第2节静电力库仑定律分析

第二节库仑定律
一、教材分析：
本节主要介绍库仑定律的相关知识，内容比较容易理解，在教学中可以侧重练习，使学生在较短的时间内能够库仑定律解决问题，为下节课电场的学习打好基础。

二、教学目标：
知识与技能：（1）掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量。

（2）会用库仑定律的公式进行有关的计算。

（3）知道库仑扭秤的实验原理。

过程与方法：通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律。

情感态度与价值观：培养学生的观察和探索能力。

三、教学重点与难点：
重点：掌握库仑定律
难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算
四、教学用具：
库仑扭秤图
五、教学过程：
六、小结：库仑定律：
内容：表达式
七、作业：练习册本节内容
八、课后反思：。

静电力与库仑定律静电力是物理学中一个重要的概念，描述了电荷之间的相互作用。

而库仑定律则是在描述静电力时使用的数学公式。

这两者的关系是密不可分的，它们共同构成了电学领域的基础。

一、什么是静电力静电力是由静止的电荷之间相互作用而产生的力。

电荷分为正电荷和负电荷，它们之间的相互吸引或排斥导致了静电力的产生。

正电荷会吸引负电荷，而相同电荷则会互相排斥。

在日常生活中，我们常常能够观察到静电力的现象。

当我们梳头时，梳子会吸引头发，这是因为头发上带有一定的电荷。

当我们用塑料膜擦拭某些物体时，也会引起它们之间的吸引或排斥现象。

这些都是静电力产生的典型例子。

静电力的强度取决于电荷的大小和它们之间的距离。

当两个电荷之间的距离增大时，静电力的强度就会减小，反之亦然。

二、库仑定律的数学表达库仑定律是描述静电力的数学公式，由法国物理学家康斯坦底库仑提出。

根据库仑定律，两个电荷之间的静电力与它们之间的距离成正比，与它们的电荷量的乘积成正比。

库仑定律的数学表达式为：F = k * q1 * q2 / r^2其中，F代表电荷之间的静电力，k代表库仑常数，q1和q2分别代表两个电荷的电荷量，r代表它们之间的距离。

需要注意的是，库仑定律的公式中使用的单位是国际单位制中的千克、米和秒。

而在实际应用中，我们常常使用的是电荷的单位库仑（Coulomb）和距离的单位米（m）。

库仑定律的应用十分广泛，它不仅可以用于计算电荷之间的静电力，还可以应用于电场和电势的研究。

通过库仑定律，我们可以计算出某个位置上的电场强度或电势能。

三、静电力与现代科技的应用静电力作为电学的基础知识，被广泛应用于现代科技领域。

静电力的应用之一是静电纺丝技术。

这是一种通过电荷相互作用产生的静电力形成纤维的方法。

静电纺丝技术被应用于纺织业、医疗领域和材料科学中，用于制备各种纤维材料和纳米材料。

另一个应用是静电喷涂技术。

静电喷涂利用静电力将漆料带电后喷涂到物体表面，形成均匀的涂层。

静电力和库仑定律在我们的日常生活中，电的现象无处不在。

从我们使用的电器设备到大自然中的雷电，电的力量始终在发挥着作用。

而要深入理解电的世界，静电力和库仑定律是两个至关重要的概念。

让我们先来聊聊什么是静电力。

静电力，简单来说，就是静止电荷之间相互作用的力。

想象一下，两个带电荷的小球，即使它们没有移动，彼此之间也会产生一种“拉力”或者“推力”，这就是静电力在起作用。

当两个电荷的电性相同时，它们会相互排斥，就好像两个脾气不对付的人，总想离对方远远的；而当两个电荷的电性相反时，它们则会相互吸引，仿佛磁铁的两极，紧紧地靠在一起。

那么，静电力的大小究竟是由什么决定的呢？这就要引出库仑定律了。

库仑定律是由法国物理学家库仑通过实验总结出来的。

它告诉我们，两个点电荷之间的静电力与它们各自所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

用公式来表示就是：F ＝ k （q1 q2) ／ r²，其中 F 表示静电力，k 是库仑常量，q1 和 q2 分别是两个点电荷的电荷量，r 则是它们之间的距离。

这个定律的发现可不是一件容易的事情。

库仑通过精心设计的实验，巧妙地测量了微小的静电力，才得出了这个具有重要意义的结论。

库仑定律的意义十分重大。

它让我们能够定量地计算静电力的大小，为电学的发展奠定了坚实的基础。

比如说，在电子电路的设计中，工程师们需要考虑电子元件之间的静电力，通过库仑定律来计算和预测它们的相互作用，以确保电路的正常运行。

在物理学的研究中，库仑定律也为理解原子和分子的结构提供了关键的线索。

我们知道，原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。

电子围绕着原子核运动，它们之间的静电力遵循库仑定律。

正是这种静电力的作用，使得原子能够保持稳定的结构。

而且，库仑定律不仅仅适用于真空中的点电荷，在一些介质中，经过适当的修正，也同样适用。

再举个例子，当我们摩擦起电的时候，其实就是在让物体带上不同的电荷。

这些电荷之间会产生静电力，从而导致一些有趣的现象。

静电力与库仑定律静电力是指由电荷之间相互作用产生的力。

库仑定律是描述电荷之间相互作用的规律。

本文将探讨静电力的概念、库仑定律的表达公式以及其应用。

一、静电力的概念静电力是由电荷之间的相互作用所产生的力，其中包括电荷之间的吸引力和斥力。

正电荷之间或负电荷之间的相互作用为斥力，而正电荷与负电荷之间的相互作用为吸引力。

静电力是一种无接触的力，在生活和科学实验中都起着重要作用。

二、库仑定律的表达公式库仑定律是描述电荷之间静电力大小与距离、电荷量有关的规律。

其公式表达为：F = k * (|q1| * |q2|) / r^2其中，F表示静电力的大小，k为库仑常数，q1、q2分别表示两个电荷的大小，r表示两个电荷之间的距离。

根据库仑定律，当两个电荷之间的距离增加时，静电力的大小减小；当电荷量增大时，静电力的大小增大。

三、库仑定律的应用库仑定律被广泛应用于电荷之间的相互作用研究以及电场和电势能的计算中。

1. 电荷的吸引与斥力根据库仑定律，我们可以判断两个电荷之间是吸引还是斥力。

如果两个电荷的符号相同，则它们之间的静电力是斥力；如果两个电荷的符号不同，则它们之间的静电力是吸引力。

2. 电场的计算电场是描述电荷周围的作用力场的物理量。

根据库仑定律，可以通过已知电荷的位置和大小，计算出其周围电场的强度。

3. 电势能的计算电势能是电荷在电场中具有的能量。

根据库仑定律，可以计算出电荷在电场中的电势能。

4. 静电力的应用静电力在生活中有许多应用，例如静电吸附、静电喷涂等。

在工业生产中，静电力广泛应用于静电除尘、静电印刷等领域。

通过应用库仑定律，我们可以更好地理解和掌握静电力的特性，并将其应用于实际问题中。

四、总结静电力是由电荷之间相互作用产生的力，包括吸引力和斥力。

库仑定律是描述电荷之间相互作用的规律，通过公式可以计算静电力的大小。

库仑定律在电荷相互作用、电场和电势能的计算以及工业应用中起着重要作用。

通过学习和应用静电力与库仑定律，我们可以更好地理解电荷的特性和相互作用，并将其用于解决实际问题。

第2节 库 仑 定 律1．库仑是法国物理学家，库仑定律内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．2．库仑定律公式：F ＝k q 1q 2r 2． 静电力常量k ＝9.0×109N ·m 2/C 2.3．库仑定律适用条件：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力．4．点电荷：带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至其形状、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响可以忽略．5．两个电荷之间的相互作用力，是作用力与反作用力，遵循牛顿第三定律．6．实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个电荷的作用力等于各个点电荷对这个电荷的作用力的矢量和．7．如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出带电体间的静电力的大小和方向．►基础巩固1．下列说法中正确的是(C )A ．点电荷是指体积很小的电荷B ．根据F ＝k q 1q 2r2知，当两电荷间的距离趋近于零时，静电力将趋于无穷大C ．若两点电荷的电荷量q 1＞q 2，则q 1对q 2的静电力等于q 2对q 1的静电力D ．用库仑定律计算出的两电荷间的作用力是两者受力的总和2．在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关．他选用带正电的小球A 和B ，A 球放在可移动的绝缘座上，B 球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C 点，如图所示．实验时，先保持两球电荷量不变，使A 球从远处逐渐向B 球靠近，观察到两球距离越小，B 球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B 球悬线的偏角越大．实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的______而增大，随其所带电荷量的________而增大．此同学在探究中应用的科学方法是 __________(选填“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”或“演绎法”)．答案：减小 增大 控制变量法3．两个分别带有电荷量－Q 和＋3Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为F ，两小球相互接触后将其固定距离变为r 2，则两球间库仑力的大小为(C ) A.112F B.34F C.43F D ．12F 解析：由库仑定律得：F ＝k 3Q 2r 2，两球相互接触后各自带电荷量Q′＝（＋3Q －Q ）2＝Q ，故当二者间距为r 2时，两球间库仑力F′＝k Q 2⎝ ⎛⎭⎪⎫r 22＝k 4Q 2r 2，故F′＝43F ，C 正确． 4．两个半径均为1 cm 的导体球，分别带上＋Q 和－3Q 的电荷量，两球心相距90 cm ，相互作用力大小为F.现将它们碰一下后又分开，两球心间相距3 cm ，则它们的相互作用力大小变为(D)A ．3 000FB ．1 200FC ．900FD ．无法确定解析：两球心相距90 cm 时，两球距离比球本身大得多，由库仑定律，F ＝k Q 1Q 2r 2＝k Q ×3Q 0.92；两球相碰后，电荷量变为－Q 、－Q ，但两球心距离变为3 cm ，这时两球不能再被看作点电荷，所以不能用库仑定律计算．但可定性分析，由于同性相斥、异性相吸原理，电荷向远端移动，所以距离大于3 cm ，F ＜k Q 20.032. 5．(多选)两个完全相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距为r ，两球相互接触后再放回原来位置，则它们的库仑力可能为原来的(CD) A. 47 B.37 C. 97 D.167解析：设两小球的电荷量分别为Q 和7Q ，则在接触前它们的库仑力大小为F ＝k Q ×7Q r 2.当两球带同种的电荷时，接触后它们的电荷量要平均分配，各为4Q ，库仑力大小为F ＝k 4Q ×4Q r 2，此时的库仑力为原来的167倍．当两球带异种电性的电荷时，接触后它们的电荷要先中和，再平均分配其余的电荷量，各为3Q ，库仑力大小为F ＝k 3Q ×3Q r 2，是原来的97倍． ►能力提升6．如图所示，三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电，a 所带电荷量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是(B )A ．F 1B ．F 2C．F3D．F4解析：据“同电性相斥，异电性相吸”规律，确定电荷c受到a 和b的库仑力F ac、F bc的方向，若F bc＝F ac，则两力的合力沿水平方向，考虑到a的带电荷量小于b的带电荷量，故F bc大于F ac，F bc与F ac的合力只能为F2.故选B.7．两个大小相同的小球带有同种电荷(可看做点电荷)，质量分别为m1和m2，带电荷量分别是q1和q2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与重垂线方向的夹角为α1和α2，且两球处于同一水平线上，如右图所示，若α1＝α2，则下述结论正确的是(C) A．q1一定等于q2B．一定满足q1m1＝q2m2C．m1一定等于m2D．必须同时满足q1＝q2，m1＝m2解析：由于小球所处的状态是静止的，故用平衡条件去分析．以小球m 1为研究对象，则小球m 1受三个力F T 、F 、m 1g 作用，以水平和竖直方向建立直角坐标系，如下图所示，此时只需分解F T ，由平衡条件⎩⎨⎧F x 合＝0F y 合＝0 得⎩⎪⎨⎪⎧F T sin α1－k q 1q 2r 2＝0F T cos α1－m 1g ＝0则tan α1＝kq 1q 2m 1gr 2. 同理，对m 2分析得tan α2＝kq 1q 2m 2gr 2.由于α1＝α2， 故tan α1＝tan α2，可得m 1＝m 2.可见，只要m 1＝m 2，不管q 1、q 2如何，α1都等于α2，故正确选项为C.8．(多选)如图所示，两根绝缘丝线挂着两个质量相同的小球A、B，此时上、下丝线的受力分别为T A和T B；如果使A带正电，使B 带负电，上下丝线的受力分别为T A′和T B′，则下列关于T A′和T B′的关系判断正确的是(AD)A．T A′＝T A B．T A′<T AC．T A′>T A D．T B′<T B解析：以A、B两球组成的整体为研究对象，无论是小球带电还是小球不带电，分析其受力情况并根据平衡条件可知：上方丝线的拉力大小总是等于下面两球的重力之和，但是以B球为对象分析其受力情况可知，当A、B球不带电时：T B＝m B g，当A、B球分别带正电和负电时：T B ′＝m B g －F.故选项A 、D 正确．9．如图所示，A 、B 两个点电荷的电荷量分别为＋Q 和＋q ，放在光滑绝缘水平面上，A 、B 之间用绝缘的轻弹簧相连接，当系统平衡时，弹簧的伸长量为x 0，若弹簧发生的均是弹性形变，则(B )A ．保持Q 不变，将q 变为2q ，平衡时弹簧的伸长量为2x 0B ．保持q 不变，将Q 变为2Q ，平衡时弹簧的伸长量小于2x 0C ．保持Q 不变，将q 变为－q ，平衡时弹簧缩短量等于x 0D ．保持q 不变，将Q 变为－Q ，平衡时弹簧缩短量小于x 0解析：由库仑定律F ＝k Q 1Q 2r2和胡克定律F ＝kx 以及同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可得B 正确．10．如图，A 、B 是系在绝缘细线两端，带有等量同种电荷的小球，其中m A ＝0.3 kg ，现将绝缘细线绕过O 点的光滑定滑轮，将两球悬挂起来，两球平衡时，OA 的线长等于OB 的线长，A 球紧靠在光滑绝缘竖直墙上，B 球悬线OB 偏离竖直方向60°角，求：B 球的质量和细绳中的拉力大小．解析：如图受力分析．设AB球间作用力为F，绳拉力为T，墙对A球支持力为N对A球：Fcos 60°＋m A g＝T对B球：Tsin 60°＝Fsin 60°，Tcos 60°＋Fcos 60°＝m B g联立解得：T＝6 N，m B＝0.6 kg。

静电力和库仑定律静电力和库仑定律是描述电荷之间相互作用的重要物理定律。

静电力是指由于电荷之间的相互吸引或排斥而产生的力，而库仑定律则给出了计算静电力大小的表达式。

本文将介绍静电力和库仑定律的概念、公式以及其在实际问题中的应用。

一、静电力的概念和性质静电力是指电荷之间由于静电相互作用而产生的力。

根据库仑定律，当两个电荷之间相互靠近时，同种电荷之间将发生排斥作用，异种电荷之间将发生吸引作用。

静电力具有以下几个基本性质：1. 电荷性质：只有带电物体才能产生静电力，带有相同电荷的物体之间会发生排斥，而带有异种电荷的物体之间会发生吸引。

2. 反比于距离的平方：静电力与电荷之间的距离成反比，即两个电荷之间的距离越近，静电力越大。

3. 作用力相等：根据牛顿第三定律，两个物体之间的静电力大小相等，方向相反。

二、库仑定律的表达式和推导库仑定律是描述电荷之间相互作用的定律，它给出了计算静电力的大小的表达式。

设两个电荷之间的距离为r，电荷分别为q1和q2，根据库仑定律，静电力F的大小可以表示为以下公式：F = k * |q1 * q2| / r^2其中，k为库仑常量，其数值为9 * 10^9 N·m^2/C^2，为恒定不变。

库仑定律的推导基于电场理论和受力分析，通过对电场强度和电位差的关系进行研究，得出了上述的计算公式。

三、静电力和库仑定律的应用静电力和库仑定律在许多实际问题中具有广泛的应用。

以下列举几个典型的应用场景：1. 静电吸附：静电力可以使物体受到吸附，如通过静电力可以将纸张粘在墙上。

2. 静电喷涂：静电力可用于涂装工艺，通过将涂料带电，利用静电力使其附着在物体表面。

3. 电子设备：静电力对电子设备有很大影响，例如静电可以导致电子元器件损坏，因此需要注意防止静电产生。

4. 雷电现象：雷电产生的原因即是由于云层之间、云层与大地之间的静电力作用。

在工程实践和科学研究中，静电力和库仑定律都起着重要的作用，对于理解和研究电磁现象、电场、电势等方面具有重要意义。

第2节静电力__库仑定律1. 点电荷：带电体本身的线度比相互之间的距离小得多，带电体的形状、大小对它们之间的相互作用力的影响以。

2．库仑定律：真空中两个点电荷之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 1、Q 2的乘积成正比，跟它们的距离r 的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。

同种电荷相斥、异种电荷相吸。

公式：F ＝k Q 1Q 2r2，k ＝9.0×109N·m 2/C 23．静电力叠加原理：任一带电体受多个带电体作用，其所受静电力合力，就是这几个力的矢量和。

1．静电力(1)定义：电荷间的相互作用力，也叫库仑力。

(2)影响静电力大小的因素：两带电体的形状、大小、电荷量、电荷分布、二者间的距离等。

2．点电荷(1)物理学上把本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷。

(2)两个带电体能否视为点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多，而不是看物体本身有多大。

[重点诠释]1．带电体看做点电荷的条件(1)带电体能否看做点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多。

即使是两个比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。

(2)带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可视为点电荷。

2．对元电荷、点电荷的区分(1)元电荷是最小的电荷量，用e 表示，e ＝1.6×10－19C ，任何一个带电体的电量都是元电荷的整数倍。

(2)点电荷是一个理想化的模型，实际并不存在，类似于力学中的质点，可以有质量，其电荷量是元电荷的整数倍。

1．下列关于点电荷的说法中，正确的是( ) A ．只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B ．体积很大的带电体一定不是点电荷C ．当两个带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成点电荷D ．任何带电体，都可看成电荷全部集中于几何中心的点电荷解析：一个带电体能否看成点电荷，不在于其大小或形状，而是取决于其大小和形状对所研究的问题的影响。