9.2　库仑定律 导学案 （含解析）2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第三册

9.2　库仑定律 1. 通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用．体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法． 2. 知道点电荷模型，理解库仑定律的内涵与适用条件． 3. 会应用库仑定律计算点电荷间的静电力，会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题． 1. 如图所示，带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置． (1) 如图所示，小球受到C的斥力，丝线偏转．若小球的质量为m，丝线偏离竖直方向的夹角为θ，则小球静止时所受的静电力是多大？ (2) 带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？ 电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 现象与结论： 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_____(选填“越大”或“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_____(选填“越大”或“越小”). ③电荷之间的作用力随着电荷量的增大而_____(选填“增大”或“减小”)，随着距离的增大而_____(选填“增大”或“减小”). 2. 比较电荷间的相互作用力与物体之间的万有引力，可以看出它们有相似性，那么，它们的计算方法会不会有相同的形式呢？请写出你的猜想． 3. 库仑的实验装置及原理：观看库仑扭秤实验动画演示(装置如图所示)，思考并解决以下问题： (1) 要定量研究力F与q1、q2及r之间的关系，采用何种研究方法？ (2) 如何测力F的？ (3) 如何测电荷量q1、q2的？ (4) 如何测r的？ (5) 由实验可知电荷间的作用力与电荷间距离和电荷量之间有什么定量关系？ 1. 库仑定律 (1) 内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积_____，与它们的距离的二次方_____，作用力的方向在_____． (2) 公式：F＝k，其中k＝_____N·m2/C2，叫作静电力常量． (3) 思考： ①与质点一样，点电荷也是一种理想化模型，在什么条件下带电体可看作点电荷？ ②库仑定律的适用条件是什么？ ③库仑定律中r指什么？当r→0时，是否可认为F→∞？ 2. 关于库仑定律，以下说法中正确的是(　　) A. 库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体 B. 库仑定律无法用实验验证 C. 两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律 D. 根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，库仑力趋近于无穷大 3. A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，B处点电荷所受到的电场力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，B处点电荷所受电场力为(　　) A. －　　 B. 　　 C. －F　　 D. F 总结：用公式F＝k 计算静电力的大小和判断方向的方法． (1) 大小计算 利用库仑定律计算静电力大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可． (2) 方向判断 在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸． 1. 已知氢核(质子)的质量是1.67×10-27 kg，电子的质量是9.1×10-31 kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11 m．试计算氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力的比值．(G＝6.67×10-11 N·m2/kg2，k＝9×109 N·m2/C2) 总结：微观粒子间的万有引力远小于库仑力．因此，在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略． 2. 如图所示，真空中有三个点电荷，它们固定在边长为50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是＋2×10-6 C，求q3所受的库仑力． 总结：两个或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，即静电力的合成与分解满足平行四边形定则． 3. 两个 ... ...