距离大于3R;3R;当当q q1 1、q q2 2是异种电荷时是异种电荷时,相互吸引相互吸引,分布于最近的一侧分布于最近的一侧,距离小于距离小于3R,3R,所以静电力可能小所以静电力可能小于于 ,也可能大于也可能大于 ,所以所以D D正确正确.【探究训练探究训练】如图所示如图所示,两个带电球两个带电球,大球的电荷量大于小球的电荷大球的电荷量大于小球的电荷量量,可以肯定可以肯定()A.A.两球都带正电两球都带正电B.B.两球都带负电两球都带负电C.C.大球受到的静电力大于小球受到的静电力大球受到的静电力大于小球受到的静电力D.D.两球受到的静电力大小相等两球受到的静电力大小相等【解析解析】选选D.D.两个带电体之间存在着排斥力两个带电体之间存在着排斥力,故两球带故两球带同种电荷同种电荷,可能都带正电可能都带正电,也可能都带负电也可能都带负电,故选项故选项A A、B B都错都错;静电力遵循牛顿第三定律静电力遵循牛顿第三定律,两球受到的静电力大两球受到的静电力大小相等小相等,故故C C项错项错,D,D项对项对.【补偿训练补偿训练】1.1.用控制变量法用控制变量法,可以研究影响电荷间相互作用力的因素可以研究影响电荷间相互作用力的因素.如图如图所示所示,O,O是一个带电的物体是一个带电的物体,若把系在丝线上的带电小球先后挂在若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的横杆上的P P1 1、P P2 2、P P3 3等位置等位置,可以比较小球在不同位置所受带电可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小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这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度的角度显示出来显示出来.若物体若物体O O的电荷量用的电荷量用Q Q表示表示,小球的电荷量用小球的电荷量用q q表示表示,物体与小球间距离用物体与小球间距离用d d表示表示,物体和小球之间的作用力大小物体和小球之间的作用力大小用用F F表示表示.则以下对该实验现象的判断正确的是则以下对该实验现象的判断正确的是()A.A.保持保持Q Q、q q不变不变,增大增大d,d,则则变大变大,说明说明F F与与d d有关有关B.B.保持保持Q Q、q q不变不变,减小减小d,d,则则变大变大,说明说明F F与与d d成反比成反比C.C.保持保持Q Q、d d不变不变,减小减小q,q,则则变小变小,说明说明F F与与q q有关有关D.D.保持保持q q、d d不变不变,减小减小Q,Q,则则变小变小,说明说明F F与与Q Q成正比成正比【解析解析】选选C.C.保持保持Q Q、q q不变不变,增大增大d,d,库仑力变小库仑力变小,则则变小变小,减小减小d,d,库仑力变大库仑力变大,则则变大变大.但不能说明但不能说明F F与与d d成反比成反比,故故A A、B B错误错误;保持保持Q Q、d d不变不变,减小减小q,q,则库仑力则库仑力变小变小,变小变小,知知F F与与q q有关有关,故故C C正确正确;保持保持q q、d d不变不变,减减小小Q,Q,则库仑力变小则库仑力变小,变小变小,但该现象不足以说明但该现象不足以说明F F与与Q Q成正比成正比,故故D D错误错误.2.2.如图所示如图所示,一带正电的物体位于一带正电的物体位于M M处处,用绝缘丝线系上用绝缘丝线系上带正电的相同的小球带正电的相同的小球,分别挂在分别挂在P P1 1、P P2 2、P P3 3的位置的位置,可观可观察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同.则下面关于此实验得出的结论中正确的是则下面关于此实验得出的结论中正确的是()A.A.电荷之间作用力的大小与两电荷间的距离有关电荷之间作用力的大小与两电荷间的距离有关B.B.电荷之间作用力的大小与两电荷的性质有关电荷之间作用力的大小与两电荷的性质有关C.C.电荷之间作用力的大小与两电荷所带的电量有关电荷之间作用力的大小与两电荷所带的电量有关D.D.电荷之间作用力的大小与丝线的长度有关电荷之间作用力的大小与丝线的长度有关【解析解析】选选A.A.在研究电荷之间作用力大小的决定因素在研究电荷之间作用力大小的决定因素时时,采用控制变量的方法进行采用控制变量的方法进行,如本实验如本实验,根据小球的偏根据小球的偏角可以看出小球所受作用力逐渐减小角可以看出小球所受作用力逐渐减小,由于没有改变电由于没有改变电性和电量性和电量,不能研究电荷之间作用力和电性、电量关系不能研究电荷之间作用力和电性、电量关系,故故B B、C C、D D错误错误,A,A正确正确.主题二库仑定律主题二库仑定律【问题探究问题探究】有一个半径为有一个半径为20 cm20 cm的带电圆盘的带电圆盘,距离圆盘某处有一个距离圆盘某处有一个电子电子,试结合上述情景试结合上述情景,讨论下列问题讨论下列问题:(1)(1)能否把带电圆盘看作点电荷能否把带电圆盘看作点电荷?提示提示:能否把带电圆盘看作点电荷能否把带电圆盘看作点电荷,不能只看大小不能只看大小,要视要视具体情况而定具体情况而定.若考虑它与若考虑它与10 m10 m远处的一个电子的作用远处的一个电子的作用力时力时,完全可以把它看作点电荷完全可以把它看作点电荷;若电子距圆盘只有若电子距圆盘只有1 mm,1 mm,这一带电圆盘就相当于一个无限大的带电平面这一带电圆盘就相当于一个无限大的带电平面,因而不能看作点电荷因而不能看作点电荷.(2)(2)把带电体看成点电荷的条件是什么把带电体看成点电荷的条件是什么?提示提示:当带电体的线度比相互作用的距离小很多时当带电体的线度比相互作用的距离小很多时,带带电体可视为点电荷电体可视为点电荷.(3)(3)若圆盘不能看作点电荷若圆盘不能看作点电荷,圆盘和电子间是否就不存圆盘和电子间是否就不存在库仑力在库仑力?提示提示:仍存在库仑力仍存在库仑力,只不过库仑力大小不再满足库仑只不过库仑力大小不再满足库仑定律定律.(4)(4)在情景中根据在情景中根据F=F=,当带电圆盘与电子的距离当带电圆盘与电子的距离r0r0时时,带电圆盘与电子间的作用力带电圆盘与电子间的作用